China: tecnologias de dessulfurização MEA/MDEA/NHD? 

Quando as pessoas falam sobre tecnologias chinesas de purificação de gás, muitas vezes pensam em escala e não em nuances. Muitas pessoas imaginam imediatamente instalações padrão, soluções estampadas. Mas se você for mais fundo, especialmente no segmentodessulfuraçãocom o uso de aminas como MEA, MDEA ou o solvente físico NHD, o quadro torna-se muito mais interessante e não tão claro. Não se trata apenas de uma questão de escolha de um reagente - trata-se de toda uma camada de compromissos de engenharia, adaptações a matérias-primas específicas e, principalmente, a rigorosas normas ambientais locais, que se tornaram seriamente mais rigorosas na última década.

Da teoria ao workshop: por que o MDEA geralmente supera o MEA

No papel, a monoetanolamina (MEA) parece ótima: alta reatividade, boa carga de sulfeto de hidrogênio. Mas quem trabalhou na fábrica há dez anos lembra-se dos problemas. Corrosão. Corrosão severa, especialmente em áreas de alta temperatura, no regenerador. E este não é apenas um risco teórico - trata-se de custos adicionais de materiais, verificações frequentes e tempo de inatividade. Além da não seletividade: o MEA é suficiente tanto para H2S quanto para CO2, e muita energia é gasta na regeneração de CO2.

É por isso que na China, em novos projetos, especialmente aqueles relacionados com a purificação de gás de petróleo natural ou associado, a metildietanolamina (MDEA) tem sido utilizada em massa desde o final dos anos 2000. Parece que a reação é mais lenta. Mas a seletividade ao H2S é maior, o consumo de energia para regeneração é menor e a corrosão é mais fácil. Mas isso não ocorre sem armadilhas. Velocidade. Em instalações com alta pressão e grandes volumes de gás, às vezes é preciso trapacear: aumentar a altura do absorvedor, brincar com o bico ou, como costuma ser feito, usar MDEA ativado - adicionar um pacote de aditivos para acelerar a cinética de absorção. Já não se trata de um reagente puro, mas de todo um cocktail tecnológico, e a sua composição é muitas vezes o know-how do fornecedor.

É aqui que empresas comoTecnologia Co. de Chengdu Yizhi.(o site deles éyzkjhx.ru). Eles estão posicionados como um instituto de design criado com base em uma empresa de tecnologia química. Para mim, isso é um indicador de uma certa abordagem: não se trata apenas de vendedores de reagentes, mas de quem pode projetar ou modernizar toda a cadeia tecnológica. No caso deles, o capital autorizado de 120 milhões de yuans é uma aplicação séria para participação em grandes projetos onde é necessária não apenas a entrega, mas a responsabilidade pelo resultado. Eu vi suas instalações em ação? Não diretamente, mas na indústria o seu nome surge no contexto de soluções complexas para purificação de gás, muitas vezes para matérias-primas complexas.

NHD: quando as aminas falham

Mas o que fazer se, além do sulfeto de hidrogênio, o gás estiver repleto de compostos orgânicos de enxofre (mercaptanos, COS) ou hidrocarbonetos pesados? As aminas clássicas podem se dobrar aqui. E é aqui que entra a tecnologia NHD (N-metildietanolamina? Não, há confusão aqui! No contexto chinês, NHD é frequentemente um solvente físico, éter dimetílico de polietilenoglicol, um análogo do famoso Selexol). Este é um ponto importante - na literatura e prática técnica chinesa, a abreviatura NHD pode ocultar precisamente este solvente físico, e não uma amina.

Sua força reside na boa solubilidade de compostos orgânicos de enxofre e CO2 em altas pressões. Trabalhei com uma instalação de gás de coqueria - tinha circuito com NHD. A eficiência de recuperação do COS e dos mercaptanos foi uma ordem de grandeza superior à de qualquer modificação do MDEA. Mas as desvantagens também são óbvias: o processo requer alta pressão para absorção e vácuo profundo para regeneração. Os custos de capital são mais elevados, o consumo de energia é específico. Esta não é uma resposta universal, mas uma ferramenta para uma tarefa específica. E os engenheiros chineses aprenderam a usá-lo seletivamente, muitas vezes em combinação com um estágio de amina – primeiro NHD para purificação profunda de matéria orgânica, depois MDEA para remoção final de H2S.

Armadilhas de design e operação

A maior ilusão é pensar que ao escolher um reagente você resolveu todos os problemas. A realidade começa nos detalhes. Vejamos o sistema de regeneração. A temperatura na caldeira regeneradora é um parâmetro crítico. Superaquecido - você acelerará a degradação da amina, começará a formação irreversível de sais termoestáveis, que se acumularão, reduzirão a eficiência e aumentarão a corrosão. Se não for suficientemente aquecido, não alcançará o grau de regeneração necessário; você fará circular a solução rica em círculo e a purificação falhará. Numa das antigas instalações perto de Chengdu, vi as consequências de tal desequilíbrio: os trocadores de calor rapidamente ficaram cobertos de produtos de decomposição, a lavagem e a substituição tornaram-se uma dor de cabeça regular.

Outro ponto é a preparação do gás. Se houver gotículas de umidade, condensado de hidrocarbonetos ou impurezas como refrigerante na entrada do absorvedor, isso será fatal para a amina. Causa formação de espuma, arrastamento mecânico e degradação química. Os separadores padrão nem sempre ajudam. É necessário instalar filtros coalescentes, às vezes cartuchos de adsorção na entrada. Isto parece uma coisa pequena, mas na prática são estas pequenas coisas que determinam se a instalação irá funcionar de forma estável durante 3 anos sem grandes intervenções ou se necessitará de limpeza trimestral e reabastecimento com reagente novo.

Ecologia e economia: o que impulsiona a modernização

Padrões rigorosos para emissões de SO2 são o principal fator. A China já não se pode dar ao luxo de queimar gás bruto ou utilizar métodos ultrapassados. As multas tornaram-se significativas e os riscos para a reputação das empresas tornaram-se graves. Portanto, mesmo em instalações antigas há um trabalho constante de otimização. Muitas vezes isto não é uma substituição de toda a tecnologia, mas sim um ajuste: a transição de MEA paraMDEAou na sua forma activada, instalação de unidades de extracção e regeneração mais eficientes, introdução de sistemas de monitorização online da concentração de aminas e sais termoestáveis.

Do ponto de vista económico, a escolha entre tecnologias é sempre um equilíbrio entre CAPEX e OPEX. Solvente físicoNHDpode exigir um grande investimento inicial, mas para matérias-primas específicas a sua eficiência operacional e menores perdas de reagentes compensam os custos. Os circuitos de amina são mais baratos no início, mas o seu custo operacional depende fortemente do preço dos recursos energéticos (vapor para regeneração) e da capacidade do pessoal operacional para controlar o processo de degradação. Na China, existe agora uma tendência clara para a redução do consumo de energia, pelo que qualquer coisa que reduza a carga do regenerador - seja MDEA selectivo ou circuitos híbridos - está em tendência.

Um olhar para o futuro: híbridos e digitais

Existem menos tecnologias limpas. Cada vez mais vejo projetos onde uma abordagem híbrida é usada. Por exemplo, o primeiro estágio é MDEA para remoção em massa de H2S e parte de CO2, o segundo estágio é membranas ou adsorção em zeólitas para purificação fina em níveis de ppm. Ou uma combinação de lavagem com aminas com dessulfurização oxidativa para produzir enxofre elementar. Não se trata mais de um clássico, mas sim de uma customização para atender aos requisitos finais do produto.

E, claro, digitalização. Os empreiteiros e operadores chineses estão cada vez mais a implementar sistemas de análise preditiva. Sensores de pH, pressão, temperatura, medidores de vazão - os dados fluem em um único centro. Os algoritmos aprendem a prever o momento em que a eficiência de absorção começa a diminuir ou quando é hora de iniciar o procedimento de limpeza da solução a partir de sais estáveis ​​ao calor. Este já não é o futuro, mas sim o presente para os grandes complexos petroquímicos e de processamento de gás nas províncias de Sichuan, Shaanxi e Xinjiang. As empresas que oferecem não apenas hardware, mas pacotes tecnológicos e digitais integrados são as que estão avançando. E neste nicho, aparentemente, players como o mencionado instituto de design Chengdu Yizhi Technology também estão tentando se firmar, contando com o ciclo completo do design ao suporte.

Então, voltando à pergunta original... Tecnologiadessulfuraçãona China é uma paisagem viva e em rápida evolução. Não há uma resposta certa aqui: MEA, MDEA ou NHD. Há um profundo entendimento das limitações de cada método, uma abordagem pragmática para combiná-los e uma busca constante pelo equilíbrio ideal entre pureza, custo e confiabilidade do gás. E esta procura não se faz no silêncio de um escritório, mas sim em instalações reais, com problemas reais e cálculos económicos reais.