China: utilização de gás residual de etileno? 

Para ser honesto, quando você vê essa pergunta, a primeira coisa que vem à mente é um equívoco típico: que “gás residual de etileno?” – é uma espécie de substância homogênea que pode ser trabalhada de acordo com uma única receita. Na prática, tudo depende da composição específica, da pressão e, mais importante, da economia do processo em uma determinada planta. Muitos projetos de reciclagem falham não por causa da tecnologia, mas porque estas “caudas” foram inicialmente mal avaliadas.

O que está escondido por trás do termo “gás residual”?

Vamos começar com o básico, que por algum motivo costuma ser esquecido nas análises gerais.Gás residual de etileno– isto não é apenas uma saída da coluna divisora C2. Sua composição é um coquetel de etileno, etano, metano, hidrogênio e, às vezes, propileno e acetileno. A porcentagem é o fator chave. Em um local de produção pode ser um fluxo com 60% de etileno, em outro - com 20% diluído em nitrogênio. E imediatamente fica claro por que não existe uma solução universal.

Um erro comum no início é tentar usar separação por membrana ou adsorção por ciclo de pressão (PCA) para fluxos com baixas pressões parciais dos componentes alvo. A eficiência cai catastroficamente, os custos de capital não compensam. Vi um projeto onde tentavam separar o etileno de uma corrente com pressão total de 3 bar e teor de etileno de 15%. As membranas simplesmente não atingiram o fator de enriquecimento do projeto e a instalação está ociosa.

É importante olhar a fonte aqui. Gás proveniente de uma unidade de pirólise, de uma unidade de desidrogenação de etano ou talvez gases residuais de tanques de armazenamento? Disso depende não apenas a composição, mas também a presença de impurezas venenosas para catalisadores em processos subsequentes. Por exemplo, o acetileno ou o CO podem ser destrutivos para sistemas de hidrogenação ou polimerização se o gás for reciclado.

Principais formas de reciclagem: não só teoria

Deixando de lado as belas apresentações, na verdade, diversas áreas são amplamente utilizadas na China. O primeiro – e mais óbvio – retorno ao forno de pirólise como gás combustível. Parece simples e barato. Mas há uma nuance aqui: o valor calorífico desse gás residual flutua muito. Se você não estabilizar a composição da mistura de combustível, poderá ter problemas com o regime de temperatura nos queimadores, superaquecimento local e aumento de NOx. Numa série de refinarias antigas fazem-no - simplesmente queimam-nas, mas em complexos modernos com normas ambientais rigorosas isto já não funciona.

A segunda maneira é a separação e reciclagem. As tecnologias de resfriamento profundo e destilação em baixa temperatura são líderes aqui. Mas eles consomem energia. Justificado apenas para grandes volumes e alto conteúdo do alvo C2+. Um exemplo clássico é a instalaçãorecuperação de gás residual de etilenono complexo Ningbo Heyuan, onde fluxos com alto teor de etano e etileno são separados e retornados ao cabeçote do processo. A economia convergiu por causa da escala.

A terceira via, que vem ganhando força, é a utilização como matéria-prima para síntese. Por exemplo, hidroformilação ou oxidação direta. Mas esta é uma conversão química que requer um processo catalítico separado, muitas vezes caprichoso. Implementar isso é arriscado sem testes piloto detalhados. Conheço um caso em uma das fábricas na província de Jiangsu, onde tentaram organizar a produção de propionaldeído a partir do gás residual de etileno. O projeto parou na fase de desenvolvimento do catalisador - foi rapidamente desativado devido a vestígios de enxofre.

Dificuldades práticas e armadilhas

Isso é algo que raramente é escrito nos livros didáticos, mas é o que você encontra em todos os sites. A primeira são as flutuações de composição. Um forno de pirólise não é um mecanismo mecânico; a composição das matérias-primas muda, os modos são ajustados. E o gás residual?flutua? junto com isso. O sistema de reciclagem não deve ser projetado para valores médios, mas para uma faixa possível. Caso contrário, em um ?perfeito? dia, o compressor pode receber uma carga excessiva ou o separador pode não aguentar mais.

A segunda são questões de ciência dos materiais. Se o gás contiver umidade e vestígios de ácidos, a corrosão começará quando ele esfriar abaixo do ponto de orvalho. O aço carbono padrão pode não ser adequado em seções de baixa temperatura. É preciso instalar aço inoxidável, o que encarece o projeto. E se no processo for usadoadsorçãoou separação por membrana, impurezas (mesmo em ppm) podem envenenar irreversivelmente o adsorvente ou obstruir as membranas.

A terceira dor de cabeça é a integração do novo sistema de reciclagem na infra-estrutura da fábrica existente. Muitas vezes não há espaço livre, é necessário cortar tubulações sob pressão e coordenar longas paradas. Por vezes, o efeito económico da eliminação é compensado pelo custo destes trabalhos de instalação e organização.

Experiência da Tecnologia Chengdu Yizhi: não uma panacéia, mas uma abordagem sistemática

No contexto de uma conversa sobre integração e implementação prática, vale destacar a experiência dos institutos de design. Um deles éTecnologia Co. de Chengdu Yizhi.(uma subsidiária da Chengdu Huaxi Chemical Technology). Eles não vendem “caixas mágicas”, mas funcionam como um instituto de design de ciclo completo. O site delesyzkjhx.ru– trata-se, na verdade, de um portfólio de projetos petroquímicos concluídos.

O que há de valioso em sua abordagem? Eles começam não com uma seleção de tecnologia, mas com uma auditoria detalhada de um fluxo específico de gases residuais em uma planta específica. As amostras são colhidas em diferentes horas do dia, sob diferentes modos de operação da instalação. Eles constroem uma imagem real e não trabalham com dados de passaporte. Então eles modelam as opções: em algum lugar é mais lucrativo instalar um módulo preliminarseparação de gases, para aumentar a concentração de etileno antes da reciclagem, em algum lugar - integrar o fluxo no sistema de gás combustível com pré-mistura e controle do poder calorífico.

Da sua prática: houve um projecto de uma unidade de produção de PVC, onde o gás residual com baixo teor de etileno (cerca de 25%) foi integrado com sucesso no sistema de combustível das caldeiras, mas com a instalação de um sistema de análise online e controlo automático da composição da mistura. A solução não é das mais tecnológicas, mas é confiável e compensa ao reduzir as compras de gás natural. Outro de seus projetos, o redesenho do sistema de recuperação do complexo de eteno, permitiu aumentar o retorno de eteno em 2 a 3%, o que, com grandes volumes, proporcionou um efeito econômico significativo.

Olhando para o Futuro: Tendências e Restrições Económicas

Para onde tudo vai? A tendência é, obviamente, a digitalização e a análise preditiva. Sensores de análise de composição on-line vinculados a um sistema de controle de processo (PCS) que podem prever mudanças no fluxo e adaptar a operação da planta de recuperação. Isto não é mais ficção científica; tais sistemas estão começando a ser implementados.

A segunda tendência é a miniaturização e modularização das instalações. Não oficinas gigantes, mas soluções compactas, quase baseadas em contentores, para a utilização de pequenos fluxos de gás em médias e pequenas empresas. Isso pode se tornar um nicho.

Mas o principal limitador – e sempre foi – é a economia. O preço do etileno no mercado, o custo da electricidade para o funcionamento das centrais criogénicas, as tarifas para as emissões de CO2. Se o preço do produto for baixo e a energia cara, mesmo a tecnologia mais avançada para reciclar o etileno do gás residual não será lucrativa. Todas as soluções técnicas dependem deste cálculo simples. Portanto, muitas vezes a solução ideal não é a mais sofisticada tecnologicamente, mas sim a mais adaptada às condições e preços locais. Às vezes é apenas uma combustão bem organizada com recuperação de calor. E não há nada de errado com isso - é prática de engenharia.