China: utilização de gás residual de etileno? 

Quando se trata de reciclar o gás residual de etileno na China, muitas pessoas imaginam imediatamente instalações de hidrogenação em grande escala ou projetos caros para devolvê-lo à pirólise. Mas a realidade no terreno é muitas vezes muito mais prosaica e complexa. O principal problema não é a falta de tecnologia, mas a sua viabilidade económica para uma determinada fábrica, especialmente quando se trata de instalações de produção relativamente pequenas ou antigas. Muitas vezes vejo engenheiros tentando aplicar ideias de “livros”. decisões sem levar em conta a composição real do gás, flutuações de carga ou simples falta de espaço para equipamentos.

O que está realmente escondido nas "caudas"?

Vamos começar com o básico, que por algum motivo costuma ser esquecido. O gás residual de etileno não é apenas uma mistura padrão. A sua composição é a impressão digital de uma determinada produção de pirólise. Além do etileno e do propileno, pode haver desde hidrogênio e metano até acetileno, MAPD (metil acetileno e propadieno) e até vestígios de aromáticos. Num projeto que encontrei há cerca de cinco anos, o principal problema nem era o etileno, mas o elevado teor de hidrogénio, que era “confuso”? esquemas de hidrogenação padrão e exigiu uma etapa de separação adicional.

É por isso que o primeiro passo não deve ser sempre a escolha de uma tecnologia de um catálogo, mas uma análise longa e detalhada da composição do gás. Não uma vez, mas ao longo do tempo, levando em consideração todos os modos de operação dos fornos. Aconteceu que uma instalação projetada para composição “média” simplesmente não conseguia lidar com picos de carga ou, inversamente, tornava-se não lucrativa com produtividade mínima. Este é exatamente o ponto onde a teoria diverge da prática.

Aqui vale a pena mencionar a abordagem de alguns institutos de design especializados em tais soluções não padronizadas. Por exemplo, Chengdu Yizhi Technology Co., que é a divisão de design e pesquisa da Huaxi Technology. Seu trabalho geralmente começa com uma auditoria e modelagem aprofundadas, e não com a venda de um dispositivo acabado. Este é o caminho certo, embora não seja o mais rápido.

Hidrogenação: não uma panacéia, mas uma ferramenta

Quando se trata de reciclagem, o primeiro pensamento é a hidrogenação catalítica para recuperar etileno e propileno. A tecnologia está comprovada, mas... A palavra-chave é catalisador. Selecionar um catalisador é uma arte. Deve ser seletivo especificamente para nossos componentes alvo (por exemplo, acetileno e MAPD), mas ao mesmo tempo não afetar o etileno e não causar superaquecimento. Em uma das instalações, lutamos por muito tempo com a rápida coqueificação do catalisador. Descobriu-se que o culpado eram vestígios de olefinas superiores, que simplesmente não foram “capturadas” na análise original.

Outra nuance é a remoção de calor. A reação de hidrogenação é altamente exotérmica. Se não garantir uma remoção de calor eficaz, pode-se obter não uma hidrogenação seletiva, mas uma hidrogenação completa de tudo, com um aumento acentuado da temperatura e um risco para o reator. Foi necessário projetar sistemas multiestágios com refrigeração intermediária, o que, claro, aumentou o custo do projeto.

E claro, uma fonte de hidrogénio. É ideal se você tiver seu próprio hidrogênio barato proveniente de usinas de reforma. Caso contrário, você deve considerar comprá-lo ou esquemas alternativos. Isto atinge imediatamente a economia. Às vezes é mais fácil e barato direcionar o gás residual para combustão em fornos, embora do ponto de vista da eficiência de recursos isso seja, obviamente, uma derrota.

Alternativas: quando a hidrogenação não é benéfica

Para pequenos fluxos ou gases com uma composição especial, a hidrogenação clássica pode ser como atirar em pardais com um canhão. E então? Uma das opções que consideramos para a fábrica na província de Shandong foi a separação de componentes valiosos individuais. Por exemplo, concentração de etileno por adsorção ou membranas para utilização em outros processos no mesmo local (por exemplo, na produção de óxido de etileno ou estireno).

Outra forma é a reciclagem de energia. Mas não apenas a queima, mas a sua utilização como gás combustível para fornos de processo ou para geração de vapor. O problema aqui é o valor calorífico instável. Para que uma caldeira ou forno funcione de forma estável, é necessário um sistema de mistura ou ajuste. Implementamos tal esquema, e a principal dor de cabeça estava associada à automação, que tinha que responder em tempo real às mudanças na composição do gás residual.

Houve também tentativas mais exóticas, como a utilização de gás enriquecido com etileno na produção de alfa-olefinas lineares ou como matéria-prima para polietileno de alta densidade. Mas aqui você se depara com a logística, a pureza das matérias-primas e a concorrência com o fluxo principal do polímero etileno. Na maioria das vezes, esses projetos permaneciam no papel.

Experiência e armadilhas: uma visão interna

Gostaria de compartilhar um caso específico que ilustra bem todas as dificuldades. Este foi um projeto de modernização de um antigo complexo de eteno. A tarefa é utilizar o gás residual da estação de tratamento. As especificações técnicas foram feitas inicialmente para hidrogenação. Mas quando nós (então trabalhei com uma equipe da Chengdu Yizhi Technology Co.) conduzimos uma análise detalhada, descobrimos que o gás contém uma quantidade indecente de inertes (nitrogênio, metano). Hidrogenar tal composição significa conduzir um enorme lastro através do reator e dos compressores, desperdiçando energia.

Como resultado, propuseram um esquema híbrido. Primeiro, separação por membrana para pré-concentração de etileno e propileno. Então - uma unidade compacta para hidrogenação seletiva deste concentrado. O gás pobre restante foi usado como combustível. Site da empresayzkjhx.rudescreve abordagens integradas semelhantes e, neste caso, funcionou. O efeito económico foi alcançado através da redução dos custos de capital para compressão e tamanho do reactor, bem como através da poupança de gás combustível.

A principal lição deste projeto: não existe uma solução única para todos. Cada caso requer uma auditoria tecnológica própria e, muitas vezes, uma combinação de métodos. A maior armadilha é o desejo da gestão da fábrica de obter uma solução rápida e barata. Mas nesta área, rápido e barato geralmente significa “ineficaz”? ou?não funciona a longo prazo?.

O futuro e a economia do processo

Para onde caminha a indústria? A tendência é a máxima integração e digitalização. Estamos a falar de sistemas que otimizam o regime de reciclagem em tempo real em função da composição das matérias-primas e do valor de mercado dos produtos. Se o preço do polímero de etileno for elevado, o sistema procurará maximizar a sua recuperação. Se for mais rentável produzir eletricidade, passará para a prioridade de utilização de energia.

A segunda tendência é a miniaturização e modularização das instalações. Isto é especialmente verdadeiro para fabricantes de médio e pequeno porte. Em vez de estruturas de capital gigantescas, existem soluções compactas, quase contentores, que podem ser rapidamente implementadas e adaptadas. A propósito, Chengdu Yizhi Technology Co., Ltd. está trabalhando ativamente em tais desenvolvimentos, usando a experiência de seu instituto controlador Huaxi Technology na área de processos de catálise e separação.

Em última análise, a questão da utilização do gás residual de etileno não depende da tecnologia, mas da economia e da ecologia. A pressão dos reguladores para reduzir as emissões e as pegadas de carbono está a aumentar. Está ficando mais caro queimar por causa das taxas. Portanto, investir em sistemas de reciclagem competentes não é mais uma questão de prémio, mas uma questão de sobrevivência empresarial a médio prazo. Mas os investimentos devem ser inteligentes, baseados em análises profundas e não em brochuras sofisticadas. E aqui a experiência de profissionais que passaram por dezenas de projetos desse tipo revela-se inestimável.