Çin: Kok fırını gazından elde edilen hidrojen - beklentiler? 

“Kok gazı gazından hidrojen mi?” ifadesini duyduğunuzda birçok kişinin aklına hemen eski, neredeyse müze benzeri bir süreç geliyor. Ve bu ana yanılgıdır. Aslında bu arkaizmle ilgili değil, aksi takdirde bir meşalede yanacak bir yan ürüne nasıl ikinci bir hayat verileceğiyle ilgili. Muazzam miktarda kok üretimine sahip Çin'de, bu konu uzun zamandır teorik olmaktan çıkıp tamamen pratik hale geldi ve oldukça tartışmalı hale geldi.

Sadece bir yan akım değil, aynı zamanda bir hammadde tabanı

Güzel sunumlar bir yana, anahtar kompozisyon ve tutarlılıktır. Kok fırını gazı doğal gaz değildir; Bileşimi kömürün türüne, koklaşma moduna ve hatta hava durumuna bağlı olarak değişir. Hidrojen içeriği %50 ila %60 arasında değişebilir ancak bununla birlikte metan, karbon monoksit, ağır hidrokarbonlar ve en önemlisi kükürt de gelir. Pratikte ilk karşınıza çıkan şey “hidrojen üretimi” değil, ön saflaştırmadır. Hidrojen sülfür, siyanür, naftalin; bunların hepsi gaz gaza ulaşmadan önce uzaklaştırılmalıdır.adsorpsiyon ünitesi. Pek çok proje bu aşamada hazırlık maliyetlerini küçümseyerek tökezliyor.

Örneğin, Shanxi'deki eski fabrikalardan birinde, kaba temizliğin hemen ardından membranlı ayırma sistemi kurulmaya çalışıldı. Fikir hız ve ekonomiydi. Ancak membranlar hızla reçine kalıntılarıyla tıkandı ve proje derin bir kesintiye uğradı. Klasiklere geri dönmek zorunda kaldım.basınç salınımı adsorpsiyonu(PSA), ancak daha ciddi bir ön yıkamayla mı? gaz Bu hem sermaye maliyetlerini hem de operasyonel zorlukları artırdı. Ucuz hammaddelerin ucuz hazırlık gerektirmediği ortaya çıktı.

Ve burada sadece bir mühendislik firması ile uzmanlaşmış bir tasarım enstitüsü arasındaki farkı görebilirsiniz. Sadece gaz ayırmayı değil, kok kimyasını derinlemesine anlamak gerekir. Gaz çıkışının döngüselliği ve sıcaklık parametreleri dikkate alınarak proses hattının fırının kendisinden inşa edildiği projeler gördüm. Bu zaten farklı bir seviye. Bu arada, Çin'deki bu dar alanda sistematik olarak çalışan az sayıdaki kişiden biriChengdu Yizhi Teknoloji A.Ş.(kendi web siteleriyzkjhx.ru). Huaxi kimya teknolojisinden doğdular ve portföylerine bakılırsa konuya kapsamlı bir şekilde yaklaşıyorlar: sadece bir PSA ünitesi satmıyorlar, aynı zamanda gaz kabulünden ticari hidrojen üretimine kadar tüm döngüyü tasarlıyorlar. Onların deneyimi tam olarak, hammaddelerin ayrıntılı bir şekilde incelenmesi olmadan çok ileri gidemeyeceğinizdir.

Ekonomi: Kâr nerede gizli?

Ana argüman? - düşük hammadde maliyeti. Gaz aslında bedavadır, sadece atılması gerekiyor. Ancak bu yatırımcılar için bir tuzaktır. Ana maliyetler, hidrojenin saflaştırılması ve ayrılmasına ve ardından sıkıştırılmasına ve depolanmasına yapılan sermaye yatırımlarıdır. PSA'dan elde edilen saf hidrojen henüz bir ürün değil. Tüketicinin gereksinimlerine uygun hale getirilmelidir.petrol rafine etme, amonyak üretimiveya ortaya çıkanhidrojen enerjisi.

Katıldığım projelerden birinde her şey en ince ayrıntısına kadar hesaplandı. Başabaş noktasının güçlü bir şekilde iki faktöre bağlı olduğu ortaya çıktı: Kok fırını bataryalarının stabilitesi (böylece gaz hacminde kesinti veya dalgalanma olmayacak) ve örneğin metanın buharla dönüştürülmesinden kaynaklanan alternatif hidrojenin fiyatı. Doğal gaz fiyatları düştüğünde tüm ekonomi ?kola? hidrojen çöker. Ancak Çin'de son yıllarda politika, kaynakları çeşitlendirmeye ve karbon ayak izini azaltmaya doğru ilerliyor. Ve burada yan ürün gazlarından elde edilen hidrojen ikinci bir rüzgar alıyor; ekonomik olmaktan çok çevresel ve stratejik.

Başka bir nüans - hidrojen ekstraksiyonundan sonra atık gazla ne yapmalı? Hala kalorifik değeri var. En mantıklı yol, kok fırınlarını ısıtmak veya buhar üretmek için onu tesisin enerji sistemine geri göndermektir. Ancak bu, mevcut altyapıyla entegrasyon gerektirir ve eski fabrikalarda modernizasyonu ayrı bir baş ağrısıdır. Teknik çözümlerin ekonomiyi doğrudan etkilediği bir bilmeceye dönüşüyor.

Teknolojik çatallar: PSA, membranlar mı yoksa kriyojenik mi?

Dünyaya hakimPSA teknolojisi. Güvenilir, kanıtlanmış, %99,999'a kadar hidrojen saflığı elde etmenizi sağlar. Ancak kurulumlar hantaldır, karmaşık bir vana ve otomasyon sistemi gerektirir ve bakımı pahalıdır. Yukarıda adı geçen Yizhi Teknolojisi de dahil olmak üzere Çinli üreticiler bu ekipmanı uzun zaman önce yerlileştirdiler ve bu da maliyeti düşürdü. Ancak fiziği kandıramazsınız - süreç döngüseldir, atık akışında hidrojen kaybı vardır (% 15-25'e kadar). Büyük yapımlar için bu zaten önemli.

Membran ayırma daha zarif görünür; kompakt, daha az hareketli parça. Ancak daha önce de belirttiğim gibi giriş gazının saflığı açısından kritik öneme sahiptir. Temizlemeden sonra kok fırını gazında yüksek hidrokarbonların veya aromatik buharların izleri bile kalırsa, membran arızalanır. Kombine şema girişimlerini gördüm: kaba temizlik -> membran (hidrojen büyük kısmının ayrılması) -> küçük bir PSA'da son işlem. Teorik olarak sermaye ve işletme maliyetleri açısından optimaldir. Uygulamada, birbirine benzemeyen iki teknolojik hattı yönetmenin karmaşıklığı çoğu zaman tüm tasarrufları tüketiyordu.

Kriyojenik ayırma çok büyük hacimler içindir ve yalnızca hidrojenin değil aynı zamanda örneğin etilenin de ayrılmasının gerekli olduğu durumlar içindir. Standart kok kimyası için bu çoğunlukla gereksizdir. Çözüm? Evrensel bir çözüm yoktur. Teknoloji seçimi her zaman ham maddenin saflığı, ürünün gerekli hacmi ve saflığı ile müşterinin daha karmaşık yönetime hazırlığı arasında bir uzlaşmadır.

Uygulamadan örnek: "kuru" gazla ilgili bariz olmayan bir sorun

Hammaddenin özelliklerini çok iyi gösteren, çok bariz olmayan bir başarısızlığı paylaşmak istiyorum. Hebei'deki bir fabrikada PSA tesisinin başarılı bir şekilde devreye alınmasının ardından, birkaç ay sonra verimlilikte kademeli bir düşüş başladı. Basınçlar, sıcaklıklar - her şey normal, adsorbanlar taze. Uzun süre nedenini aradık. Yağmur mevsimi boyunca koklaştırma için sağlanan kömürün nem oranının arttığı ortaya çıktı. Bu da kok fırını gazının bileşimini etkiledi: hidrojen içeriği biraz azaldı ve CO içeriği arttı. Ancak asıl önemli olan atölyedeki mikro iklimin değişmesi ve gaz arıtma sistemine daha fazla atmosferik nemin girmesidir.

PSA öncesi kurutma ünitelerindeki adsorbanlar standart koşullar için tasarlanmıştı ve bu ilave nem yeterli değildi. Sonuç olarak ham gaz PSA kolonlarına girdi ve nem "zehirlenmeye" başladı. Hidrojenin ince saflaştırılmasından sorumlu zeolit ​​adsorbanları. Sorun, pahalı adsorbanların değiştirilmesiyle değil, giriş kurutma sisteminin iyileştirilmesi ve mevsime göre düzenlemelerin revize edilmesiyle çözüldü. Önemsememek? Kağıt üzerinde - evet. Uygulamada haftalarca süren kesintiler ve tonlarca ürün kaybı yaşanıyor. Bu, ders kitaplarında olmayan aynı “uygulamadır”.

Nerede satılır? Piyasa saflığı emrediyor

Hidrojen elde etmek savaşın yarısıdır. Satılması gerekiyor. Ve burada saflık sorunu ortaya çıkıyor. Rafinerilerde hidro-işlem için %99,9 genellikle yeterlidir. Ancak yakıt hücrelerine veya elektronik cihazlara güç sağlamak için, katalizörler için bir zehir olan CO'nun sıkı kontrolüyle birlikte %99,999 veya daha yüksek bir seviyede saflık gerekir. Kok fırını gazı, en gelişmiş saflaştırmadan sonra bile her zaman belirli hidrokarbonların eser miktarda safsızlık riskini taşır.

Bu nedenle, Çin'deki mevcut projelerin çoğu, özellikle tesisin yakınındaki endüstriyel tüketicilere (aynı rafineriler veya kimya tesisleri) yöneliktir. Sıkıştırılmış veya sıvılaştırılmış hidrojenin taşınması için bir altyapı inşa etmek, yatırım getirisi hala şüpheli olan farklı bir hikaye. Beklenti, yerel kümelenmelerin yaratılmasında görülüyor: bir kok fabrikası - hidrojen üretimi - yakındaki bir tüketici işletmesi. Bu, lojistik riskleri ve maliyetleri azaltır.

İlginçtir ki, örneğin 120 milyon yuan kayıtlı sermayeye sahip bir tasarım enstitüsü olarak konumlanan aynı Chengdu Yizhi Technology Co., Ltd., potansiyel pazarların analizi de dahil olmak üzere anahtar teslim çözümler sunuyor. Bu doğru bir yaklaşım çünkü hidrojeni kime, hangi fiyata satacağınızı anlamadan, teknolojik açıdan en gelişmiş kurulum bile yük haline geliyor.

Sonuçlar: Beklentiler var ama bunlar sıradan

Peki herhangi bir ihtimal var mı? Kesinlikle evet. Ancak bu, geleceğin çığır açıcı bir "yeşil" teknolojisi değil, halihazırda var olan dev bir endüstri için pragmatik, kaynak açısından verimli bir çözümdür. Bunun itici güçleri hidrojenin modası değil, katı çevresel standartlar (ilişkili gazların yakılmasının yasaklanması) ve atıkların bertaraf edilmesinin ekonomik yapılabilirliğidir.

Ana potansiyel entegrasyonda yatmaktadır. Bireysel ?hidrojen yapımında değil mi? atölyelerde ve ürün alanlarından biri olarak hidrojen vektörü ile tüm kok-kimyasal prosesinin derinlemesine modernizasyonunda. Bu, herkesin sahip olmadığı büyük yatırımlar ve yetkinlikler gerektirir.

Kişisel olarak ben buna temkinli bir iyimserlikle bakıyorum. Teknoloji yeni değil, tuzakları biliniyor. Projenin başarısı, PSA veya membran arasındaki seçimle değil, mühendislik kalitesi, hammadde tabanının gelişim derinliği ve kömürün mevsimsel nem içeriğine kadar her şeyi hesaba katan ciddi ekonomik hesaplamalarla belirlenecek. Burası amatörlere göre bir alan değil. Bu, kok kimyasını içeriden anlayan ve karmaşık, standart dışı sorunları çözmeye hazır olanlara yönelik bir iştir. Ve neyse ki piyasada zaten böyle oyuncular var.