Çin: Metanolden hidrojene - teknoloji ve ekoloji? 

"Metanolden hidrojene" ifadesini duyduğunuzda birçok kişinin aklına hemen laboratuvar kurulumları veya uzak pilot projeler gelir. Aslında Çin'de bu artık sadece bir teknoloji değil, iki temele dayanan bir endüstridir: sürecin gerçek ekonomisi ve çevresel olarak kabul edilebilirliği. Ve bu kutupların arasında raporlarda sıklıkla gözden kaçırılan pek çok nüans var. Ben de bu tür sistemleri uzun zamandır değerlendiriyorum ve şunu söyleyeceğim: Ana yanılgı, metanol dönüşüm reaksiyonunun onlarca yıldır bilindiği için uygulamanın basit olduğuna inanmaktır. Hammaddelerin saflığından yan ürün CO2'yi tam olarak nasıl kullandığınıza kadar her şey ayrıntılara bağlıdır.

Teoriden pratiğe: projelerin tökezlediği yer

Metanolün klasik buhar reformasyonunu ele alalım. Ders kitaplarındaki formüller zarif görünüyor ancak pratikte anahtar parametre sunumun tutarlılığıdır. Bir tesiste metanolün tanklarda taşınması ve kesinti olması durumunda katalizör yorulabilir. ısıtma-soğutma çevrimlerinden. Shandong'daki sitelerden birinde bir vaka gördüm: kurulummetanol dönüşümü500 Nm3/saat hidrojen tasarım kapasitesi ilk aylarda mükemmel rakamlar üretti, ancak altı aylık çalışmanın ardından aktivite neredeyse %15 düştü. Sebebin küçük bir şey olduğu ortaya çıktı - tedarikçinin sessiz kaldığı lojistik nedeniyle hammaddelerde periyodik olarak klorür izleri bulundu.

Veya başka bir husus - ısı dengesi. Endotermik bir reaksiyon, kesin bir ısı kaynağı gerektirir. Teorik olarak baca gazlarının veya elektrikli ısıtıcıların ısısını kullanırsınız. Ancak kışın kuzey illerinde, sahadaki sıcaklık -20°C'ye düştüğünde, reaktör girişinde sabit bir sıcaklığın muhafaza edilmesi ayrı bir görev haline geliyor. Yalıtım ve ön ısıtma sistemini yeniden gözden geçirmek gerekir; bu, ön fizibilite çalışmasında her zaman dikkate alınmayan sermaye maliyetlerini artırır.

Burada Chengdu Yizhi Technology Co.'daki meslektaşlarımızın deneyimlerinden bahsetmeye değer (web sitelerihttps://www.yzkjhx.ru). Bu, Huaxi Technology tarafından oluşturulan ciddi bir kayıtlı sermayeye sahip bir tasarım enstitüsüdür. Yalnızca kurulum satışına değil, kapsamlı mühendislik çözümlerine de odaklanıyorlar. Yaklaşımlarındaki önemli bir ayrıntı açıkça görülüyor: Müşterilere genellikle belirli bir tesisten elde edilen gerçek hammaddeler üzerinde deneme çalışmaları sunuyorlar. Bu, ?yakalamanızı? aynı safsızlıkları giderir ve teknolojik şemayı erken bir aşamada ayarlayarak geç pahalı değişikliklerden kaçınır.

Ekoloji: sadece CO2 ile ilgili değil

İnsanlar çevre hakkında konuştuğunda herkesin aklına hemen karbondioksit emisyonları geliyor. Evet, metanol dönüşümü sırasında CO2 oluşur. Ancak doğal gazın geleneksel buharla reformasyonuyla karşılaştırıldığında karbon ayak izi, ne kadar yeşil olduğuna bağlı olarak farklı olabilir. metanolün kaynağı kendisi. Metanol biyokütleden veya yakalanan CO2'den sentezlenirse zincir daha temiz hale gelir. Çin şu anda aktif olarak tam olarak bu tür “yeşil metanol” projeleri geliştiriyor. Guangxi gibi biyokütlenin bol olduğu bölgelerde.

Ancak bunun daha az belirgin olan bir çevresel boyutu da var: yerel emisyonlar. Kurulumhidrojen üretimiMetanolden yapılanlar kompakttır ve tüketicinin yakınına yerleştirilebilir (örneğin, bir hidrojen dolum istasyonuna veya bir cam fabrikasına). Bu, sıkıştırılmış veya sıvılaştırılmış hidrojenin taşınmasıyla ilgili lojistik ve riskleri azaltır. Ancak aynı zamanda metanol ve reaksiyon ürünlerinin olası mikro sızıntılarını da çok sıkı bir şekilde kontrol etmek gerekir. Metanol, bazı hidrokarbonlara göre daha az uçucu olmasına rağmen hâlâ zehirlidir.

Şangay yakınlarındaki optik cam üretim tesislerinden birinde, ham maddelerin boşaltılması ve depolanması aşamasında kurulumu ek bir buhar emme sistemi ile donatma ihtiyacıyla karşı karşıya kaldık. Bu, orijinal projede belirtilmemişti ancak yerel çevre denetiminin gereklilikleri daha katı hale geldi. Modülü hızlı bir şekilde aktif karbonla entegre etmemiz gerekiyordu. Bu tür nüanslar konferanslarda nadiren tartışılır, ancak bunlar bir projenin gerçekten sürdürülebilir ve çevre dostu olup olmayacağını belirler.

Teknolojik farklılıklar: yalnızca reform değil

Buharla reformasyon ana yoldur, ancak tek yol değildir. Metanolün bir kısmının hava tarafından oksitlendiği ototermal reformasyon, endotermik reformasyon reaksiyonunun kendisi için ısı sağlayarak ivme kazanıyor. Bu daha hızlı hızlanma sağlar ve değişken yük uygulamaları için daha uygundur. Ancak bir baş ağrısı var - oksidasyon bölgesinde hassas hava dozajı ve sıcaklık kontrolü, böylece karbon monoksit gibi yan ürünler normun dışına çıkmaz.

Diğer bir yön, reaksiyon sırasında hidrojenin doğrudan salındığı ve dengeyi değiştiren membran reaktörlerdir. Teknoloji verimlilik açısından ümit verici ancak membranlar (genellikle paladyum) kükürt ve klor zehirlenmesine karşı hassastır. Çin'de, aralarında Chengdu Yizhi Technology Co.'nun da bulunduğu birçok bilimsel grup ve şirket, daha dayanıklı kompozit membranlar üzerinde çalışıyor. Profilleri tam olarak kimyasal teknolojilerin tasarımı ve uygulanmasından oluşuyor, bu nedenle araştırmaları sıklıkla hızlı bir şekilde pilot endüstriyel numunelerde yolunu buluyor.

Bunu denedik mi? Evet, 50 Nm3/saat'lik küçük bir kurulum için membran modüllü bir pilot proje vardı. Asıl zorluğun membranın kendisinde değil, metanolün "ultra yüksek saflık" seviyesine kadar ön saflaştırılmasına yönelik sistemde olduğu ortaya çıktı. Bu ön hazırlığın maliyeti, artan dönüşümün sağladığı tüm ekonomik faydaları tüketti. Proje, pazarın mevcut durumu ve bölgedeki metanol fiyatları göz önüne alındığında, çıkışta hidrojenin çok aşamalı adsorpsiyonla saflaştırılmasıyla kanıtlanmış buhar reformunun daha uygun maliyetli olduğu sonucuna varılarak proje donduruldu.

Ekonomi: rakamlar konuşmaya başladığında

Teknolojiyle ilgili her konuşma parayla sonuçlanır. Maliyetmetanolden hidrojenÇin bölgeye güçlü bir şekilde bağlı. Büyük ölçekli metanol üretiminin olduğu illerde (Ningxia, İç Moğolistan), hammadde fiyatları, taşınması gereken güneye göre %30-40 daha düşük olabilir. Bu nedenle standart ekonomik hesaplamalar yoktur; her proje yerel koşulların referans alınmasını gerektirir.

Önemli bir nokta ilgili ürünlerdir. Proseste açığa çıkan saf CO2 atılamaz ancak aynı gıda endüstrisi işletmelerine veya kaynak amacıyla satılabilir. Ancak bu, temizleme, sıkıştırma ve dağıtım sistemine ek yatırım gerektirir. Küçük bir kurulum için bu genellikle kârlı değildir, ancak günde birkaç bin Nm3/saat kapasiteli büyük tesisler için zaten önemli miktarda ek gelir sağlayabilir.

Geri ödeme aynı zamanda büyük ölçüde alternatife de bağlıdır. Yakınlarda doğal gaz boru hattı yoksa ve elektrolizör pahalı bir "yeşil" boru gerektiriyorsa. elektrik ve geniş alanlar, o zaman metanol tesisi çok rekabetçi görünüyor. Özellikle nispeten yüksek saflıkta hidrojene ihtiyaç duyulan ancak beş-dokuzlu olması gerekmeyen farmasötik ara ürünler veya metal ısıl işlemi gibi endüstriler için.

İleriye bakmak: rüzgar hangi yönden esiyor

Trend açık: entegrasyon. Kurulummetanol-hidrojenyalıtılmış bir aygıt olmaktan çıkıyor. Giderek daha büyük bir enerji veya kimyasal sistemin parçası olarak görülüyor. Örneğin kok fırını gazının fazla olduğu çelik fabrikalarında metanol sentezlemek için kullanılabilir, demiri azaltmak için metanolden hidrojen elde edilebilir. Bu, katma değeri olan kapalı bir döngüyle sonuçlanır.

Başka bir vektör yenilenebilir enerji kaynaklarıyla bağlantıdır. Aşırı rüzgar veya güneş enerjisi üretimi dönemlerinde elektrik, “yeşil” elektrik üretmek için kullanılabilir. metanol ("yeşil" H2 üretimi ve ardından yakalanan CO2 ile sentez yoluyla). Daha sonra bu metanolü, güneş veya rüzgar olmadığında uygun bir enerji taşıyıcısı ve hidrojen kaynağı olarak kullanın. Bu, RES kesintisi sorununu çözer. Çin'de, örneğin Gansu eyaletinde bu tür gösteri projeleri zaten başlatıldı.

Sırada ne var? Bizi bekleyenin devrim değil, evrim olduğunu düşünüyorum. Katalizörlerin iyileştirilmesi (kirliliğe karşı daha fazla direnç, daha düşük çalışma sıcaklıkları), hassas temizleme sistemlerinin maliyetinin azaltılması, farklı kapasiteler için modüler çözümlerin standartlaştırılması. Ve elbette tüm zincirin genel karbon ayak izini azaltmaya yönelik düzenleyici baskılar. Teknoloji umut verici kategorisinden pratik kategorisine doğru ilerliyor, ancak başarısı güzel sunumlarla değil, mühendislerin her yuanı sayma ve lansmandan bir yıl önce sitedeki sorunları tahmin etme becerisiyle belirlenmeye devam edecek. Bu arada, web sitelerinde daha fazlasını okuyabileceğiniz Chengdu Yizhi Technology Co.'da da tam olarak bunu yapıyorlar. Sadece ekipmanın fiyat etiketini değil, kullanım ömrü boyunca sahip olma maliyetini de göz önünde bulundurarak tasarım yapma yaklaşımları, belki de tüm sektör için son yılların ana dersidir.