Çin: Kömür gazından ince kükürtün çıkarılması? 

İnsanlar Çin'de ince kükürt saflaştırmasından bahsettiğinde, çoğu kişinin aklına hemen büyük kok tesisleri veya MEA'lı standart yıkayıcılar geliyor. Ancak ülkemizde özellikle sentez gazı olarak veya enerji sektöründe sıklıkla kullanılan kömür gazı konusunda gerçek çok daha karmaşıktır. En sık yapılan hata H2S'yi 20-30 ppm'e getirmenin yeterli olduğunu ve her şeyin yolunda olduğunu düşünmektir. Ve sonra bir sonraki aşamadaki katalizörlerin neden hızla zehirlendiğini veya ısı eşanjörlerindeki boruların neden paslandığını merak ediyorlar. Çoğunlukla H2S değil, aynı zamanda COS, CS2, merkaptanlar gibi pis organik kükürt bileşikleri de var. Bunları kaldırmak tamamen başka bir görevdir.

İnce olduğu yerde kırılır: kömür gazının özellikleri

Kömür gazı doğal gaz değildir; bileşimi gerçek bir “kokteyl” dir. Ana CO ve H2'ye ek olarak orada her şey olabilir: reçineler, toz, hidrojen siyanür ve tabii ki farklı formlardaki kükürt. hakkında konuşursakince kükürt giderme, o zaman ilk sorun ön temizliktir. Ağır yabancı maddeler giderilmezse, pahalı zeolit ​​veya kaplama membranları hızla arızalanır. Shanxi'deki bir tesiste, yıkayıcının hemen ardından moleküler elekli bir adsorberin nasıl kurulmaya çalışıldığını gördüm. Üç ay sonra sorbent, reçinelerdeki poliaromatik bileşiklerin üstte birikmesi nedeniyle bir topak haline geldi.

Bu nedenle Çin yaklaşımı genellikle bir basamak üzerine kuruludur. İlk olarak, kaba temizlik - örneğin, H2S'nin büyük kısmını çıkarmak için ıslak enzimatik kükürt giderme veya kimyasal temizleyiciler. Daha sonra COS ve merkaptanları aynı H2S'ye dönüştürmek için ısıtma ve katalitik hidrojenasyon. Ve ancak o zaman - bitirme aşaması. Eğlence bu son aşamada başlıyor.

Geçmişte çinko oksit sıklıkla kullanılıyordu. Güvenilir, ancak yalnızca küçük hacimler için ve düşük sıcaklıklarda. Büyük sentez gazı akışları için bu, sık sık sorbent değişimi nedeniyle aşırı derecede pahalı hale gelir. Artık giderek daha fazla şu süreçlere bakıyorum:Adsorpsiyon Kükürt Giderme (ADS)özel olarak seçilmiş zeolitler veya hibrit sorbentler üzerinde. Modern metanol veya amonyak sentezi prosesleri için kritik olan 0,1 ppm'den daha düşük kükürt içeriğinin elde edilmesine olanak tanırlar.

Deneyim ve komisyon: uygulama pratiğinden

Birkaç yıl önce Sichuan'daki bir kimya fabrikasının tesisinin modernizasyonuna katıldık. Amaç, yeni katalitik dönüştürücü için gaz saflığını sağlamaktır. Gazlaştırmadan sonra yerel kömür gazı sabit 200 ppm H2S artı yaklaşık 50 ppm COS'ye sahipti.Sülfoferritli eski temizleme sistemi artık çalışmıyordu. Kombine bir şema uygulamaya karar verdik: bir enzimatik yıkayıcı (çalıştırılması oldukça ucuz) + bir hidrojenasyon reaktörü + değiştirilmiş zeolit ​​bazlı ince bir adsorber.

En büyük baş ağrısı hidrojenasyon aşamasıydı. Kobalt-molibden katalizörü, sıkı bir sıcaklık bakımı ve oksijen sızıntısının olmamasını gerektiriyordu. En ufak bir sapma ve COS dönüşümü %99'dan %80'e düşerek son adsorberin aşırı yüklenmesine neden oldu. Atılımı hızlı bir şekilde izlemek için reaktörün çıkışına ek bir analiz cihazının kurulması gerekliydi.

Daha sonra uzman bir enstitüden son adsorberi sipariş ettik.Chengdu Yizhi Teknoloji A.Ş.(bu arada kendi web siteleri,https://www.yzkjhx.ru). Bu onların uzmanlık alanıdır; ince gaz arıtma sistemlerinin tasarımı ve tedariği. Adsorbanın farklı seçiciliğe sahip katmanlar halinde standart olmayan bir şekilde paketlenmesini önerdiler: alt katman H2S kalıntısını yakaladı, üst katman ise eser miktarda metil merkaptanı hedef aldı. Çözüm işe yaradı ancak adsorpsiyon/rejenerasyon döngüsünün çok hassas zamanlanmasını gerektiriyordu.

Teknolojik seçim: yalnızca verimlilik değil aynı zamanda ekonomi

Çin'de teknoloji seçerkenkömür gazından kükürtün uzaklaştırılmasıHer zaman zor bir maliyet sorunu vardır. Ultra modern membran modülleri veya PSA kurulumları sağlayabilirsiniz ancak bunların sermaye giderleri birçok tesis için çok ağırdır. Bu nedenle sıklıkla taviz verirler.

Örneğin bir gaz türbini ünitesinde yanmaya giden gazlar için kükürtün 10-15 ppm'e getirilmesi yeterli olabilir ve burada LO-CAT tipi sıvı oksidasyon işlemleri iyi performans gösterir. Bunların çalıştırılması nispeten ucuzdur ancak ortaya çıkan kükürtün bertaraf edilmesini gerektirir.

Ancak ppm'nin onda biri hatta yüzlercesinin gerekli olduğu kimyasal sentez için katı sorbentler kullanılamaz. Son yıllardaki trend, yüksek basınçta yüksek dinamik kapasiteye sahip emici maddelerin geliştirilmesi olmuştur. Bu, adsorberlerin boyutunun azaltılmasını mümkün kılar. Huaxi Technology'nin (bahsedilen Chengdu Yizhi Technology'nin ana şirketi) prototiplerini gördüm - bunlar demir oksit ve destekleyicili aktif karbon bazlı kompozit malzemelerdir. Beyan edilen kapasite etkileyicidir ancak sorun, birçok yenilenme döngüsünden sonra daima istikrardır.

Bu arada, yenilenme farklı bir konudur. Çoğu zaman sıcak inert gaz veya vakumla gerçekleştirilir. Ancak gazda ağır hidrokarbonlar varsa, bunlar ısıtıldığında sorbent üzerinde polimerleşerek aktivitesini geri dönülemez şekilde azaltabilir. Belirli bir gazın bileşimi için ayrı ayrı desorpsiyon koşullarını seçerek bununla sürekli mücadele ediyorlar.

Belirgin olmayan komplikasyonlar ve ayrıntılar

Teorik olarak her şey düzgün, pratikte ise pek çok nüans var. Bunlardan biri kaynak gazın bileşimindeki dalgalanmalardır. Farklı kömür türleri vardır; gazlaştırma modu “yüzebilir”. Gaz bugün 150 ppm kükürt içeriyor, yarın 300 olacak. Arıtma sisteminin bu tür dalgalanmalara karşı dayanıklı olması gerekiyor. Bu nedenle artık projeler sıklıkla "tampon" arabellekleri hemen içeriyor. kaplar veya adsorberlerin yedek hatları.

Bir diğer nokta ise kontrol. Sık örneklemeli geleneksel gaz kromatografları iyidir, ancak bir gecikme vardır. H2S ve COS içeriğini gerçek zamanlı olarak gösteren çevrimiçi lazer analizörleri giderek daha fazla tanıtılıyor. Pahalıdırlar ancak bir sonraki aşamada kükürt geçişini ve pahalı katalizörün zehirlenmesini önleyerek milyonlar tasarruf edebilirler.

Ve tabii ki görüntüler. Teknolojiince temizlikOperatörlerin yalnızca düğmelere basmak yerine süreci anlamalarını gerektirir. Bir kurulumda operatörün rejenerasyon için buhardan tasarruf etmek amacıyla ısınma döngüsünü kısalttığı bir durumu hatırlıyorum. Sonuç olarak, kükürt tamamen emilemedi, emici hızla kapasitesini kaybetti ve değiştirme için plansız bir kapatma yapılması gerekti. Eğitim ve net düzenlemeler bürokrasi değil zorunluluktur.

İleriye bakmak: Sektör nereye gidiyor?

Artık Çin'deki ana çabalar tamamen yeni yöntemler icat etmeyi değil, mevcut yöntemleri optimize etmeyi ve melezleştirmeyi hedefliyor. Amaç, temizleme işlemi için enerji maliyetlerini azaltmak ve güvenilirliği artırmaktır.

Gelecek vaat eden alanlardan biri süreç entegrasyonudur. Örneğin, kükürt giderme aşamasını karbondioksit giderme aşamasıyla tek bir donanım tasarımında birleştirmek. Hem H2S'yi hem de CO2'yi seçici olarak bağlayan, ancak ardından ayrı ayrı ayrılan bir reaktifin kullanıldığı pilot tesisler gördüm. Eğer bu endüstriyel ölçeğe taşınabilirse, bu bir atılım olacaktır.

Diğer bir yön ise “akıllı” kontrol sistemleridir. Algoritma, birden fazla sensörden ve tahmine dayalı modellerden elde edilen verilere dayanarak en uygun adsorpsiyon ve rejenerasyon modunu seçebiliyor ve sorbentin kalan ömrünü tahmin edebiliyor. Bu artık bilim kurgu değil; bu tür sistemler büyük işletmelerde test edilmeye başlandı.

Asıl soruya dönersek: evet,Kömür gazından kükürtün ince bir şekilde uzaklaştırılmasıÇin'de bu zor ama çözülebilir bir görevdir. Anahtar, gaz bileşiminin tam resmini anlamak, "zayıf halkalar" olmayan bir kademeli teknoloji seçmektir. ve operasyonel ayrıntılara dikkat ederek. Burası “kutulu çözüm” satın alabileceğiniz bir alan değil. ve unut. Bu tam zamanlı bir iş; kimya, mühendislik ve ekonomi arasında bir denge var. Kimya parklarındaki yeni projelerin sayısına bakılırsa bu çalışma devam ediyor ve oldukça başarılı.