Танныя тэхналогіі утылізацыі CO з дымавага газу? 

Калі чуеш пра "танныя"? метады ўлоўлівання CO, адразу жадаецца спытаць: а што лічыць танным? Нуль выдаткаў? Ці проста танней, чым канверсія ў метанол? У галіны часта блытаюць патанненне эксплуатацыі з патанненнем капукладанняў. Мой досвед падказвае, што калі гаворка ідзе менавіта аб дымавых газах, дзе канцэнтрацыя CO можа плаваць ад адзінак да дзясяткаў адсоткаў, а побач досыць азоту і вільгаці, то ?таннасць? часта аказваецца міфам, калі не лічыць варыянтаў з прамым дожыгам для цяпла. Але нават тут не ўсё проста.

Ключавая памылка: танна? значыць? проста?

Многія заказчыкі, асабліва на невялікіх вытворчасцях, прыходзяць з запытам: "Нам трэба ўтылізаваць CO з адыходзячых газаў, бюджэт абмежаваны". Маюць на ўвазе, як правіла, усталёўку каталітычнага дожигателя. Так, гэта адносна нядорага па абсталяванні. Але калі пачынаеш лічыць, вылазяць дэталі. Па-першае, калі CO ў сумесі менш 0.5-1%, яго часта ўжо не выгадна дапальваць з падводам паліва - энергазатраты з'ядаюць усю эканомію. Па-другое, склад газу. Сера, пыл, фосфар - звычайныя спадарожнікі дымавых газаў металургіі або смецця. Яны забіваюцьтанны каталізатарза месяцы, а то і тыдні. Кажаш пра неабходнасць дарагой шматступеннай ачысткі - і бачыш, як згасае цікавасць. Атрымліваецца, танная тэхналогія ўпіраецца ў дарагую падрыхтоўку. Гэта першы камень спатыкнення.

Быў у нас праект па газе з ферасплаўнай печы. CO каля 12%, здавалася б, выдатная канцэнтрацыя для утылізацыі. Але там быў пыл з утрыманнем цынку і шчолачных металаў. Стандартныя адсарбенты на аснове цэалітаў ці нават медна-цынкавыя каталізатары хутка гублялі актыўнасць. Прыйшлося праектаваць электрафільтр і скруббер мокрай ачысткі, што павялічыла кошт усталёўкі ў паўтара разу. Кліент адмовіўся, вырашылі проста рассейваць цераз высокую трубу. Эканомія? Толькі на паперы і толькі ў кароткатэрміне.

Таму маё першае правіла: танная тэхналогія пачынаецца з дакладнага і сумленнага аналізу газу на працягу працяглага перыяду. Не разавага замеру, а маніторынгу. Інакш усе разлікі ляцяць у тартарары.

Адсарбцыйныя метады: дзе ўтоена рэальны кошт?

PSA (кароткацыклавая адсорбцыя) часта рэкламуецца якэфектыўнае рашэннедля вылучэння CO. Тэхналогія, у прынцыпе, адпрацаваная. Але яе "таннасць"? для дымавых газаў - пытанне спрэчнае. Асноўны артыкул выдаткаў - не самі адсорберы, а папярэдняя асушка. CO2 і вадзяная пара канкуруюць з CO за актыўныя цэнтры адсарбентаў, рэзка зніжаючы яго эфектыўнасць. Значыць, патрэбен сур'ёзны блок асушкі, часта з глыбокім астуджэннем. Гэта энергазатратна.

Працавалі з устаноўкай на адным з кітайскіх хімічных заводаў, праект якраз курыравала Chengdu Yizhi Technology Co. Іх спецыялісты прапаноўвалі камбінаваную схему: абсорбцыя монаэтаналамінам для выдалення асноўнага аб'ёму CO2, затым адсарбцыйная асушка, і толькі потым PSA на вугляродных малекулярных сітах. Па іх разліках, гэта давала прымальны сабекошт выдзеленага CO. Ключавым было выкарыстанне рэкуперацыі цяпла ад іншых працэсаў завода для рэгенерацыі адсарбентаў. Без гэтага? Бясплатнага? цяпла эканоміка станавілася хісткай.

Цікавы момант адYizhi Technology: яны рабілі акцэнт на кастамізацыі цыклаў адсорбцыі пад канкрэтны, ?брудны? профіль газу. Не бралі гатовыя рашэнні з каталога, а мадэлявалі працэс. Гэта якраз тая дэталь, якая адрознівае праектную працу ад продажу абсталявання. На іх сайце yzkjhx.ru можна знайсці кейсы, але там, вядома, усё пададзена гладчэйшае, чым у рэальнасці з яе бясконцымі пуска-наладкамі.

Каталітычныя ператварэнні: не толькі дапал

Чаму ўсё думаюць толькі пра акісленне да CO2? Ёсць жа рэакцыі, напрыклад, гідрыраванне да метану (метанаванне) або сінтэз Фішэра-Тропша. Але яны патрабуюць вадароду. Адкуль яго браць танна? Калі побач ёсць крыніца, напрыклад, шчолачны электроліз, то можна разглядаць. Але зноў упіраемся ў комплексную лагістыку і кошт H2.

Спрабавалі разглядаць варыянткаталітычнага акісленняз рэкуперацыяй цяпла для катла-ўтылізатара. Тэхнічна – працоўная схема. Але эканоміка моцна залежыць ад стабільнасці ціску і выдатку газу. На адным з цэментных заводаў ваганні ў працы печы прыводзілі да таго, што кацёл то працаваў на праектнай магутнасці, то проста ганяў паветра. Цяпло здымалася нераўнамерна, паравы цыкл працаваў з перабоямі. Танны, здавалася б, спосаб утылізацыі цяпла ператвараўся ў галаўны боль для эксплуатацыйшчыкаў.

Яшчэ адзін тонкі момант - выбар каталізатара. Танны медна-хромавы каталізатар працуе ў вузкім тэмпературным акне і баіцца? лішняга? кіслароду. Дарагі плацінавы - больш устойлівы, але яго крадзеж становіцца рэальнай рызыкай на некаторых пляцоўках. Гэта тое практычнае глупства, пра якое ў артыкулах не пішуць.

Біятэхналагічныя падыходы: будучыня ці нішавае рашэнне?

Чуў пра досвед выкарыстання карбаксідатрофных бактэрый, якія паглынаюць CO. Гучыць футурыстычна і "танна", бо бактэрыі нібыта самі размнажаюцца. Але ў жыцці - велізарныя биореакторы, якія патрабуюць строгага кантролю тэмпературы, pH, падачы пажыўных рэчываў. І галоўнае - што рабіць з біямасай? Яе таксама трэба утылізаваць.

Бачыў адну доследную ўстаноўку на лесаперапрацоўчым камбінаце. Бралі газ з катла на драўняных адходах. Праблема была ў інгібітарах - смалы і фенолы прыгняталі культуру бактэрый. Сістэма ачысткі перад біярэактарам па кошце зраўнялася з самім рэактарам. Праект заглух на стадыі пілотных выпрабаванняў. Выснова: такія метады пакуль што для вельмі чыстых і стабільных патокаў газу, якіх у рэальнай прамысловасці амаль не бывае.

Інтэграцыя ў працэс: адзіны шлях да "таннасці"?

Па маім глыбокім перакананні,танная ўтылізацыя CO- гэта не асобная ўстаноўка, а зашытыя ў тэхналагічны цыкл прадпрыемства опцыя. Самы ўдалы прыклад, які я бачыў, - гэта выкарыстанне CO ў якасці аднаўляльніка ў той жа металургіі або для карбанілавання ў хімічным сінтэзе. Гэта значыць не ўтылізацыя, а карыснае выкарыстанне без кардынальнай пераробкі патоку.

Напрыклад, на адным з заводаў па вытворчасці воцатнай кіслаты струмень дымавага газу з падвышаным утрыманнем CO пасля ачысткі падмешвалі да асноўнага сыравіннага сінтэз-газа. Гэта запатрабавала тонкай наладкі каталізатара і дадатковага маніторынгу, але дазволіла зэканоміць на сыравіну. Ініцыятарам дапрацовак выступала праектная каманда, у тым ліку з прыцягненнем інжынераў з Chengdu Yizhi Technology Co., Ltd. - гэта праектны інстытут, створаны Chengdu Huaxi Chemical Technology Co., Ltd. Іх роля была менавіта ў адаптацыі тэхналогіі пад існуючую інфраструктуру, а не ў продажы? Скрынкавага? рашэнні.

Вынік мой такі: шукаць чароўную "танную тэхналогію"? бессэнсоўна. Трэба глядзець на канкрэтны газ, на канкрэтны завод, на ягоны энергетычны і матэрыяльны баланс. Часам самы танны спосаб - гэта павысіць эфектыўнасць асноўнага працэсу, каб CO ўтваралася менш. А часам - укласціся ў ачыстку і прадаваць CO як таварны прадукт. Усё ўпіраецца ў дэталі, якія бачныя толькі пры апусканні ў праблему. Астатняе - размовы на канферэнцыях.