Кітай: вадарод з коксавага газу - перспектывы? 

Калі чуеш "вадарод з коксавага газу", многія адразу думаюць аб старым, ці ледзь не музейным працэсе. І гэта галоўная памылка. На справе, гэта не пра архаіку, а пра тое, як даць другое жыццё пабочнаму прадукту, які інакш проста згарыць на паходні. У Кітаі, з яго каласальнымі аб'ёмамі коксахімічнай вытворчасці, гэтае пытанне з тэарэтычнай даўно ператварылася ў асабліва практычнае - і вельмі неадназначнае.

Не проста пабочны паток, а сыравінная база

Калі адкінуць прыгожыя прэзентацыі, то ключавы момант - гэта склад і сталасць. Коксавы газ - не прыродны газ, яго склад скача ад маркі вугалю, рэжыму каксавання, нават ад надвор'я. Утрыманне вадароду можа вагацца ад 50% да 60%, але разам з ім ідуць метан, аксід вугляроду, цяжкія вуглевадароды і, што крытычна, сера. Першае, з чым сутыкаешся на практыцы - гэта не "здабыча вадароду", а папярэдняя ачыстка. Серавадарод, цыяніды, нафталін - усё гэта трэба прыбраць да таго, як газ трапіць наадсарбцыйную ўстаноўку. Многія праекты спатыкаліся менавіта на гэтым этапе, недаацэньваючы затраты на падрыхтоўку.

Вось, напрыклад, на адным са старых заводаў у Шаньсі спрабавалі паставіць мембранную сепарацыю адразу пасля грубай ачысткі. Ідэя была ў хуткасці і эканоміі. Але мембраны хутка забіліся рэшткавымі смоламі, і праект сышоў у глыбокі просты. Прыйшлося вяртацца да класікі.адсорбцыя пры пераменным ціску(PSA), але ўжо з больш сур'ёзнай папярэдняй?мыйкай? газу. Гэта дадало і капітальных затрат, і аперацыйных цяжкасцей. Аказалася, што танная сыравіна патрабуе зусім не таннай падрыхтоўкі.

І тут якраз бачная розніца паміж проста інжынернай фірмай і спецыялізаваным праектным інстытутам. Трэба глыбока разумець менавіта каксахімію, а не проста газападзел. Я бачыў праекты, дзе тэхналагічную нітку выбудоўвалі ад самой печы, улічваючы цыклічнасць выдачы газу і яго тэмпературныя параметры. Гэта ўжо іншы ўзровень. Дарэчы, адзін з нямногіх, хто сістэмна працуе ў гэтай вузкай нішы ў Кітаі - гэтаChengdu Yizhi Technology Co.(іх сайт -yzkjhx.ru). Яны выраслі з хімічнай тэхналогіі Хуасі і, мяркуючы па іх партфоліё, падыходзяць да пытання комплексна: не проста прадаюць устаноўку PSA, а праектуюць увесь цыкл ад прыёмкі газу да атрымання таварнага вадароду. Іх досвед - гэта як раз пра тое, што без дэталёвай прапрацоўкі сыравіны далёка не з'едзеш.

Эканоміка: дзе схаваны прыбытак?

Галоўны аргумент? За? - Нізкі сабекошт сыравіны. Газ фактычна бясплатны, яго толькі трэба ўтылізаваць. Але гэта пастка для фундатараў. Асноўныя выдаткі - гэта капітальныя ўкладанні ў ачыстку і падзел, а потым - у кампрэсію і захоўванне вадароду. Чысты вадарод з PSA - гэта яшчэ не прадукт. Яго трэба давесці да патрабаванняў спажыўца, няхай гэта будзенафтаперапрацоўка, вытворчасць аміякуці якая зараджаеццавадародная энергетыка.

На адным з праектаў, дзе я ўдзельнічаў, пралічылі ўсё да дробязяў. Атрымалася, што кропка бясстратнасці моцна залежыць ад двух фактараў: стабільнасці працы коксавых батарэй (каб не было прастояў і ваганняў у аб'ёме газу) і кошты на альтэрнатыўны вадарод, напрыклад, ад паравога рыформінгу метану. Калі кошты на прыродны газ нізкія, уся эканоміка "коксавага"? вадароду разбураецца. Але ў Кітаі апошнія гады палітыка ідзе ў бок дыверсіфікацыі крыніц і зніжэнні вугляроднага следу. І тут у вадароду з пабочных газаў з'яўляецца другое дыханне - не столькі эканамічнае, колькі экалагічнае і стратэгічнае.

Яшчэ адзін нюанс - што рабіць з адкідным газам пасля вымання вадароду? Ён усё яшчэ валодае цеплатворнай здольнасцю. Самы лагічны шлях - вярнуць яго ў энергетыку завода для ацяплення коксавых печаў або выпрацоўкі пары. Але гэта патрабуе інтэграцыі з існуючай інфраструктурай, а на старых заводах яе мадэрнізацыя - асобны галаўны боль. Атрымліваецца пазл, дзе тэхнічныя рашэнні напрамую ўплываюць на эканоміку.

Тэхналагічныя скрыжавання: PSA, мембраны або крыягенку?

У свеце дамінуетэхналогія PSA. Надзейна, праверана, дазваляе атрымліваць чысціню вадароду да 99, 999%. Але ўстаноўкі грувасткія, патрабуюць складанай сістэмы клапанаў і аўтаматыкі, дарогі ў абслугоўванні. Кітайскія вытворцы, у тым ліку і згаданая Yizhi Technology, даўно лакалізавалі гэтае абсталяванне, што знізіла кошт. Але фізіку не падманеш - працэс цыклічны, ёсць страты вадароду з адкідным струменем (да 15-25%). Для буйных вытворчасцей гэта ўжо істотна.

Мембранны падзел выглядае элегантней - кампактна, менш рухомых частак. Але, як я ўжо згадваў, яно крытычна да чысціні ўваходнага газу. Калі ў коксавым газе пасля ачысткі застаюцца нават сляды вышэйшых вуглевадародаў ці пар араматыкі, мембрана выходзіць з ладу. Бачыў спробы камбінаваных схем: грубіянская ачыстка -> мембрана (аддзяленне асноўнай масы вадароду) -> фінішная даводка на невялікі PSA. У тэорыі - аптымальна па капітальных і аперацыйных выдатках. На практыцы - складанасць кіравання двума разнастайнымі тэхналагічнымі лініямі часта з'ядала ўсю эканомію.

Крыягенная сепарацыя - гэта ўжо для вельмі буйных аб'ёмаў і выпадкаў, калі трэба вылучаць не толькі вадарод, але і, напрыклад, этылен. Для стандартнай каксахіміі гэта часцей за ўсё залішне. Выснова? Універсальнага рашэння няма. Выбар тэхналогіі - гэта заўсёды кампраміс паміж чысцінёй сыравіны, патрабаваным аб'ёмам і чысцінёй прадукта, а таксама гатоўнасцю заказчыка да больш складанага кіравання.

Выпадак з практыкі: невідавочная праблема з? Сухім? газам

Жадаю падзяліцца адным не самым відавочным збоем, які добра ілюструе спецыфіку сыравіны. Пасля паспяховага пуску ўстаноўкі PSA на адным заводзе ў Хэбэі праз некалькі месяцаў пачаўся паступовы спад прадукцыйнасці. Ціск, тэмпературы - усё ў норме, адсарбенты свежыя. Доўга шукалі прычыну. Аказалася - у сезон дажджоў павышалася вільготнасць вугалю, які паступае на каксаванне. Гэта, у сваю чаргу, уплывала на склад коксавага газу, у ім крыху зніжалася ўтрыманне вадароду і павышалася ўтрыманне CO. Але галоўнае - мікраклімат у цэху мяняўся, і ў сістэму падрыхтоўкі газу трапляла больш атмасфернай вільгаці.

Адсарбенты ў блоках асушкі перад PSA былі разлічаны на стандартныя ўмовы, і гэтай дадатковай вільгаці не хапала. У выніку, волкі газ трапляў у калоны PSA, і вільгаць пачала ?атручваць? цэалітавыя адсарбенты, якія адказваюць за тонкую ачыстку вадароду. Праблема вырашылася не заменай дарагіх адсарбентаў, а дапрацоўкай сістэмы асушкі на ўваходзе і пераглядам рэгламентаў у залежнасці ад сезону. Дробязь? На паперы - так. На практыцы - тыдні прастою і тоны недаатрыманага прадукта. Гэта тая самая "практыка", якой няма ў падручніках.

Куды збываць? Рынак дыктуе чысціню

Атрымаць вадарод - паўсправы. Яго трэба прадаць. І тут устае пытанне чысціні. Для гідраачысткі ў НПЗ часта хапае і 99.9%. А вось для харчавання паліўных элементаў або для электронікі патрэбна чысціня на ўзроўні 99.999% і вышэй, з цвёрдым кантролем па CO, які з'яўляецца ядам для каталізатараў. Коксавы газ, нават пасля самай дасканалай ачысткі, заўсёды нясе ў сабе рызыкі следавых прымешак спецыфічных вуглевадародаў.

Таму большасць дзейных праектаў у Кітаі заточаныя менавіта на прамысловага спажыўца побач з заводам — тыя ж НПЗ ці хімічныя камбінаты. Будаваць жа інфраструктуру для транспарціроўкі сціснутага або звадкаванага вадароду - гэта асобная гісторыя з пакуль яшчэ сумнеўнай акупляльнасцю. Перспектыва бачыцца ў стварэнні лакальных кластараў: коксахімічны завод - вытворчасць вадароду - найбліжэйшае прадпрыемства-спажывец. Гэта зніжае лагістычныя рызыкі і выдаткі.

Цікава, што некаторыя кампаніі, напрыклад, тая ж Chengdu Yizhi Technology Co., Ltd., якая пазіцыянуецца як праектны інстытут са статутным капіталам у 120 мільёнаў юаняў, прапануюць рашэнні "пад ключ", у тым ліку аналіз патэнцыйных рынкаў збыту. Гэта правільны падыход, таму што без разумення, каму і па якім кошце ты будзеш прадаваць вадарод, нават самая тэхналагічная ўстаноўка становіцца клопатам.

Вынікі: перспектывы ёсць, але яны прызямлёныя

Дык ці ёсць перспектывы? Адназначна, так. Але гэта не прарыўная? Зялёная? тэхналогія будучыні, а прагматычнае, рэсурсаэфектыўнае рашэнне для ўжо існуючай гіганцкай індустрыі. Яго драйверы - не мода на вадарод, а жорсткія экалагічныя нормы (забарона на паходнае спальванне спадарожных газаў) і эканамічная мэтазгоднасць утылізацыі адходаў.

Галоўны патэнцыял - у інтэграцыі. Не ў будаўніцтве асобных? Вадародных? цэхаў, а ў глыбокай мадэрнізацыі ўсяго коксахімічнага перадзелу з вадародным вектарам як адным з прадуктовых напрамкаў. Гэта патрабуе вялікіх капіталаўкладанняў і кампетэнцый, якія ёсць не ў кожнага.

Асабіста я гляджу на гэта з асьцярожным аптымізмам. Тэхналогія не новая, яе падводныя камяні вядомыя. Поспех праекта будзе вызначацца не столькі выбарам паміж PSA або мембранай, колькі якасцю інжынірынгу, глыбінёй прапрацоўкі сыравіннай базы і цвярозым эканамічным разлікам, якія ўлічваюць усё - аж да сезоннай вільготнасці вугалю. Гэта не поле для дылетантаў. Гэта праца для тых, хто разумее каксахімію знутры і гатовы вырашаць комплексныя, нестандартныя задачы. І такія гульцы на рынку, на шчасце, ужо ёсць.