Кітай: вадарод з вуглевадародаў - тэхналогіі і экалогія? 

Калі кажуць пра вадарод у Кітаі, многія адразу ўяўляюць сабе "зялёны"? электроліз. Але рэальнасць на зямлі, асабліва ў прамысловых маштабах, пакуль іншая. Асноўны аб'ём - гэта ўсё яшчэ вадарод з вуглевадародаў, і тут крыецца маса нюансаў, якія ў галіновых зводках часта замоўчваюць. Сам працаваў над некалькімі праектамі па паравой канверсіі метану, і магу сказаць: размову аб экалогіі тут нельга зводзіць да простых лозунгаў. Гэта пастаянны кампраміс паміж эканомікай, даступнымі тэхналогіямі і тым самым вугляродным следам, які зараз усё так люта лічаць.

Тэхналагічная аснова: не толькі SMR

Так, паравая канверсія метану (SMR) - гэта класіка. Але ў Кітаі яе ўкараняюць з папраўкай на мясцовую сыравіну. Часта працуем не з ідэальным прыродным газам, а з спадарожным нафтавым газам ці нават коксавым. Склад нестабільны, адсюль і галаўны боль з каталізатарамі. Памятаю праект у Шаньсі, дзе з-за падвышанага ўтрымання серы ў сыравіну прыйшлося цалкам пераглядаць схему папярэдняй ачысткі. Стандартныя рашэнні не падышлі, у выніку распрацоўвалі гібрыдную сістэму з адсарбентамі на аснове аксіду цынку і цэалітаў. Эфектыўнасць выйшла на ўзровень, але тэрмін службы каталізатара канверсіі ўсё роўна скараціўся на 15%. Вось яна, цана адаптацыі.

Парцыяльнае акісленне (POX) - гэта асобная гісторыя для цяжкай сыравіны. Тэхналогія энергаёмістая, патрабуе складанага і дарагога кіслароднага блока. Але ў некаторых выпадках без яе не абысціся. На адным з НПЗ у Ляаніне якраз укаранялі ўстаноўку POX для перапрацоўкі гудрону. Асноўная праблема была нават не ў працэсе, а ў спадарожным абсталяванні - цеплатрывалых сплавах для рэактара і цеплаабменнікаў. Пастаянныя праблемы з карозіяй і эрозіяй. Кітайскія аналагі не заўсёды вытрымлівалі, даводзілася закупляць дарагія імпартныя матэрыялы, што зводзіла на нішто эканамічную выгаду праекта на першую пару.

Цяпер шмат шуму вакол аўтатэрмічнага рыформінгу (ATR) як больш гнуткай тэхналогіі. Гавораць, што яна лепшая з пункту гледжання суадносін выхаду вадароду і выкідаў. На паперы - так. Але на практыцы ключавы момант – гэта дакладнае кіраванне суадносінамі кісларод/пар/сыравіну. Найменшы збой - і замест аптымальнага працэсу атрымліваеш альбо сажу, альбо неканвертаваны метан. Бачыў спробу запуску такой устаноўкі на пілотным комплексе. Сістэма кіравання была ?заменчаная? пад ідэальныя лабараторныя ўмовы, а ў рэальнасці ваганні ціску ў газавай магістралі ўсё сапсавалі. Месяц пайшоў на данастройку алгарытмаў. Так што тэхналогія перспектыўная, але патрабуе яшчэ шмат? Абкаткі? у палявых умовах.

Экалагічны парадокс і выкрут з CCS

Вось галоўны камень спатыкнення. Вытворчасць вадароду з метану непазбежна дае CO2. Шмат. Таму цяпер усе праекты ў Кітаі, якія прэтэндуюць на "нізкавугляроднасць", ідуць з прыстаўкай "CCS-ready"? ці ?з улоўліваннем вугляроду?. Але гатоўнасць - гэта адно, а рэальнае ўкараненне - іншае. Асноўная праблема нават не ў тэхналогіі захопу (хоць і яна дарога), а ў лагістыцы і захоўванні. Куды падзець гэты CO2? Геалагічных фармацый для захоўвання ў прамысловых маштабах побач з заводамі не так шмат.

Быў уцягнуты ў ацэнку праекта павадароду з вуглевадародаўз поўным цыклам CCS у Сіньцзяне. Тэхнічна ўсё пралічана: улоўліванне на 90%, трубаправод для транспарціроўкі CO2 на 150 км да знясіленага газавага радовішча. Але эканоміка хісткая. Кошт тоны злоўленага і пахаванага CO2 з'ядала ўвесь патэнцыйны прыбытак ад ?чыстага? вадароду. Праект у выніку замарозілі, чакаюць большага дзяржсубсідзіравання або росту коштаў на вугляродныя квоты. Пакуль што CCS у Кітаі - гэта больш дэманстрацыйныя праекты, чым масавая практыка.

Яшчэ адзін момант - гэта ўскосныя выкіды. Усе лічаць вуглярод ад самога працэсу канверсіі, але часта забываюць пра ?шэры? след ад вытворчасці электраэнергіі для працы кампрэсараў, помпаў, сістэм кіравання. Калі завод стаіць у рэгіёне, дзе сетка завязана на вугалі, то агульная карціна па выкідах пагаршаецца на 20-25 працэнтаў. Таму зараз пры праектаванні ўсё часцей закладваюць уласныя ВИЭ-ўстаноўкі, хаця б для частковага пакрыцця патрэб. Але гэта зноў падаражэнне.

Абсталяванне і лакалізацыя: дзе мы зараз

Раней ключавое абсталяванне – реформеры, кампрэсары Syngas, сістэмы PSA – актыўна закуплялі ў Linde, Air Products, Topsoe. Цяпер тэндэнцыя на поўную лакалізацыю. Кітайскія вытворцы ўжо выйшлі на добры ўзровень у вырабе калон сінтэз-газу, цеплаабменнікаў, сістэм кіравання. Але з каталізатарамі і некаторымі спецыяльнымі сплавамі для высокатэмпературных зон да гэтага часу ёсць складанасці.

Працуючы зChengdu Yizhi Technology Co.(гэта праектны інстытут, створаны Huaxi Technology), назіраў іх падыход. Яны не проста тыражуюць гатовыя рашэнні, а часта адаптуюць тэхналагічныя пакеты пад пэўную сыравіну кліента. Іх сайтyzkjhx.ru- Гэта, па сутнасці, партфоліё такіх нестандартных праектаў. У іх ёсць свая распрацоўка - шматслаёвы каталізатар для канверсіі метану з падвышанай устойлівасцю да атручвання шэрай. Укаранялі на ўстаноўцы ў Сычуані. Вынікі нядрэнныя, але зноў жа, для ідэальных умоў. Пры рэзкіх зменах нагрузкі актыўнасць падала хутчэй, чым у імпартнага аналага. Прагрэс ёсць, але да поўнага парытэту яшчэ працаваць і працаваць.

Цікавы кейс - выкарыстанне гатовых модульных установак малой і сярэдняй магутнасці. Гэта трэнд для дэцэнтралізаванай вытворчасці вадароду, напрыклад, для заправачных станцый. Тут кітайскія кампаніі, у тым ліку Yizhi Technology, вельмі актыўныя. Сабраў, падключыў, запусціў. Але надзейнасць такіх? Скрынкавых? рашэнняў ва ўмовах суровых зім на поўначы Кітая або высокай вільготнасці на поўдні - вялікае пытанне. Частыя прыпынкі на тэхабслугоўванне, замена фільтраў. Надзейнасць пакуль прайграе буйным стацыянарным комплексам.

Прамежкавыя прадукты: роля сінтэз-газу

Часта выпускаюць з-пад увагі, што вытворчасць вадароду - гэта не заўсёды канчатковая мэта. Сам сінтэз-газ - каштоўнае сыравіну. У Кітаі, з яго магутнай хімічнай прамысловасцю, гэта важна. Многія праекты першапачаткова задумваюцца як гнуткія вытворчасці: сёння максімізуем выхад вадароду для НПЗ, заўтра пераключаем рэжым для вытворчасці метанолу або аміяку.

Сутыкаўся з сітуацыяй, калі з-за змены рынкавай кан'юнктуры (упалі кошты на вадарод, выраслі на метанол) на дзейным комплексе прыйшлося ў тэрміновым парадку мяняць рэжым. Гэта была не проста настройка, а фізічная замена картрыджаў у сістэме тонкай ачысткі вадароду (PSA) і пераналадка кампрэсарнай гаспадаркі. Просты склаў амаль месяц. Цяпер пры праектаванні новых установак закладваюць значна большую гнуткасць, але гэта зноў рост капітальных затрат.

Яшчэ адзін аспект - чысціня вадароду. Для паліўных элементаў неабходна высокая ступень ачысткі (да 99,999%). Дасягнуць яе на аснове вуглевадароднай сыравіны складана і дорага. Асноўныя прымешкі - CO і CO2 - з'яўляюцца ядамі для каталізатара паліўнага элемента. Стандартныя адсарбцыйныя метады не заўсёды даюць патрэбны вынік. Даводзіцца камбінаваць: высокатэмпературную канверсію, затым нізкатэмпературную, потым PSA, а часам яшчэ і мембранны падзел. Кожны дадатковы этап - гэта страты ціску, энергіі і, вядома, грошы. Таму? Вадарод для транспарта? з метану пакуль не можа канкураваць па кошце з тым жа вадародам для нафтаперапрацоўкі, дзе патрабаванні да чысціні ніжэйшыя.

Погляд наперад: што будзе з гэтым сегментам?

Нягледзячы на ​​ўвесь ажыятаж вакол зялёнага вадароду, шэрая і сіняя галінкі з вуглевадародаў яшчэ доўга будуць дамінаваць у Кітаі. Прычыны - інфраструктура, кошт і, галоўнае, наяўнасць сыравіны. Пытанне ў тым, як зрабіць гэты працэс прымальным з экалагічнага пункта гледжання. Думаю, будучыня не за нейкім адным прарывам, а за комплексам захадаў: паступовае ўкараненне CCS там, дзе гэта геаграфічна і эканамічна апраўдана; гібрыдызацыя з ВІЭ для энергазабеспячэння ўстановак; і сталая праца над эфектыўнасцю каталізатараў і цеплавых схем для паніжэння выдатку сыравіны і энергіі на адзінку прадукта.

Вельмі шмат будзе залежаць ад палітыкі коштаўтварэння на вуглярод. Калі кошт выкідаў CO2 стане істотным, то эканоміка праектаў рэзка зменіцца. Цяпер жа многія рашэнні прымаюцца зыходзячы з кароткатэрміновай эканомікі, а не доўгатэрміновай экалогіі.

Асабіста я скептычна стаўлюся да хуткай поўнай адмовы ад вуглевадароднай сыравіны для вадароду. Хутчэй, мы ўбачым яго нішаванне. Буйныя, сучасныя, магчыма, гібрыдныя (з частковым выкарыстаннем биометана) комплексы побач з цэнтрамі спажывання ці месцамі захоўвання CO2. А для выдаленых ці дробных спажыўцоў будуць развівацца электралізёры на ВІЭ. Але база - хімічная прамысловасць, нафтаперапрацоўка - яшчэ гадоў 20-30 будзе трымацца на тэхналогіях канверсіі метану і яго аналагаў. Галоўнае - не замоўчваць праблемы, а сапраўды над імі працаваць, лічачы ўсе выдаткі, уключаючы экалагічныя.