Кітай: новыя тэхналогіі ўтылізацыі хваставога газу? 

Калі чуеш пра новыя тэхналогіі ўтылізацыі хваставога газу? у Кітаі, першая думка - зноў маркетынг. Усе крычаць пра інавацыі, а на справе часта аказваецца стары добры PSA (адсорбцыя пры пераменным ціску) або мембраны, проста ў новым пакаванні. Але за апошнія 5-7 гадоў карціна рэальна ссунулася. Не тое каб здарылася рэвалюцыя, але з'явіліся канкрэтныя, якія працуюць на поўную шпульку рашэнні для тых струменяў, якія раней ці спальвалі, ці, прабачце, проста нацкоўвалі. І галоўны драйвер - нават не экалогія сама па сабе, а жорсткая эканоміка рэсурсаў і палітыка "чыстай вытворчасці". Прадпрыемствам стала выгадна лавіць гэтыя працэнты.

Ад? Павінна быць? да ?як менавіта?: эвалюцыя падыходу

Раней тыповая гісторыя: на ўстаноўцы ёсць паток хваставога газу, у асноўным вадарод з прымешкамі. Па праекце - накіраваць на паходню або ў паліва печаў. Тэхналогія ўтылізацыі ёсць, але CAPEX высокі, акупляльнасць сумнеўная. І ўсё замірае. Цяпер падыход іншы. Не ?як нам яго ўтылізаваць??, а ?што ў гэтым струмені мае каштоўнасць тут і цяпер??. Вадарод? Тады яго ачыстка і вяртанне ў працэс, напрыклад, у гідраачыстку. Вуглевадароды C1-C4? Тады альбо даводка да паліўнага газу, альбо, калі склад дазваляе, вылучэнне асобных фракцый. Ключавое слова -інтэграцыя. Тэхналогія падбіраецца не абстрактна, а пад пэўную кропку ўводу прадукта ў існуючую схему завода.

Вось жывы прыклад з аднаго НПЗ у Шаньдуне. Быў струмень з усталёўкі гидрокрекинга, багаты вадародам, але пад ціскам усяго 0.3 Мпа і з прыстойнай дзеллю CO. Класічны мембранны метад або кароткацыклавая адсорбцыя не вельмі падыходзілі з-за нізкага ціску і неабходнасці глыбокай ачысткі ад CO. Рашэнне знайшлі гібрыднае: спачатку грубіянская ачыстка і кампрэміраванне, потым - спецыяльная канфігурацыя ўстаноўкі кароткацыклавай адсорбцыі (КЦА) з шматслаёвымі адсарбентаў, якая спраўляецца з CO. Вадарод пайшоў назад у працэс, а адкідную частку, якая ўсё яшчэ каларыйна, накіравалі не на паходню, а ў сетку паліўнага газу для катлоў. Акупілася за 3 гады. Але тут важна: поспех быў не ў суперновай тэхналогіі, а ў дакладным інжынірынгу пад канкрэтныя ўмовы. Многія няўдачы якраз з-за таго, што бяруць "скрынкавы"? рашэнне і спрабуюць яго прыкруціць.

Яшчэ адзін момант, які часта выпускаюць з-пад увагі - стабільнасць складу хваставога газу. У тэорыі паток характарызуюць, бяруць пробы, робяць праект. На практыцы склад можа ?плаваць? у залежнасці ад рэжыму асноўнай усталёўкі, сыравіны, каталізатара. Калі тэхналогія не мае дастатковага аперацыйнага акна, пачынаюцца праблемы: то прадукт не адпавядае спецыфікацыі, то абсталяванне закоксоўваецца. Даводзіцца закладваць буферныя ёмістасці ці, што даражэй, сістэмы анлайн-аналізу і аўтаматычнага рэгулявання. Гэта тая самая "дробязь", якая з'ядае ўсю эканоміку праекта, калі яе не ўлічыць на стадыі FEED (праектавання).

Тэхналагічны заапарк: што рэальна працуе на пляцоўках

Калі адкінуць шуміху, на кітайскіх прампляцоўках сёння дамінуюць некалькі напрамкаў. Па-першае, гэта, вядома,мембранны падзелдля струменяў з высокім парцыяльным ціскам мэтавага кампанента (таго ж вадароду). Кітайскія вытворцы мембран, накшталт кампаніі з Чэнду, аб якой пазней, моцна рушылі наперад. Іх плёнкі па селектыўнасці і стабільнасці ўжо канкуруюць з заходнімі аналагамі, а каштуюць прыкметна танней. Але мембраны капрызныя да аэразоляў, цяжкім вуглевадародам і пластыфікатарам – патрэбна вельмі якасная папярэдняя ачыстка.

Па-другое,кароткацыклавая адсорбцыя (КЦА). Тут прагрэс у асноўным у алгарытмах кіравання і канструкцыях адсарбераў, якія дазваляюць знізіць страты вадароду і павялічыць рэсурс адсарбенту. Бачыў усталёўкі, дзе за кошт аптымізацыі цыклу і ўжыванні слоистых адсарбентаў (малекулярныя сіты + актываваны вугаль) дамагаюцца ступені вымання вадароду пад 90% з даволі брудных струменяў. Але гэта энергазатратна - на рэгенерацыю ідуць немалыя аб'ёмы паліўнага газу.

І трэці трэндкрыягенныя тэхналогіі. Іх ужываюць не так часта, у асноўным для буйных патокаў, дзе трэба атрымаць не проста паліўны газ, а вадкія прадукты (этан, СУГ) высокай чысціні. CAPEX зааблочны, але для такіх гігантаў, як Shenhua або Sinopec, якія будуюць інтэграваныя хімічныя комплексы, гэта апраўдана. Яны? Замыкаюць? вугляродны цыкл, ператвараючы хваставыя газы ў сыравіну для піролізу.

А вось пра біялагічныя метады ці якія-небудзь плазмахімічныя працэсы ў прамысловым маштабе казаць пакуль рана. Лабараторныя ўзоры ёсць, пілотныя ўстаноўкі таксама мільгаюць у навінах, але да камерцыйнай надзейнасці і зразумелай эканомікі ім яшчэ далёка. Інвестыцыі ў такія? Цёмныя конікі? ідуць у асноўным праз дзяржаўныя навуковыя фонды, а не ад саміх кампаній.

Кейс у фокусе: вопыт Chengdu Yizhi Technology

У кантэксце размовы аб практычнай рэалізацыі цікавы вопытChengdu Yizhi Technology Co.(даччыная структура Chengdu Huaxi Chemical Technology). Іх сайт (https://www.yzkjhx.ru) пазіцыянуе іх як праектны інстытут, і гэта ключавое слова. Яны не проста прадаюць абсталяванне, а займаюцца інжынірынгам поўнага цыклу. Па іх адкрытых кейсах бачна, што спецыялізацыя - газы ў хіміі і нафтаперапрацоўцы.

Адзін з іх праектаў, які мне давялося ўскосна вывучаць, - утылізацыя хваставога газу на ўстаноўцы вытворчасці алефінаў. Праблема была класічная: паток пераменнага складу (этылен, этан, прапілен, вадарод), які перыядычна спальваўся. Стандартнае рашэнне - пабудаваць асобную ўстаноўку фракцыянавання, але гэта доўга і дорага. Інжынеры Yizhi прапанавалі і рэалізавалі схему з папярэднім мембранным блокам для вылучэння і звароту часткі вадароду і лёгкіх алефінаў, а пакінуты паток, узбагачаны этанам, накіравалі прама ў печ піролізу як дадатковая сыравіна. Па сутнасці, яны ўбудавалі ўтылізацыю ў асноўны працэс, пазбегнуўшы стварэння аўтаномнага комплексу.

Што тут каштоўна? Не тэхналагічны цуд, а сістэмнае мысленне. Яны паглядзелі на завод як на адзіны арганізм. Іх сіла, як праектнага інстытута са статутным капіталам у 120 мільёнаў юаняў, - у магчымасці праводзіць дэталёвае мадэляванне працэсаў (Aspen HYSYS і да т.п.) і прапаноўваць кастамізаваныя, а не тыпавыя рашэнні. У іх партфелі ёсць і КЦА, і мембранныя сістэмы, але выбар заўсёды абгрунтаваны тэхніка-эканамічным разлікам для канкрэтнага замоўца.

Канешне, і ў іх не ўсё гладка. У адным з ранніх праектаў па ўтылізацыі коксавага газу на металургічным камбінаце сутыкнуліся з хуткім забіваннем папярэдніх фільтраў смоламі і пылам. Прыйшлося на ходу дапрацоўваць сістэму прамывання і ўводзіць дадатковую прыступку ачысткі. Гэта прывяло да перавышэння бюджэту і зруху тэрмінаў. Але такі вопыт - частка прафесійнага росту. Цяпер, упэўнены, яны закладваюць больш кансерватыўныя допускі па чысціні сыравіны на ўваходзе.

Падводныя камяні і ўрокі, якія не пішуць у брашурах

Гаворачы аб новых тэхналогіях, нельга абысці бокам падводныя камяні. Першы і галоўны -эканоміка пры нізкіх канцэнтрацыях. Калі каштоўнага кампанента ў патоку менш за 15-20%, часцей за ўсё праект не ўзляціць. Выдаткі на яго вылучэнне перавысяць кошт прадукта. Часам больш выгадна выкарыстоўваць газ напрамую як нізкакаларыйнае паліва ў бліжэйшай печы, мадэрнізаваўшы гарэлкі, чым будаваць цэлую сістэму ачысткі.

Другі камень - інфраструктура. Дапусцім, ты вылучыў выдатны, чысты вадарод. Але куды яго падаць? Калі на заводзе няма сеткі вадародаправодаў падыходнага ціску ці вольнай ёмістасці для прыёму, праект упрэцца ў неабходнасць велізарных дадатковых інвестыцый. Часта аптымальным рашэннем апыняецца не максімальная ачыстка, а атрыманне прадукта? досыць добрага? для выкарыстання ў бліжэйшай кропцы спажывання.

Трэці момант - аперацыйныя выдаткі (OPEX). Новыя каталізатары, спецыяльныя адсарбенты, мембранныя элементы - усё гэта мае свой рэсурс і кошт замены. Калі пастаўкі і сэрвіс залежаць ад адзінага замежнага пастаўшчыка, гэта вялізныя рызыкі. Цяпер, дарэчы, гэта магутны стымул для развіцця лакальных вытворцаў у Кітаі. Надзейнасць і даступнасць сэрвісу часам важней пары працэнтаў у эфектыўнасці па пашпарце.

І апошняе - чалавечы фактар. Складаную ўстаноўку ўтылізацыі трэба абслугоўваць. Калі на заводзе няма падрыхтаваных кадраў, нават самая дасканалая тэхналогія будзе прастойваць ці працаваць напаўсілы. Паспяховыя праекты заўсёды ўключаюць не толькі пастаўку "жалеза", але і паўнавартаснае навучанне тэхнолагаў і аператараў, напісанне падрабязных рэгламентаў. Без гэтага любая інавацыя ператвараецца ў галаўны боль.

Погляд наперад: куды дзьме вецер?

Такім чынам, што ж у выніку? Кітай не вынайшаў чароўную палачку для ўтылізацыі хваставога газу. Але тут створана магутная экасістэма для практычнага, эканамічна абгрунтаванага ўкаранення наяўных тэхналогій. Драйверы - палітыка "зялёнага"? развіцця, узмацненне жорсткасці нарматываў па выкідах і, што важней, якая расце сталасць і канкурэнцыя сярод мясцовых інжынірынгавых кампаній, такіх якChengdu Yizhi Technology.

Будучыня, на мой погляд, за гібрыднымі сістэмамі. Ня КЦА або мембраны, а іх камбінацыі, падабраныя для максімізацыі каштоўнасці канкрэтнага патоку. А таксама за лічбавізацыяй — выкарыстаннем дадзеных у рэальным часе і прэдыктыўнай аналітыкі для аптымізацыі рэжымаў працы ўстановак утылізацыі ва ўмовах зменлівага складу сыравіны.

Галоўны ж зрух - у свядомасці. Хваставы газ усё радзей успрымаецца як адыход, які падлягае знішчэнню. Яго ўсё часцей бачаць як не да канца выкарыстаны рэсурс, патэнцыйны артыкул даходу або, як мінімум, спосаб знізіць аперацыйныя выдаткі на асноўнай вытворчасці. І ў гэтым, мабыць, і складаецца найважнейшая «новая тэхналогія»? - не ў апаратуры, а ў падыходзе. А тэхналогіі, як вядома, ідуць за попытам. І попыт тут відавочна расце.