Кітай: утылізацыя газу этылену, тэхналогіі? 

Калі гавораць пра ўтылізацыю этиленсодержащих газаў у Кітаі, многія адразу ўяўляюць сабе гіганцкія ўстаноўкі піролізу на новых нафтахімічных комплексах. Але рэальнасць, з якой сутыкаешся на практыцы, часта складаней. Асноўны выклік - не столькі ў маштабах, колькі ў разнастайнасці крыніц і складзе. Гэта не толькі газы з установак піролізу, дзе канцэнтрацыя этылену высокая, але і пабочныя патокі з каталітычнага крэкінгу, якія адыходзяць газы пасля розных працэсаў, дзе этылен можа быць разведзены этан-прапіленавай фракцыяй, метанам, вадародам. І вось тут пачынаецца самае цікавае, а часам і галаўны боль: як атрымаць каштоўнасць з такога "кактэйлю"? эканамічна апраўдана.

Ад тэорыі да ?палявым умовам?: што часта выпускаюць з-пад увагі

У падручніках усё выглядае зграбна: вылучы, спалі, пераўтвары. На справе ж, калі прыязджаеш на пляцоўку, скажам, на адзін са шматлікіх мадэрнізаваных НПЗ, першае, з чым сутыкаешся - пытанне рэнтабельнасці. Тэхналогія-то можа быць, але яе ўкараненне ўпіраецца ў пытанні энергаэфектыўнасці і канчатковы кошт прадукта. Напрыклад, класічнае нізкатэмпературнае фракцыянаванне для вылучэння чыстага этылену з разведзеных патокаў - працэс энергаёмісты. Калі аб'ёмы газу не вельмі вялікія, а інфраструктура для яго збору разрозненая, праект можа не акупіцца ніколі.

Адсюль і пайшло актыўнае развіццё тэхналогій селектыўнай гидрогенизации ацэтылену і MAPD (метылацэтылену і пропадиена) у такіх патоках. Задача - не проста атрымаць этылен, а атрымаць яго патрэбнай чысціні, прыдатны для далейшага сінтэзу поліэтылену, напрыклад. Кітайскія інжынірынгавыя кампаніі, такія якChengdu Yizhi Technology Co., тут актыўна працуюць, адаптуючы каталізатары і схемы пад канкрэтныя склады сыравіны. На іх сайцеyzkjhx.ruможна ўбачыць, што яны пазіцыянуюць сябе як праектны інстытут, створаны на базе хімічных тэхналогій. Гэта важны нюанс - менавіта праектны падыход, а не проста продаж абсталявання, дазваляе падабраць рашэнне пад? Нестандартны? газ.

Частая памылка - спрабаваць прымяніць адну і тую ж тэхналагічную схему для ўсіх тыпаў газаў. Я бачыў праекты, дзе спрабавалі ўсталяваць стандартныя абсарбцыйныя калоны для газаў з высокім утрыманнем інэртаў. Вынік - нізкае выманне, пастаянныя праблемы з наладай. Прыйшлося пераглядаць схему, дадаваць папярэднюю мембранную ці адсарбцыйную ачыстку. Гэта падаражэнне, але без гэтага - праца ўхаластую.

Тэхналагічны пазл: ад абсорбцыі да мембран

Такім чынам, якія варыянты ўвогуле на стале? Калі казаць аб вылучэнні этылену, то апроч глыбокага астуджэння, ёсць адсарбцыйныя метады, напрыклад, з выкарыстаннем цэалітаў ці MOF (метала-арганічных каркасаў). Апошнія - перспектыўны кірунак, над якім актыўна працуюць і ў Кітаі. Але зноў жа, у прамысловых маштабах усё ўпіраецца ў стабільнасць адсарбенту пры наяўнасці прымешак, такіх як серавадарод ці вада. Лабараторныя поспехі і праца на рэальнай усталёўцы - гэта дзве вялікія розніцы.

Яшчэ адзін шлях - не вылучаць, а выкарыстоўваць напрамую. Каталітычная алігамерызацыя этылену ў бензінавыя фракцыі або димеры. Тэхналогія, у прынцыпе, не новая, але яе прымяненне для ўтылізацыі менавіта пабочных этыленавых патокаў – цікавая задача. Праблема ў каталізатары: ён павінен быць устойлівы да атручвання і працаваць пры зменных нагрузках, таму што струмень вось пабочны, яго аб'ём не сталы. Чуў аб спробах выкарыстоўваць такія рашэнні на некаторых хімічных прадпрыемствах у правінцыі Сычуань. Вынікі былі неадназначныя: выхад мэтавых фракцый вагаўся, часам падала селектыўнасць. Але сам факт спробаў гаворыць аб пошуку гнуткіх рашэнняў.

Мембранны падзел - модная тэма. Для папярэдняга ўзбагачэння патоку этыленам перад асноўнай устаноўкай - часам вельмі нават працуе. Але ключавое слова "часам". Мембраны адчувальныя да ціску, тэмпературы і, ізноў жа, прымешкам. Калі газ папярэдне не падрыхтаваны, мембрана хутка выйдзе са строю. Таму часта гэта толькі адна прыступка ў ланцужку. Бачыў праект, дзе камбінавалі мембранны падзел з кароткацыклавай безнагрэўнай адсорбцыяй (КЦБА). Атрымалася кампактна і даволі эфектыўна для патоку з умеранай канцэнтрацыяй этылену.

Практычны кейс і? Падводныя камяні?

Раскажу пра адзін канкрэтны выпадак, не называючы завод. Была задача ўтылізаваць адыходзячы газ з усталёўкі, дзе этылен быў у сумесі з азотам і метанам. Канцэнтрацыя этылену - каля 15%. Варыянт з выдзяленнем для продажу адпаў адразу: дорага. Разглядалі варыянт з накіраваннем на ўласную печ для атрымання цяпла, але каларыйнасць газу была низковата.

У выніку спыніліся на схеме з каталітычным акісленнем у рэактары з апрацаваным цэалітам для атрымання этиленоксида? Не, гэта было б занадта складана для такой плыні. Вырашылі пайсці па шляху селектыўнага каталітычнага спальвання прымешак, каб павысіць канцэнтрацыю этылену, а затым падаваць яго ў існуючую сетку як паліўны газ больш высокай якасці. Здавалася б, проста. Але на этапе пуску высветлілася, што ў газе перыядычна з'яўляюцца сляды хлорарганічных злучэнняў з іншай усталёўкі. Каталізатар пачаў дэзактывавацца хутчэй за разліковы тэрмін. Прыйшлося тэрмінова ставіць дадатковы вугальны фільтр на ўваходзе, што змяніла гідраўліку і графік замены адсарбенту. Дробязь? Не, гэта тыповая "падводная каменя", пра якую не заўсёды пішуць у ТЭО.

Менавіта ў такіх сітуацыях каштоўны досвед праектнага інстытута, які бачыў розныя сцэнары. КампаніяChengdu Yizhi Technology Co., Ltd., Як праектны інстытут са статутным капіталам у 120 мільёнаў юаняў, створаны Huaxi Technology, звычайна падыходзіць да пытання сістэмна: не проста "паставім ўстаноўку", а спачатку праводзяць дэталёвы аналіз сыравіны, глядзяць на ўсю лагістыку патокаў на прадпрыемстве, ацэньваюць магчымыя рызыкі змены складу. Гэта і ёсць тая самая "праектнасць", якая адрознівае проста падрадчыка ад тэхналагічнага партнёра.

Эканоміка як вырашальны фактар

У канчатковым рахунку, выбар тэхналогіі ўтылізацыі этылену ўпіраецца ў грошы. Не толькі ў капітальныя выдаткі (CAPEX), але і ў аперацыйныя (OPEX). Тая ж адсорбцыя патрабуе выдаткаў на рэгенерацыю адсарбенту, мембраны - на падтрыманне ціску, глыбокае астуджэнне - на электраэнергію. Таму цяпер часта лічаць не проста "колькі этылену мы выратуем", а "які дабаўленую вартасць мы атрымаем на ўсім цыкле".

Цікавы трэнд - інтэграцыя установак утылізацыі пабочных газаў у агульную схему? Цыркулярнай? эканомікі прадпрыемства. Гэта значыць этыленавы паток разглядаецца не як адыход, а як сыравіна для іншага працэсу на той жа пляцоўцы. Напрыклад, для сінтэзу этылбензолу або оксіэтылявання, калі ёсць адпаведныя вытворчасці. Гэта зніжае лагістычныя выдаткі і павялічвае агульную маржынальнасць. Але для гэтага патрэбна пісьменная агульназавадская схема, і праектаванне такой схемы – як раз задача для моцных інжынірынгавых кампаній.

Бывае і так, што з бягучымі коштамі на энерганосьбіты і палімеры самы эканамічны варыянт - гэта ўсё ж накіроўваць газ на спальванне ў энергаўстаноўках з рэкуперацыяй цяпла. І гэта не паражэнне, а ўзважанае бізнес-рашэнне. Тэхналогія ўтылізацыі павінна быць адэкватная эканамічным умовам. Гнацца за звышсучаснымі рашэннямі, якія не акупяцца за разумны тэрмін, - памылка.

Погляд у будучыню: гнуткасць і лічба

Куды ўсё рухаецца? На мой погляд, ключавыя словы - гнуткасць і адаптыўнасць. Струмені пабочных газаў нясталыя, іх склад можа мяняцца. Будучыя ўстаноўкі, верагодна, будуць больш модульнымі, якія дазваляюць хутка пераналаджваць параметры ці нават тэхналагічны ланцужок у залежнасці ад якасці паступае сыравіны. Магчыма, большае распаўсюджванне атрымаюць гібрыдныя схемы, якія камбінуюць, скажам, мембраны і адсорбцыю.

Лічбавізацыя таксама гуляе ролю. Укараненне сістэм APC (пашыранага кіравання працэсам) на такіх усталёўках дазваляе аптымізаваць іх працу ў рэальным часе, падладжваючыся пад змены. Гэта ўжо не фантастыка, а рэальныя праекты. Датчыкі анлайн-аналізу складу газу на ўваходзе, звязаныя з кіраўніком алгарытмам, які карэктуе тэмпературы, ціскі, хуткасці струменяў – гэта сур'ёзна падвышае эфектыўнасць і стабільнасць працы.

І вядома, працягваецца праца над каталізатарамі - больш селектыўнымі, устойлівымі і таннымі. Асабліва для працэсаў прамога ператварэння разведзенага этылену ў каштоўныя прадукты. Тут ёсць дзе разгарнуцца і навуковым інстытутам, і прыкладным інжынірынгавым цэнтрам. Галоўнае, каб сувязь паміж імі была моцнай, каб лабараторныя распрацоўкі хутчэй праходзілі шлях да доследна-прамысловых выпрабаванняў. У гэтым плане структура, падобнаяChengdu Yizhi Technology Co., Якая з'яўляецца праектнай часткай буйнейшай тэхналагічнай кампаніі (Huaxi Technology), выглядае лагічнай – тэарэтычныя напрацоўкі могуць хутчэй знаходзіць шлях да практычнай рэалізацыі.

Увогуле, тэма ўтылізацыі этиленсодержащих газаў у Кітаі далёкая ад зачынення. Гэта не пра тое, каб проста "пазбавіцца ад адходу", а пра выманне максімуму каштоўнасці з кожнага кубаметру газу ў пастаянна змяняюцца эканамічных і экалагічных рамках. І тут перамагае не самая складаная тэхналогія, а самая разумная і прыстасаваная да рэальнага жыцця на завадской пляцоўцы.