China: hidrógeno a partir de hidrocarburos: ¿tecnología y ecología? 

Cuando la gente habla de la economía del hidrógeno en China, mucha gente piensa inmediatamente en “verde”. hidrógeno procedente de la electrólisis. Pero la imagen real de la Tierra, especialmente a escala industrial, todavía se basa en otra cosa: el hidrógeno procedente de los hidrocarburos. Y aquí radica la paradoja y el desafío principal: cómo combinar la producción a gran escala con los requisitos medioambientales, que cada vez son más estrictos. Yo mismo he trabajado en varios proyectos sobre la conversión de metano mediante vapor, y seré honesto: hablar aquí de ecología no se trata de ideas abstractas "verdes". etiquetas, sino sobre tecnologías específicas de captura de CO2, eficiencia de procesos y, lo que muchas veces se pasa por alto, sobre el ciclo de vida completo de la planta.

Base tecnológica: no sólo CH4

Por supuesto, el reformado de metano con vapor (SMR) es lo básico. Funcionó, predecible. Pero cuando se observa la base de materias primas en diferentes regiones de China, se comprende que la tecnología por sí sola no puede hacerlo. En el noroeste, por ejemplo, donde hay mucho carbón, todavía se demanda la gasificación seguida de su conversión. Menos eficiencia, menor huella de carbono, pero la economía del proyecto a veces dicta esa elección. El punto clave que a menudo discutimos con colegas deChengdu Yizhi Technology Co.— se trata de la adaptación de la cadena tecnológica a materias primas específicas. No puedes simplemente elegir el "ideal". diagrama del libro de texto.

Recuerdo un proyecto en Shanxi, donde intentaron combinar la gasificación del lignito con modernos sistemas de purificación de gas de síntesis. El objetivo era obtener hidrógeno para la refinería local. El principal dolor de cabeza no estaba ni siquiera en el proceso principal, sino en la preparación preliminar del carbón y el funcionamiento estable de los sistemas de eliminación de azufre y polvo. Las frecuentes paradas para regenerar los adsorbentes consumieron toda la economía. Como resultado, el proyecto se revisó significativamente para simplificar el diseño, pero con una pérdida en el respeto al medio ambiente general. Este es un ejemplo típico de compromiso.

Hoy en día se presta más atención al proceso.oxidación parcial(PO) residuos pesados. La tecnología no es nueva, pero los catalizadores y diseños de reactores modernos permiten un mejor rendimiento. Esto es especialmente cierto en el caso de los grandes complejos petroquímicos, donde dicho hidrógeno es un subproducto o está integrado en el esquema general. La cuestión medioambiental aquí gira en torno a la recuperación de calor y la eliminación de CO. Si no se utiliza esta corriente, toda la ?pureza? El hidrógeno se pierde durante su producción.

La ecología como tarea de ingeniería, no como eslogan

Aquí es donde comienza la diversión. Cuando un cliente dice “¿necesitamos hidrógeno verde?”, lo primero que hacemos es descifrar a qué se refiere. En la mayoría de los casos, se trata de un requisito de captura y almacenamiento/utilización de carbono (CCUS). Pero implementar CCUS en una instalación PCM existente no se trata sólo de agregar una unidad. Se trata de cambios de presión, reequilibrio de los flujos de calor y nuevas exigencias a los materiales.

en el sitio webyzkjhx.ruenTecnología YizhiSe describen sus enfoques para diseñar soluciones tan complejas. En la práctica: la etapa más difícil no es el diseño, sino la “vinculación”. tecnologías de captura para condiciones específicas de la planta. La composición de las impurezas de los gases de combustión, el espacio disponible, los requisitos de pureza del CO2 resultante para su posterior transporte: todo esto acaba con cualquier solución estándar. Una vez nos enfrentamos al hecho de que un depurador de aminas, que funcionaba perfectamente en el banco, se degradaba rápidamente en una planta real debido a trazas de oxígeno e impurezas metálicas en el gas. Tuvimos que rehacer completamente el sistema de limpieza previa.

Otro aspecto del que no se habla mucho es el consumo de agua. PCM es un proceso sediento. En las regiones áridas de China, la cuestión del suministro de agua a una instalación puede resultar crítica tanto desde el punto de vista medioambiental como económico. Se deben considerar sistemas de circuito cerrado o de tratamiento de aguas residuales, lo que añade costos y complejidad. La ecología en este contexto no se trata sólo de carbono.

Integración y sinergia: dónde buscar la eficiencia

La producción aislada de hidrógeno a partir de hidrocarburos con CCUS completo suele resultar antieconómica hoy en día. Otra cosa es la integración en un gran grupo químico. Por ejemplo, el CO2 capturado no se puede inyectar en el depósito, pero se puede utilizar para producir urea o metanol. Esto cambia inmediatamente la economía del proyecto.

Mientras trabajábamos en el concepto de un complejo en la provincia de Jiangsu, estábamos considerando una opción en la que el flujo de CO2 de la planta de hidrógeno se destinara a la producción de carbonato vecina. Esto nos permitió evitar los costos de compresión y transporte de larga distancia. Pero surgió un problema al sincronizar el trabajo de dos instalaciones de producción. Si una planta química deja de funcionar por mantenimiento programado, ¿adónde debería ir el CO2? Tuvimos que diseñar un sistema de búfer para la compresión y el almacenamiento a corto plazo, lo que, por supuesto, consumió algunos de los beneficios.

También puede haber sinergia en el uso del calor residual. Las calderas modernas de calor residual pueden aumentar significativamente la eficiencia general del sistema. Pero su implementación se reduce a la cuestión de la fiabilidad. En una planta de producción química, una parada por avería de equipos auxiliares supone pérdidas colosales. Por lo tanto, los clientes suelen preferir esquemas de descarga de calor más simples, aunque menos eficientes, pero probados. En tales decisiones prevalece un enfoque basado en el riesgo.

El papel de las ingenierías especializadas

Es en condiciones tan complejas y ambiguas que empresas comoChengdu Yizhi Tecnología Co., Ltd.Su perfil no es la venta de equipos terminados, sino el diseño y la integración tecnológica. Como instituto de diseño creado sobre la base de la tecnología Huaxi, han adquirido experiencia precisamente en la adaptación de tecnologías a otras "no ideales". condiciones de producción real. Es valioso.

Al hablar con sus ingenieros, se comprende que su punto fuerte está en los detalles. No se trata de decir “¿estamos produciendo hidrógeno verde?”, sino de calcular qué sorbente para la prepurificación de gases aromáticos durará más en determinadas condiciones, o cómo diseñar un intercambiador de calor para que pueda limpiarse de posibles depósitos sin largos tiempos de inactividad. El capital autorizado de 120 millones de yuanes, que se indica en la descripción de la empresa, indica serias oportunidades para realizar un ciclo completo de trabajo de diseño, desde estudios de viabilidad hasta documentación de trabajo.

Su sitio web no es sólo una tarjeta de presentación, sino a menudo un punto de partida para el diálogo. Está claro que los materiales son preparados por profesionales: hay diagramas, descripciones de los componentes tecnológicos, pero sin grandes promesas de marketing. Es un estilo que inspira confianza en un entorno industrial donde todos se conocen y valoran lo específico.

De cara al futuro: ¿callejón sin salida o puente?

Entonces, ¿hacia dónde se dirige la industria? Mucha gente se pregunta ahora: ¿el hidrógeno procedente de hidrocarburos con CCUS es un callejón sin salida o un “puente” necesario? hacia un futuro de energías renovables. Desde un punto de vista práctico, es definitivamente un puente, y bastante largo. Porque la demanda de hidrógeno en el refinado de petróleo y en la química está creciendo ahora, y no dentro de 20 años. Y ésta es la única manera de satisfacerlo en el corto plazo.

Se considera que el principal vector del desarrollo tecnológico es aumentar la eficiencia de la conversión y reducir los costos de capital para los sistemas de recuperación. Trabajar en nuevas membranas para la separación de hidrógeno y catalizadores más duraderos para procesos con alto contenido de CO es con lo que están luchando los laboratorios y centros de ingeniería. El éxito vendrá de soluciones que reduzcan la complejidad. Porque cada bomba adicional, cada intercambiador de calor adicional es un punto de posible fallo y un gasto.

En última instancia, la sostenibilidad de la producción de hidrógeno a partir de hidrocarburos no es una cuestión binaria de sí o no, sino una escala continua. La tarea de los ingenieros es orientar proyectos específicos a esta escala hacia una mayor pureza, minimizando el aumento de costes. Este es un trabajo difícil, pero absolutamente real. Y a juzgar por la actividad en la industria y las solicitudes que llegan a empresas como Yizhi Technology, este camino es el único posible para China en el futuro previsible. Sin ilusiones, pero también sin pánico, poniendo énfasis en soluciones tecnológicas específicas.