China: ¿líderes en la producción de hidrógeno a vapor? 

Cuando se habla de la revolución del hidrógeno, todo el mundo recuerda inmediatamente la electrólisis y ¿verde? hidrógeno. Y sobre el reformado de metano con vapor (SMR), como si fuera ayer, sucio y poco interesante. Pero, de hecho, si nos fijamos en los volúmenes y costes reales, esproducción de hidrógeno a vaporsigue siendo la columna vertebral de toda la industria. Y aquí China no es sólo un actor, sino una plataforma donde se desarrollan tecnologías que luego sorprenden al mundo. Hay mucho ruido sobre nuevos proyectos, pero pocas personas profundizan más: ¿cómo funciona realmente, dónde están los obstáculos y por qué se producen algunos “avances”? ¿Las instalaciones acumulan polvo silenciosamente en los almacenes?

No “si”, sino “cómo”: por qué PCM sigue siendo la base

En teoría, todo es simple: se toma metano y vapor, se calienta y se obtiene hidrógeno y CO2. En la práctica, existen decenas de matices que determinan si una planta será rentable o ruinosa. El punto clave es la fuente de metano. China ha dependido históricamente del gas de carbón, de ahí la especificidad. La experiencia ha demostrado que ajustar el catalizador y los modos a la composición inestable del metano de las minas de carbón es todo un arte. Muchas tecnologías occidentales llegaron aquí y literalmente se “ahogaron”. Tuvimos que adaptarnos, a menudo mediante prueba y error.

Aquí, por ejemplo, está la historia de un proyecto en Shanxi. Compramos una costosa unidad de reforma europea. Y después de seis meses, sencillo. El catalizador se desactivó rápidamente debido a impurezas en el gas que no estaban incluidas en las especificaciones. Luego, los ingenieros locales pasaron seis meses trabajando en el sistema de pretratamiento, combinando adsorbentes. Funcionó, pero se incumplieron los plazos y el presupuesto. Hay decenas de casos de este tipo. Esta es precisamente la “práctica” que no aparece en los informes de los analistas.

La tendencia actual es la integración de PCM con sistemas de captura de carbono (CCS). Ya no es sólo producciónhidrógeno gris, sino un paso hacia bajas emisiones de carbono. Hay varios proyectos piloto de este tipo en China, por ejemplo en el complejo petroquímico de Ningxia. Es tecnológicamente difícil y costoso, pero el proceso está en marcha. Y nuevamente, sin una amplia experiencia en PCM básico, estos sistemas híbridos no se pueden construir.

Equipos y hardware: donde reside el verdadero liderazgo

El liderazgo no sólo está determinado por el tonelaje. Está en la capacidad de crear y escalar equipos clave. Reactores, hornos de conversión, intercambiadores de calor son las unidades donde tienen lugar los principales procesos. Los fabricantes chinos alcanzaron hace unos diez años un buen nivel en la fabricación de unidades reformadoras a gran escala. El precio, por supuesto, fue la principal baza. Pero ahora, mirando los proyectos, queda claro que ya no es sólo una cuestión de precio.

Tomemos, por ejemplo, los hornos radiantes para el reformado con vapor. Anteriormente, las 3 principales empresas mundiales tenían las patentes clave y las mejores soluciones. Ahora las ingenierías chinas ofrecen sus diseños con niveles de eficiencia que no son inferiores. ¿Secreto? Amplia experiencia en entornos hostiles y rápida iteración. Descubrimos un problema con el calentamiento desigual de los tubos; un año después, introdujimos una nueva configuración y sistema de control del quemador. Esta es la velocidad de retroalimentación, que en el ?fed? Los mercados son difíciles de imaginar.

Cabe mencionar aquí los institutos de diseño que se han convertido en impulsores de esta localización. Uno de los ejemplos sorprendentes esChengdu Yizhi Technology Co. (https://www.yzkjhx.ru). Esto no es sólo una oficina con dibujantes. El instituto, basado en la empresa tecnológica Huaxi, con un capital registrado de 120 millones de yuanes, opera como integrador. Toman tecnología química básica y la “afinan”. a un “hardware” específico y a sistemas automatizados de control de procesos para una planta específica. Su papel a menudo permanece detrás de escena, pero sin esos vínculos no habría ni una implementación ni una adaptación rápidas.

El rompecabezas de las materias primas: del carbón a APG y viceversa

El debate sobre el liderazgo se reduce a las materias primas. Clásico: carbón. Pero su futuro está en duda debido a cuestiones medioambientales. Hasta ahora, muchos proyectos nuevos en Xinjiang o Mongolia Interior todavía se basan en gas de carbón. Sin embargo, es más interesante observar otra tendencia: el uso de gas asociado al petróleo (APG).

En los campos de Shaanxi o en los estantes, a menudo había una opción: quemar APG o encontrarle un uso. Es lógico construir un complejo químico con una instalación de PCM cerca. Pero la composición de APG es inestable, además hay problemas de transporte. Vi un proyecto en el que querían instalar un módulo móvil de reformado con vapor directamente en el campo. La idea es brillante: minimizar las pérdidas. Pero en realidad hubo un problema con la limpieza de las materias primas: el módulo se obstruyó y las paradas eran frecuentes. El proyecto quedó congelado. Estos fracasos también son parte del camino.

Actualmente se están realizando experimentos con flujos de mezcla: APG + gas natural licuado + gas de vetas de carbón. Esto permite estabilizar la composición a la entrada de la instalación. Tecnológicamente difícil, pero si tiene éxito, proporcionará una enorme flexibilidad y permitirá el uso de recursos que antes eran inútiles o quemados. Aquí es donde podría nacer la próxima generación de tecnología chinaproducción de hidrógeno.

Catalizadores: cocina propia

El corazón del proceso es el catalizador. Durante mucho tiempo el mercado estuvo dividido entre varios gigantes internacionales. Sus productos son fiables, pero caros y no siempre óptimos para las materias primas chinas. Hace unos 5-7 años comenzó un auge del desarrollo local. No todos tuvieron éxito. Recuerdo que una academia provincial de ciencias elogió su catalizador basado en medios baratos. Excelentes resultados en el laboratorio. En planta piloto - pérdida de actividad después de 1000 horas. La razón son las cantidades microscópicas de azufre en el vapor, que no fueron modeladas en el laboratorio.

Pero ahora la situación está cambiando. Los grandes actores, como Sinopec o CNPC, tienen sus propios centros de investigación que realizan el desarrollo "por sí mismos". No buscan vender catalizadores externamente, sino crear productos muy competitivos para las necesidades internas. Su principal baza son los datos. Disponen de información de decenas de instalaciones en funcionamiento a lo largo de muchos años. Saben cómo se comportará el catalizador durante las fluctuaciones de presión y durante las paradas de mantenimiento. Este es un conocimiento que no se puede comprar.

Un punto interesante son los catalizadores de níquel. Estándar para PCM. Los fabricantes chinos han aprendido a hacerlos no sólo baratos, sino también con propiedades específicas: mayor resistencia al endurecimiento o a ciertos venenos. Ya no se trata de copiar, sino de personalizar para adaptarlo a las necesidades de la industria nacional. Y este es un argumento serio en la conversación sobre la soberanía tecnológica en el tema del hidrógeno.

Integración en el sistema energético: el hidrógeno como estabilizador

El pensamiento más reciente y no obvio. El hidrógeno procedente del PCM no es sólo una materia prima para el amoníaco o las refinerías. Se empieza a considerar como un elemento de un gran sistema energético. En China existe un problema con la generación desigual a partir de fuentes de energía renovables en el oeste del país. En teoría, el exceso de energía eólica podría utilizarse para la electrólisis, pero actualmente esto resulta caro.

La alternativa es utilizar estos excedentes indirectamente en lugar de directamente. Por ejemplo, para el funcionamiento de compresores, sistemas de iluminación y control en las mismas plantas de reformado de vapor. O para producir el mismo vapor que se necesita para la reacción. Esto reduce la huella de carbono del producto final. ¿Has visto el concepto de “híbrido”? planta en Gansu: parte del vapor proviene de generadores de vapor eléctricos alimentados por energía eólica y otra parte de calderas tradicionales. El equilibrio de carga es una tarea enorme para los tecnólogos, pero están jugando con ello.

Esta tendencia está todavía en sus inicios, pero muestra un cambio de paradigma.Producción de hidrógeno a vapor.deja de ser un proceso aislado “en una tubería”? y se convierte en parte de un grupo energético-químico más complejo. Y en esta capacidad de integrar y construir simbiosis complejas, China puede no tener igual simplemente debido a la escala y la cantidad de instalaciones en construcción. Aquí se aprende rápidamente, porque no hay ningún lugar adonde ir: es necesario resolver problemas reales aquí y ahora, y no en el hermoso mundo "verde". futuro.