China: ¿nuevas tecnologías para la limpieza del gas de las coquerías? 

¿Cuándo escuchas hablar de “nuevas tecnologías”? En este ámbito, inmediatamente quiero preguntar: ¿qué se considera exactamente “nuevo”? Mucha gente, sobre todo al principio, imagina algo revolucionario, como nanomembranas o tratamientos con plasma. Pero en la práctica, en la química del coque, especialmente en China con su escala, “¿nuevo?” A menudo no significa inventar desde cero, sino una profunda modernización y una integración inteligente de procesos ya conocidos. El principal factor en este caso no es sólo la pureza del gas, sino un complejo: la eficiencia energética, el reciclaje de todos los componentes (especialmente el sulfuro de hidrógeno y el cianuro de hidrógeno) y, por supuesto, las estrictas normas medioambientales, que cada año son más estrictas. Es un error perseguir sólo un “alto grado de depuración”, sin tener en cuenta los costes de capital y de explotación. He visto proyectos en los que se introdujeron depuradores supereficientes, pero por el enorme consumo de reactivos o la dificultad de mantenimiento de las instalaciones, las instalaciones estaban paradas. La conclusión es que las tecnologías no sólo deben ser avanzadas, sino también rentables y confiables en un ciclo continuo.

Del agua amoniacal a sistemas catalíticos complejos: evolución del enfoque

Si miramos atrás, los clásicos del género en China desde hace mucho tiempo son los métodos a base de agua con amoníaco, el mismo ciclo AS. Funciona, ha sido probado, pero tiene sus propios puntos débiles. Corrosión de equipos, formación de depósitos y eliminación de subproductos, como el tiocianato de amonio, un dolor de cabeza. ¿La tendencia actual es alejarse de la simple “neutralización”? a la extracción selectiva de componentes valiosos.Purificación de gas de coquedeja de ser un artículo costoso y se convierte en un eslabón de la cadena de valor. Por ejemplo, la extracción de sulfuro de hidrógeno para producir azufre elemental o, más prometedor, ácido sulfúrico directamente in situ para las necesidades del mismo ciclo químico.

Uno de los cambios más interesantes que he observado en los últimos 5 a 7 años es la introducción activa de métodos de oxidación catalítica, especialmente para la eliminación de HCN y compuestos orgánicos residuales. No entraré en fórmulas complejas, pero la cuestión es que en catalizadores especiales, a determinadas temperaturas, estas impurezas nocivas se queman hasta convertirse en CO2, N2 y agua. El problema clave aquí no es la actividad del catalizador (esto se puede lograr), sino su estabilidad y resistencia al envenenamiento por otros componentes del gas. Vi una planta piloto en Shanxi, donde, debido a las fluctuaciones en el contenido de resinas y polvo en la entrada, la capa de catalizador se sinterizó y perdió actividad en seis meses en lugar de los tres años indicados. Tuvimos que modificar radicalmente el sistema de prelimpieza.

Es en esta combinación (lavado mecánico y químico preliminar más postcombustión catalítica final) donde ahora, en mi opinión, se encuentra el camino más práctico. Este no es algún tipo de "mágico". tecnología, es decir, la cadena tecnológica. Por cierto, muchas empresas de ingeniería chinas ofrecen ahora soluciones complejas "llave en mano". Ellos se encargan del diseño, suministro de equipos y puesta en marcha. como por ejemploChengdu Yizhi Technology Co.(su sitio web eshttps://www.yzkjhx.ru). Este es su perfil: diseño e implementación específicamente en las industrias del coque y química. Ellos, por cierto, no son sólo vendedores de equipos, sino un instituto creado sobre la base de la tecnología Huaxi, lo que implica un serio trabajo de investigación y adaptación para una producción específica.

Polvo, resinas, hidrocarburos bencénicos: ¿por dónde empieza la limpieza?

Cualquier conversación sobre limpieza profunda no tiene sentido si no se ha resuelto la cuestión del tratamiento primario de gases. El gas de coque a la salida de las baterías de los hornos de coque es una mezcla explosiva de polvo, gotas de alquitrán y naftaleno. Si lo pones todo directamente sobre un catalizador o en un absorbente con un reactivo costoso, es el final. Por tanto, la primera y obligatoria etapa son los precipitadores eléctricos y todo tipo de depuradores-receptores. Aquí parece que todo es estándar. Pero los matices están en los detalles.

Por ejemplo, la eficiencia de la recolección de resina. Los viejos ciclones y depuradores centrífugos no funcionan bien, especialmente con la fracción fina. Hoy en día se suelen instalar trampas de resina electrostáticas (TEC). Son buenos, pero requieren un control perfecto de la temperatura del gas; si cae por debajo del punto de rocío de las resinas, comienzan los problemas con los electrodos. Hubo una historia en una de las fábricas de Hebei cuando, debido a una falla en el intercambiador de calor frente al TES, la temperatura bajó y la resina comenzó a condensarse directamente sobre los electrodos de precipitación, lo que provocó un cortocircuito y una parada de una semana. Tuvimos que instalar urgentemente un calentador adicional con redundancia.

Otro punto es la eliminación de los hidrocarburos de benceno. Por supuesto, se extraen como un producto valioso, pero es importante hacerlo de la forma más completa posible antes de las etapas de purificación profunda. Porque el vapor de benceno también es veneno para muchos catalizadores. Aquí las tecnologías van desde la absorción de aceite hasta la adsorción de carbón activado. La elección depende de los volúmenes y del grado de extracción requerido. Vi cómo la tecnología de adsorción con regeneración por vacío se utiliza con éxito en una instalación pequeña, de forma compacta y bastante eficiente para su escala.

La guerra contra el sulfuro de hidrógeno: de la monoetanolamina a la catálisis húmeda

El sulfuro de hidrógeno es el principal enemigo. El arsenal aquí es enorme. La purificación con aminas clásicas (MEA, DEA) todavía se utiliza ampliamente, especialmente cuando es necesario alcanzar un alto grado de purificación (hasta 20-50 mg/m3). Pero sus desventajas son el alto consumo de energía para la regeneración de aminas y la sensibilidad a la presencia de HCN y COS, que provocan la degradación de las aminas. Por lo tanto, ahora suelen tomar el camino de la combinación.

el llamadométodo de oxidación catalítica húmeda. Esencialmente, se trata de la oxidación de HCN y H2S en fase líquida en presencia de un catalizador a base de hierro u otros metales. La tecnología, por cierto, no es nueva, pero los ingenieros chinos la han mejorado enormemente, aumentando la estabilidad de la solución catalítica y simplificando el sistema de regeneración. La principal ventaja es que se pueden eliminar simultáneamente tanto el sulfuro de hidrógeno como el cianuro de hidrógeno, obteniéndose, por ejemplo, tiocianato de amonio o sulfato de amonio como subproducto. La economía se vuelve inmediatamente más atractiva.

En la práctica, me encontré con el hecho de que el éxito de este método depende en gran medida de la calidad de la preparación del gas en las etapas anteriores. Si quedan muchas sustancias resinosas o polvo en el gas, ¿se “obstruyen”? La solución catalítica forma espuma y la eficiencia disminuye. Por lo tanto, la implementación de un sistema de este tipo siempre requiere una auditoría exhaustiva de toda la cadena de purificación de gas, y no solo la sustitución de una unidad. Esto se relaciona con la cuestión del enfoque integrado, de la que hablé al principio.

Cianuro de hidrógeno: invisible pero insidioso

A menudo se recuerda el HCN de forma secundaria, pero en vano. Este no es sólo un poderoso veneno, sino también la causa de muchos problemas tecnológicos. Provoca corrosión de los equipos (especialmente en áreas de condensación), envenena los catalizadores y complica la eliminación de aguas residuales. Los métodos tradicionales son la absorción en depuradores alcalinos para producir cianuro de sodio o ferrocianuros. Pero el mercado para estos productos es limitado y su posterior procesamiento o eliminación es un dolor de cabeza aparte.

Hoy en día se presta cada vez más atención a los métodos para la destrucción del HCN directamente en la fase gaseosa. Por ejemplo, la misma hidrólisis catalítica sobre catalizadores de zeolita u óxido de aluminio. El HCN, en presencia de vapor de agua, se descompone en NH3 y CO. La tecnología es eficaz, pero, nuevamente, requiere una purificación preliminar muy cuidadosa del gas para eliminar los venenos catalíticos. Además, el amoníaco resultante debe eliminarse en algún lugar, lo que nos devuelve al sistema en su conjunto.

Un caso interesante ocurrió durante la modernización de una planta en Liaoning. Allí resolvieron el problema de manera integral: instalaron una unidad de oxidación catalítica húmeda para la eliminación conjunta de H2S y HCN, y luego el tiocianato de amonio formado en la solución se concentró y vendió como producto comercial para la industria química. No diré que esto pagó por todo el sistema de limpieza, pero redujo significativamente los costos operativos. Estas decisiones están precisamente en el espíritu del trabajo de institutos de diseño comoChengdu Yizhi Technology Co.Su punto fuerte, en mi opinión, es que no consideran el proceso de forma aislada, sino como parte del circuito de producción de la planta. Su capital registrado de 120 millones de yuanes también indica serias oportunidades para la implementación de proyectos tan complejos.

Pulido y control del acabado: hacia dónde va la tendencia

Después de las principales etapas de limpieza de azufre y cianuro, a menudo surge la cuestión del "pulido" final. Gas: eliminación de trazas residuales de impurezas, vapores orgánicos y olores. Aquí se utilizan tecnologías de adsorción sobre carbón activado (a veces impregnado con reactivos especiales) o, cada vez más, postcombustión térmica o catalítica en reactores compactos.

Esto es especialmente cierto en el caso del gas que se utiliza como combustible en instalaciones sensibles o se suministra a las redes urbanas. El control se vuelve clave. Los sistemas modernos están equipados con analizadores de gases continuos no solo para H2S y O2, sino también para HCN, NH3 y compuestos orgánicos en general. Los datos fluyen hacia el sistema automatizado de control de procesos, que puede ajustar los modos de funcionamiento de los depuradores y la dosificación de reactivos en tiempo real.

La principal tendencia que veo es la digitalización y la “intelectualización”. unidades de limpieza. No hablamos de “inteligencia artificial”, sino de sistemas de control avanzados que, a partir de modelos y datos de sensores, optimizan el proceso y predicen la necesidad de mantenimiento (por ejemplo, sustitución del catalizador o lavado del depurador). Este es el siguiente paso lógico después de probar las propias soluciones de hardware. Ahorro de reactivos y energía, aumento del kilometraje entre reparaciones: esto es lo que proporciona esta optimización. Y los proveedores chinos de tecnología, incluidas las empresas de ingeniería mencionadas, están desarrollando activamente este campo, ofreciendo no sólo equipos, sino también tecnología junto con su sistema de gestión.

En lugar de una conclusión: ¿qué es realmente “nuevo”?

Entonces, ¿qué se puede llamar en última instancia nuevas tecnologías en China hoy? Éste no es sólo un montaje sensacionalista. Se trata, en primer lugar, de una profunda modernización e hibridación de los métodos clásicos (catálisis + absorción + oxidación). En segundo lugar, existe un vínculo estricto entre la purificación y el reciclaje y la producción de subproductos, lo que cambia la economía de todo el proceso. En tercer lugar, se trata de un enfoque de diseño integrado y sistemático, en el que la limpieza preliminar, principal y final se diseñan como un todo, teniendo en cuenta todas las influencias mutuas.

Y quizás lo más importante sea la adaptabilidad. No existen soluciones universales. Lo que funciona de manera brillante en una planta de coque gigante en Shanxi puede resultar prohibitivamente costoso y complejo para una planta más pequeña. Por lo tanto, las implementaciones exitosas siempre se basan en un análisis en profundidad de la fuente de gas, las capacidades de la planta, los requisitos para los productos finales y las regulaciones ambientales. Esto es precisamente lo que parecen estar haciendo los especialistas de empresas como Chengdu Yizhi Technology, que no actúan como vendedores sino como socios tecnológicos. Ésta es probablemente la principal diferencia entre el enfoque moderno: no se vende equipo, sino un resultado garantizado de pureza del gas dentro de un presupuesto determinado. Y detrás de este resultado se esconde toda una gama de soluciones, desde la mecánica hasta la catálisis y la automatización.