China: ¿nuevas tecnologías para la utilización del gas de cola? 

¿Cuándo se entera de las “nuevas tecnologías de utilización de gases de cola”? En China, el primer pensamiento vuelve a ser el marketing. Todo el mundo habla a gritos de innovación, pero en realidad a menudo resulta que se trata de membranas o PSA (adsorción por oscilación de presión) de siempre, pero en envases nuevos. Pero en los últimos cinco a siete años el panorama realmente ha cambiado. No es que haya habido una revolución, pero aparecieron soluciones específicas que funcionaron al máximo para aquellos flujos que antes se quemaban o, perdón, simplemente se desahogaban. Y el principal impulsor ni siquiera es la ecología misma, sino la estricta economía de los recursos y la política de “producción limpia”. Se ha vuelto rentable para las empresas captar estos porcentajes.

¿De? debe ser? al “¿cómo exactamente?”: la evolución del enfoque

Antes, una historia típica: la instalación tiene un flujo de gas de cola, principalmente hidrógeno con impurezas. Según el proyecto, diríjalo a una antorcha o al combustible del horno. Existe una tecnología de reciclaje, pero el CAPEX es alto y el retorno de la inversión es cuestionable. Y todo se congela. Ahora el enfoque es diferente. No “¿cómo podemos utilizarlo?”, sino “¿qué hay en este flujo que tiene valor aquí y ahora?” ¿Hidrógeno? Luego se purifica y se devuelve a un proceso, por ejemplo, hidrotratamiento. ¿Hidrocarburos C1-C4? Luego, refinamiento para obtener gas combustible o, si la composición lo permite, separación de fracciones individuales. Palabra clave -integración. La tecnología no se selecciona en abstracto, sino en un punto específico en el que el producto se introduce en el diseño de la planta existente.

A continuación se muestra un ejemplo real de una refinería en Shandong. Había una corriente de un hidrocraqueador que era rica en hidrógeno, pero a solo 0,3 MPa de presión y con una cantidad decente de CO. El método clásico de membrana o la adsorción por oscilación no eran muy adecuados debido a la baja presión y la necesidad de una eliminación profunda del CO. Se encontró una solución híbrida: primero limpieza profunda y compresión, luego una configuración especial de una unidad de adsorción de ciclo corto (PSA) con adsorbentes multicapa que hace frente al CO. El hidrógeno volvió al proceso y la parte residual, que todavía tiene un alto contenido calórico, no se envió a la antorcha, sino a la red de gas combustible para las calderas. Se amortizó solo en 3 años. Pero aquí es importante: el éxito no se debió a una tecnología supernueva, sino a una ingeniería precisa para condiciones específicas. Muchos fallos se deben precisamente a que cogen los “en caja”. solución e intentar arruinarla.

Otro punto que a menudo se pasa por alto es la estabilidad de la composición del gas de cola. En teoría, se caracteriza el flujo, se toman muestras y se hace un diseño. En la práctica, la composición puede "flotar" dependiendo del modo de instalación principal, materias primas y catalizador. Si la tecnología no tiene una ventana operativa suficiente, comienzan los problemas: el producto no cumple con las especificaciones o el equipo se coquea. Es necesario instalar tanques de inercia o, más caro, sistemas de análisis y control automático en línea. Esta es la misma "bagatela" que devora toda la economía del proyecto si no se tiene en cuenta en la etapa FEED (diseño).

Zoológico tecnológico: lo que realmente funciona en los sitios

Si dejamos de lado las exageraciones, varias áreas dominan hoy los sitios industriales chinos. En primer lugar, esto es, por supuesto,separación de membranapara flujos con alta presión parcial del componente objetivo (el mismo hidrógeno). Los fabricantes chinos de membranas, como la empresa de Chengdu, de la que hablaremos más adelante, han logrado grandes avances. Sus películas ya compiten con sus homólogas occidentales en selectividad y estabilidad, y son notablemente más baratas. Pero las membranas son caprichosas con los aerosoles, los hidrocarburos pesados ​​y los plastificantes: se necesita una limpieza preliminar de muy alta calidad.

En segundo lugar,adsorción de ciclo oscilante (PSA). En este caso, los avances se centran principalmente en algoritmos de control y diseños de adsorbentes, que permiten reducir las pérdidas de hidrógeno y aumentar la vida útil del adsorbente. He visto instalaciones en las que, optimizando el ciclo y utilizando adsorbentes en capas (tamices moleculares + carbón activado), se consigue una tasa de extracción de hidrógeno del 90% a partir de corrientes bastante sucias. Pero esto consume mucha energía: para la regeneración se utilizan volúmenes considerables de gas combustible.

Y la tercera tendencia -tecnologías criogénicas. Se utilizan con menos frecuencia, principalmente para grandes caudales, donde es necesario obtener no solo gas combustible, sino también productos líquidos (etano, GLP) de alta pureza. El CAPEX está por las nubes, pero para gigantes como Shenhua o Sinopec, que construyen complejos químicos integrados, esto está justificado. "Cierran" el ciclo del carbono, convirtiendo los gases de cola en materia prima para la pirólisis.

Pero es demasiado pronto para hablar de métodos biológicos o de procesos químico-plasmáticos a escala industrial. Hay muestras de laboratorio, las instalaciones piloto también son noticia, pero aún están lejos de la fiabilidad comercial y de una economía comprensible. La inversión en estos “caballos oscuros” proviene principalmente de fondos de investigación estatales y no de las propias empresas.

Caso en foco: Experiencia tecnológica Chengdu Yizhi

En el contexto de hablar de implementación práctica, la experiencia es interesante.Chengdu Yizhi Technology Co.(una filial de Chengdu Huaxi Chemical Technology). Su sitio web (https://www.yzkjhx.ru) los posiciona como un instituto de diseño, y esta es la palabra clave. No sólo venden equipos, sino que también realizan ingeniería de ciclo completo. De sus casos abiertos se desprende claramente que su especialización son los gases en la química y el refinado de petróleo.

Uno de sus proyectos que tuve la oportunidad de estudiar indirectamente fue la recuperación de gas de cola de una planta de producción de olefinas. El problema era clásico: una corriente de composición variable (etileno, etano, propileno, hidrógeno), que se quemaba periódicamente. La solución estándar es construir una planta de fraccionamiento separada, pero esto requiere mucho tiempo y es costoso. Los ingenieros de Yizhi propusieron e implementaron un esquema con una unidad de membrana preliminar para separar y devolver parte del hidrógeno y las olefinas ligeras, y la corriente restante, enriquecida en etano, se envió directamente al horno de pirólisis como materia prima adicional. Básicamente, incorporaron el reciclaje al proceso principal, evitando la creación de un complejo independiente.

¿Qué es valioso aquí? No es un milagro tecnológico, sino un pensamiento sistémico. Consideraron la planta como un solo organismo. Su punto fuerte, como instituto de diseño con un capital registrado de 120 millones de yuanes, es la capacidad de realizar modelados de procesos detallados (Aspen HYSYS, etc.) y ofrecer soluciones personalizadas en lugar de estándar. Su cartera incluye tanto sistemas PSA como sistemas de membrana, pero la elección siempre está justificada por un cálculo técnico y económico para un cliente específico.

Por supuesto, tampoco todo les va bien. En uno de los primeros proyectos para el aprovechamiento del gas de coquería en una planta metalúrgica se enfrentó a una rápida obstrucción de los prefiltros con alquitrán y polvo. Tuvimos que modificar el sistema de lavado sobre la marcha e introducir una etapa de limpieza adicional. Esto provocó sobrecostos presupuestarios y retrasos en los plazos. Pero esa experiencia es parte del crecimiento profesional. Ahora estoy seguro de que están estableciendo tolerancias más conservadoras para la pureza de las materias primas en la entrada.

Escollos y lecciones que no están escritas en folletos

Cuando se habla de nuevas tecnologías, no se pueden ignorar los peligros. En primer lugar -economía en bajas concentraciones. Si el componente valioso del flujo es inferior al 15-20%, lo más frecuente es que el proyecto no despegue. El costo de aislarlo excederá el costo del producto. A veces es más rentable utilizar gas directamente como combustible bajo en calorías en el horno más cercano, modernizando los quemadores, que construir un sistema completo de purificación.

La segunda piedra es la infraestructura. Digamos que aisló hidrógeno puro y hermoso. ¿Pero dónde enviarlo? Si la planta no dispone de una red de tuberías de hidrógeno de presión adecuada o capacidad libre de recepción, el proyecto se enfrentará a la necesidad de enormes inversiones adicionales. A menudo, la solución óptima no es la máxima purificación, sino conseguir un producto que sea “suficientemente bueno”. para su uso en el punto de consumo más cercano.

El tercer punto son los gastos operativos (OPEX). Nuevos catalizadores, adsorbentes especiales, elementos de membrana: todo esto tiene su propia vida útil y coste de sustitución. Si los suministros y servicios dependen de un único proveedor extranjero, los riesgos son enormes. Por cierto, este es un poderoso incentivo para el desarrollo de fabricantes locales en China. La fiabilidad y disponibilidad del servicio a veces son más importantes que un par de puntos porcentuales en la eficiencia según el pasaporte.

Y lo último es el factor humano. Es necesario mantener una compleja planta de reciclaje. Si no hay personal capacitado en la planta, incluso la tecnología más avanzada quedará inactiva o funcionará a la mitad de su capacidad. Los proyectos exitosos siempre incluyen no sólo el suministro de “hardware”, sino también la capacitación completa de tecnólogos y operadores, y la redacción de regulaciones detalladas. Sin esto, cualquier innovación se convierte en un dolor de cabeza.

De cara al futuro: ¿hacia dónde sopla el viento?

Entonces, ¿cuál es el resultado final? China no ha inventado una varita mágica para eliminar los gases de cola. Pero aquí se ha creado un ecosistema poderoso para la implementación práctica y económicamente racional de las tecnologías existentes. Impulsores: desarrollo de políticas verdes, regulaciones de emisiones más estrictas y, lo que es más importante, la creciente madurez y competencia entre empresas de ingeniería locales comoTecnología Chengdu Yizhi.

El futuro, en mi opinión, pertenece a los sistemas híbridos. No PSA ni membranas, sino combinaciones de ambos seleccionados para maximizar el valor de una corriente particular. Y también detrás de la digitalización está el uso de datos en tiempo real y análisis predictivos para optimizar los modos de funcionamiento de las plantas de reciclaje en condiciones de composición cambiante de las materias primas.

El cambio principal es en la conciencia. El gas de cola se percibe cada vez menos como un residuo que debe ser destruido. Se ve cada vez más como un recurso subutilizado, una fuente potencial de ingresos o, como mínimo, una forma de reducir los costos operativos en la producción principal. Y esta, quizás, sea la ?nueva tecnología? - No en el equipamiento, sino en el enfoque. Y la tecnología, como sabemos, sigue la demanda. Y la demanda aquí está claramente creciendo.