China: ¿eliminación fina de azufre del gas de carbón? 

Cuando en China se habla de limpieza de hornos de coque o gas de síntesis, mucha gente piensa inmediatamente en depuradores básicos y tiofanos. Pero la eliminación "sutil" es otro nivel, donde no se trata sólo de cumplir con los estándares de emisiones, sino de obtener materias primas para la química de alta pureza o, por ejemplo, proteger catalizadores costosos en etapas posteriores. Aquí es donde comienza la verdadera ingeniería y, a menudo, el enfoque "hecho en China". resulta mucho más pragmático y adaptado a las realidades locales de lo que parece desde fuera.

¿Dónde está la línea de la “sutileza”?

En nuestros proyectos bajo “limpieza fina” normalmente nos referimos a reducir el azufre total a niveles inferiores a 1 ppm y, a menudo, hasta 0,1 ppm. Pero el punto clave no es sólo el número de producción, sino la estabilidad del proceso cuando fluctúa la composición del gas fuente. El carbón chino puede ser muy diferente y su gas después de la gasificación puede traer sorpresas. Por ejemplo, además de H2S, puede haber mercaptano, COS, CS2. La limpieza alcalina estándar puede manejar el H2S, pero el COS suele ir más allá. Este es un problema clásico.

Por tanto, la "sutileza" comienza ya en la etapa de diseño del circuito. A menudo esto es una cascada: primero una purificación aproximada (por ejemplo, a base de aminas u óxido de hierro), luego una hidrogenación de COS a H2S y luego una etapa de acabado. Es en la meta donde se desarrolla el drama principal. Probamos mucho: óxidos de zinc, carbón activado con impregnaciones especiales, procesos como el sulfinol. Cada uno tiene sus propias restricciones de temperatura, humedad y presencia de compuestos que contienen oxígeno.

Recuerdo un incidente en una planta de conversión de carbón. El cliente necesitaba una producción de <0,3 ppm para proteger el catalizador de metano. Creamos un esquema estándar. Todo va bien hasta que comienzan las fluctuaciones de carga planificadas. Con una fuerte disminución en el rendimiento, la temperatura en el adsorbedor bajó y comenzó a liberarse azufre. Resultó que la cinética de sorción en el material seleccionado es altamente no lineal en esta ventana de temperatura. Tuvimos que modificar el sistema de calefacción/refrigeración y el circuito de control. ¿Bagatela? No, son precisamente esos matices los que determinan el éxito del "sutil". proceso.

Pragmatismo de las soluciones chinas: adaptación, no copia

A menudo escucho que en China simplemente copian las tecnologías occidentales. Este no es el caso en nuestro campo. Lo toman como base, pero lo adaptan radicalmente a las condiciones y la economía locales. Por ejemplo, la vida útil del sorbente es un parámetro crítico. Los materiales importados pueden durar más tiempo, pero su precio es 2-3 veces mayor. Los fabricantes locales han aprendido a fabricar catalizadores de hidrogenación y adsorbentes a base de zinc muy valiosos que, cuando se usan correctamente, proporcionan de 3 a 4 años de funcionamiento estable. La economía del proyecto se está volviendo diferente.

Otro punto es la actitud hacia la regeneración. En Occidente se diseñan a menudo ciclos completamente regenerables. En China, especialmente en las medianas empresas, pueden elegir deliberadamente un sorbente desechable o parcialmente regenerable si su eliminación es más sencilla y económica que organizar un complejo circuito de regeneración con procesamiento de flujos de residuos. No se trata de un “atraso”, sino de un compromiso de ingeniería basado en un cálculo completo del ciclo de vida de la instalación.

Tomemos, por ejemplo,Chengdu Yizhi Technology Co.(su sitio web eshttps://www.yzkjhx.ru). Este instituto de diseño, creado por Huaxi Technology, trabaja activamente precisamente en este nicho. No sólo venden tecnología, sino que a menudo ofrecen soluciones híbridas. Digamos, en la primera etapa, su probado depurador de aminas para limpieza preliminar, y en el final, una capa personalizada de carbón activado impregnado de un socio local para capturar compuestos orgánicos de azufre residuales. Este enfoque reduce los costos de capital. Su experiencia, acumulada desde su fundación en 2013 con un sólido capital autorizado, demuestra bien esta especificidad: un profundo conocimiento de la base de materias primas de los clientes y la voluntad de combinar métodos.

Equipos y hardware: dónde residen los problemas no evidentes

Hablar de procesos químicos es una cosa. Pero el 50% del éxito en la limpieza fina depende del equipo correcto. Los distribuidores de líquido en los absorbedores, el sistema de muestreo para el análisis en línea e incluso el material de las boquillas: todo importa. Los fabricantes de equipos chinos han dado grandes pasos en los últimos 10 años. Anteriormente había un problema con la calidad de las soldaduras en los aparatos de alta presión, pero ahora se ha resuelto.

Pero sus “dolores” persistieron. Por ejemplo, corrosión en zonas de condensación. Después de la etapa de hidrogenación y enfriamiento del gas, puede caer condensado con microconcentraciones de amoníaco y cianuro: una mezcla infernal para el acero inoxidable 304. Es necesario colocar aleaciones más resistentes en zonas concretas, lo que no siempre resulta evidente desde el principio. En uno de los proyectos, después de sólo seis meses de funcionamiento, fue necesario cambiar urgentemente el material de la tubería en la zona entre el depurador y el adsorbedor fino debido a la corrosión por picaduras.

O una historia con análisis. Para controlar el proceso a nivel de décimas de ppm, se necesita un buen cromatógrafo o analizador online que utilice el método de fluorescencia UV. Su compra y mantenimiento es un gasto importante. Muchas fábricas pequeñas optan por el muestreo periódico y el análisis de laboratorio. Esto crea un retraso en el control y el sorbente puede "deslizar" azufre. Por lo tanto, la tendencia actual es hacia analizadores en línea chinos más asequibles. Su precisión puede ser ligeramente inferior, pero la fiabilidad y la velocidad de respuesta para el control operativo ya son suficientes.

Economía y ecología: un equilibrio inevitable

La limpieza fina es siempre un compromiso entre coste y resultados. Se puede instalar una supertecnología y alcanzar 0,05 ppm, pero si la siguiente etapa es simplemente quemar gas en un horno, esto no está justificado económicamente. La presión de las regulaciones ambientales está aumentando en China, pero varía de una provincia a otra. Por lo tanto, un sistema suele diseñarse con un margen en productividad y profundidad de limpieza, pero se pone en funcionamiento por etapas.

Un caso interesante es el reciclaje o eliminación del sorbente gastado. Si se trata de óxido de zinc saturado de azufre, a veces se puede transferir a la producción de ácido sulfúrico. Pero la logística y el contenido de metales pesados ​​se convierten en obstáculos. Cada vez más personas piensan en la regeneración in situ, pero también se trata de un gasto de capital. Ésta es un área en la que todavía habrá mucha innovación, quizás hacia materiales más baratos y reciclables.

Desde la perspectiva de los costos operativos, el mayor enemigo es el consumo de energía. Bombas de recirculación de solución, calentadores para regeneración, compresores: ¿todo esto? muchos. Proyectos modernos, incluidos los de los mencionados.Tecnología Chengdu Yizhi, ya están centrados en optimizar los flujos de energía: utilizar el calor de otras etapas del proceso para la regeneración, la recuperación de energía. Sin esto, hoy es imposible competir.

Mirando al futuro: integración y digital

¿A dónde va todo? En mi opinión, la tendencia clave no es la invención de ninguna tecnología mágica, sino la profunda integración de las etapas de purificación en el esquema general de gasificación o coquización. Cuando una instalación de limpieza fina no está diseñada como una "caja" separada, sino como parte de un único ciclo tecnológico con un sistema de control común. Esto le permite responder de forma más flexible a los cambios en las materias primas y minimizar las pérdidas de presión y calor.

El segundo es la digitalización. Ya no basta con recopilar datos de los sensores. ¿Están apareciendo modelos predictivos que, basándose en signos indirectos (por ejemplo, el gradiente de temperatura en el adsorbedor), pueden predecir un “avance” temprano? azufre o la necesidad de regeneración. Esto le permite aprovechar al máximo el recurso absorbente y evitar situaciones de emergencia. Las empresas de ingeniería chinas están invirtiendo activamente en este tipo de desarrollos.

Y por último, las materias primas. El carbón llegó para quedarse, pero la proporción de gas procedente de biomasa y residuos está aumentando. Su composición de azufre es aún más caprichosa. La experiencia adquirida en la eliminación “diluida” de azufre del gas de carbón clásico será invaluable para estas nuevas direcciones. Entonces, a pesar de toda la complejidad y los matices, esta área está lejos de ser un servicio rutinario, sino un campo de ingeniería en constante evolución, donde los especialistas chinos no se han puesto al día desde hace mucho tiempo, sino que siguen su propio camino, ofreciendo soluciones pragmáticas a problemas reales. Y ésta es quizás la definición más precisa de lo que está sucediendo ahora en esta zona.