China: ¿utilización de gas de cola de etileno? 

Cuando se trata de reciclar el gas de cola de etileno en China, muchas personas inmediatamente imaginan plantas de hidrogenación a gran escala o proyectos costosos para devolverlo a la pirólisis. Pero la realidad sobre el terreno suele ser mucho más prosaica y compleja. El principal problema no es la falta de tecnología, sino su viabilidad económica para una planta en particular, especialmente cuando se trata de instalaciones de producción relativamente pequeñas o antiguas. A menudo veo ingenieros intentando aplicar ideas de “libros”. decisiones sin tener en cuenta la composición real del gas, fluctuaciones de carga o una simple falta de espacio para los equipos.

¿Qué se esconde realmente en las "colas"?

Comencemos con lo básico, que por alguna razón a menudo se pasa por alto. El gas de cola de etileno no es sólo una mezcla estándar. Su composición es la huella de una producción de pirólisis particular. Además de etileno y propileno, podría haber cualquier cosa, desde hidrógeno y metano hasta acetileno, MAPD (metilacetileno y propadieno) e incluso trazas de aromáticos. En un proyecto con el que me encontré hace unos cinco años, el principal problema ni siquiera era el etileno, sino el alto contenido de hidrógeno, lo cual era “confuso”. esquemas de hidrogenación estándar y requirieron un paso de separación adicional.

Por eso el primer paso no debería ser siempre elegir una tecnología de un catálogo, sino un análisis extenso y detallado de la composición del gas. No una sola vez, sino a lo largo del tiempo, teniendo en cuenta todos los modos de funcionamiento de los hornos. Sucedió que una instalación diseñada para una composición "media" simplemente no podía soportar cargas máximas o, por el contrario, dejaba de ser rentable con una productividad mínima. Éste es precisamente el punto donde la teoría diverge de la práctica.

Aquí cabe mencionar el enfoque de algunos institutos de diseño que se especializan en este tipo de soluciones no estándar. Por ejemplo, Chengdu Yizhi Technology Co., que es la división de diseño e investigación de Huaxi Technology. Su trabajo a menudo comienza con una auditoría y un modelado en profundidad, y no con la venta de un dispositivo terminado. Este es el camino correcto, aunque no el más rápido.

Hidrogenación: no una panacea, sino una herramienta

Cuando se trata de reciclaje, lo primero que se piensa es la hidrogenación catalítica para recuperar etileno y propileno. La tecnología está probada, pero... La palabra clave es catalizador. Seleccionar un catalizador es un arte. Debe ser selectivo específicamente para nuestros componentes objetivo (por ejemplo, acetileno y MAPD), pero al mismo tiempo no afectar al etileno ni provocar sobrecalentamiento. En una de las instalaciones tuvimos que luchar durante mucho tiempo con la rápida coquización del catalizador. Resultó que el culpable eran los rastros de olefinas superiores, que simplemente no fueron "captadas" en el análisis original.

Otro matiz es la disipación de calor. La reacción de hidrogenación es altamente exotérmica. Si no se garantiza una eliminación eficaz del calor, se puede conseguir no una hidrogenación selectiva, sino una hidrogenación completa de todo, con un fuerte aumento de la temperatura y un riesgo para el reactor. Fue necesario diseñar sistemas multietapa con refrigeración intermedia, lo que, por supuesto, aumentó el coste del proyecto.

Y por supuesto, una fuente de hidrógeno. Lo ideal es disponer de hidrógeno propio y barato procedente de plantas de reformado. De lo contrario, debe considerar comprarlo o esquemas alternativos. Esto afecta inmediatamente a la economía. A veces resulta más fácil y económico dirigir el gas de cola para quemarlo en los hornos, aunque desde el punto de vista de la eficiencia de los recursos esto es, por supuesto, una derrota.

Alternativas: cuando la hidrogenación no es beneficiosa

Para pequeñas corrientes o gases con una composición especial, la hidrogenación clásica puede ser como disparar gorriones con un cañón. ¿Entonces qué? Una de las opciones que consideramos para la planta en la provincia de Shandong fue la separación de componentes valiosos individuales. Por ejemplo, concentrar etileno mediante adsorción o membranas para su uso en otros procesos en el mismo sitio (por ejemplo, en la producción de óxido de etileno o estireno).

Otra forma es el reciclaje de energía. Pero no sólo quemarlo, sino utilizarlo como gas combustible para hornos de proceso o para generar vapor. El problema aquí es el poder calorífico inestable. Para que una caldera u horno funcione de manera estable, se necesita un sistema de mezcla o ajuste. Implementamos este esquema y el principal dolor de cabeza estuvo relacionado con la automatización, que tenía que responder en tiempo real a los cambios en la composición del gas de cola.

También ha habido intentos más exóticos, como el uso de gas enriquecido con etileno en la producción de alfa olefinas lineales o como materia prima para polietileno de alta densidad. Pero aquí nos topamos con la logística, la pureza de las materias primas y la competencia con el principal flujo de polímero de etileno. La mayoría de las veces, estos proyectos se quedaron en el papel.

Experiencia y dificultades: una mirada al interior

Me gustaría compartir un caso específico que ilustra bien todas las dificultades. Este fue un proyecto para modernizar un antiguo complejo de etileno. La tarea consiste en aprovechar los gases de escape de la planta de tratamiento. Las especificaciones técnicas se formularon inicialmente para la hidrogenación. Pero cuando nosotros (entonces trabajé con un equipo de Chengdu Yizhi Technology Co.) realizamos un análisis detallado, resultó que el gas contiene una cantidad indecente de inertes (nitrógeno, metano). Hidrogenar una composición de este tipo significa impulsar una enorme cantidad de lastre a través del reactor y los compresores, desperdiciando energía.

Como resultado, propusieron un esquema híbrido. Primero, separación por membrana para la preconcentración de etileno y propileno. Luego, una unidad compacta para la hidrogenación selectiva de este concentrado. El gas pobre restante se utilizó como combustible. Sitio web de la empresayzkjhx.rudescribe enfoques integrados similares, y en este caso funcionó. El efecto económico se logró reduciendo los costos de capital para la compresión y el tamaño del reactor, así como ahorrando gas combustible.

La principal lección de este proyecto: no existe una solución única para todos. Cada caso requiere su propia auditoría tecnológica y, muchas veces, una combinación de métodos. El mayor obstáculo es el deseo de la dirección de la planta de conseguir una solución rápida y barata. Pero en este ámbito, rápido y barato suele significar "ineficaz". o ?no funciona a largo plazo?.

El futuro y la economía del proceso.

¿Hacia dónde se dirige la industria? La tendencia es la máxima integración y digitalización. Hablamos de sistemas que optimizan el régimen de reciclaje en tiempo real en función de la composición de las materias primas y del valor de mercado de los productos. Si el precio del polímero etileno es alto, el sistema buscará maximizar su recuperación. Si resulta más rentable producir electricidad, se dará prioridad al aprovechamiento de la energía.

La segunda tendencia es la miniaturización y modularización de las instalaciones. Esto es especialmente cierto para los fabricantes medianos y pequeños. En lugar de estructuras de capital gigantes, existen soluciones compactas, casi contenedores, que pueden implementarse y adaptarse rápidamente. Por cierto, Chengdu Yizhi Technology Co., Ltd. está trabajando activamente en este tipo de desarrollos, aprovechando la experiencia de su instituto matriz, Huaxi Technology, en el campo de los procesos de catálisis y separación.

En última instancia, la cuestión del aprovechamiento del gas de cola de etileno no depende de la tecnología, sino de la economía y la ecología. La presión de los reguladores para reducir las emisiones y la huella de carbono está aumentando. Simplemente se está volviendo más caro quemarlo debido a las tarifas. Por lo tanto, invertir en sistemas de reciclaje competentes ya no es una cuestión de prima, sino una cuestión de supervivencia empresarial a medio plazo. Pero las inversiones deben ser inteligentes y basarse en análisis profundos, no en folletos elaborados. Y aquí resulta invaluable la experiencia de los profesionales que han pasado por docenas de proyectos de este tipo.