Қытай: көмір газынан ұсақ күкіртті тазарту? 

Адамдар Қытайда күкіртті жұқа тазарту туралы айтқанда, көптеген адамдар бірден ірі кокс зауыттары немесе MEA бар стандартты скрубберлер туралы ойлайды. Бірақ шындық, әсіресе біздің елде синтездік газ үшін немесе энергетикалық секторда жиі қолданылатын көмір газымен салыстырғанда әлдеқайда күрделі. Ең жиі кездесетін қателік - H2S-ті 20-30 промиллеге дейін жеткізу жеткілікті деп ойлау және бәрі тәртіппен. Содан кейін олар келесі кезеңдегі катализаторлар неге тез уланады немесе жылу алмастырғыштардағы түтіктер тот басады деп таң қалады. Бұл негізінен H2S ғана емес, сонымен қатар сол жағымсыз органикалық күкірт қосылыстары - COS, CS2, меркаптандар. Оларды жою - тапсырманың басқа деңгейі.

Жіңішке жерде бұзылады: көмір газының ерекшелігі

Көмір газы табиғи газ емес; оның құрамы нағыз «коктейль» болып табылады. Негізгі CO және H2-ден басқа, онда кез келген нәрсе болуы мүмкін: шайырлар, шаң, цианид сутегі және, әрине, әртүрлі формадағы күкірт. туралы айтатын болсақұсақ күкіртті кетіру, содан кейін бірінші мәселе - алдын ала тазалау. Егер ауыр қоспалар жойылмаса, кез келген қымбат цеолит немесе әрлеу мембранасы тез істен шығады. Шаньсидегі бір қондырғыда мен олардың скрубберден кейін бірден молекулалық елеуіштері бар адсорберді орнатуға тырысқандарын көрдім. Үш айдан кейін сорбент кесекке айналды, себебі шайырлардың полиароматты қосылыстары үстіне шөгінді.

Сондықтан қытайлық тәсіл көбінесе каскадқа салынған. Біріншіден, өрескел тазалау - айталық, ылғалды ферментативті күкіртсіздендіру немесе H2S негізгі бөлігін жою үшін химиялық скрубберлер. Содан кейін COS және меркаптандарды бірдей H2S-ге айналдыру үшін қыздыру және каталитикалық гидрлеу. Содан кейін ғана - аяқтау кезеңі. Дәл осы соңғы кезеңде қызық басталады.

Бұрын мырыш оксиді жиі қолданылған. Сенімді, бірақ тек шағын көлемде және төмен температурада. Үлкен синтездік газ ағындары үшін бұл сорбентті жиі ауыстыруға байланысты өте қымбатқа түседі. Енді мен сияқты процестерге көбірек назар аударамынАдсорбциялық күкіртсіздендіру (ADS)арнайы таңдалған цеолиттерде немесе гибридті сорбенттерде. Олар қазіргі заманғы метанол немесе аммиак синтезі процестері үшін өте маңызды болып табылатын күкірттің 0,1 промилледен аз мөлшеріне қол жеткізуге мүмкіндік береді.

Тәжірибе және тырма: іске асыру тәжірибесінен

Бір-екі жыл бұрын біз Сычуаньдағы химиялық зауыттың қондырғысын жаңғыртуға қатыстық. Мақсат - жаңа каталитикалық реформатор үшін газдың тазалығын қамтамасыз ету. Газдандырудан кейін жергілікті көмір газы тұрақты 200 ppm H2S плюс шамамен 50 ppm COS болды Сульфоферритпен ескі тазалау жүйесі енді жұмыс істемейді. Біз біріктірілген схеманы енгізуді шештік: ферментативті скруббер (жұмыс істеуі өте арзан) + гидрлеу реакторы + модификацияланған цеолит негізіндегі жұқа адсорбер.

Ең үлкен бас ауруы гидрогенизация кезеңі болды. Кобальт-молибден катализаторы температураны қатаң сақтауды және оттегінің ағып кетуінің болмауын талап етті. Ең аз ауытқу және COS конверсиясы 99% -дан 80% -ға дейін төмендеп, соңғы адсорберді шамадан тыс жүктеді. Серпінді жылдам бақылау үшін реактордың шығысына қосымша анализатор орнату қажет болды.

Содан кейін біз мамандандырылған институттан соңғы адсорберге тапсырыс бердік -Chengdu Yizhi Technology Co.(айтпақшы, олардың веб-сайты,https://www.yzkjhx.ru). Бұл олардың мамандығы - ұсақ газды тазарту жүйелерін жобалау және жеткізу. Олар адсорбенттің стандартты емес қаптамасын әртүрлі селективті қабаттарда ұсынды: төменгі қабат H2S қалдығын ұстады, үстіңгі қабат метилмеркаптанның іздік мөлшеріне бағытталған. Шешім жұмыс істеді, бірақ адсорбция/регенерация циклінің өте дәл уақытын талап етті.

Технологиялық таңдау: тиімділік қана емес, сонымен қатар үнемділік

Қытайда технологияны таңдағандакөмір газынан күкіртті жоюӘрқашан шығындар туралы күрделі сұрақ бар. Сіз ультра заманауи мембраналық модульдерді немесе PSA қондырғыларын жеткізе аласыз, бірақ олардың Capex көптеген зауыттар үшін тым ауыр. Сондықтан олар жиі ымыраға келеді.

Мысалы, газ турбиналық қондырғыда жануға кететін газдар үшін күкіртті 10-15 ppm дейін жеткізу жеткілікті болуы мүмкін және мұнда LO-CAT типті сұйық тотығу процестері жақсы жұмыс істейді. Оларды пайдалану салыстырмалы түрде арзан, бірақ нәтижесінде пайда болған күкіртті жоюды қажет етеді.

Бірақ химиялық синтез үшін оннан бір немесе тіпті жүзден бір промилле қажет болса, қатты сорбенттерді қолдануға болмайды. Соңғы жылдардағы тенденция жоғары қысымда жоғары динамикалық сыйымдылығы бар сорбенттерді жасау болды. Бұл адсорберлердің мөлшерін азайтуға мүмкіндік береді. Мен Huaxi Technology прототиптерін көрдім (аталған Chengdu Yizhi Technology компаниясының бас компаниясы) - бұл промоторлары бар темір оксиді мен белсендірілген көмірге негізделген композициялық материалдар. Мәлімделген қуат әсерлі, бірақ мәселе көптеген регенерация циклдарынан кейін әрқашан тұрақтылық болып табылады.

Регенерация, айтпақшы, басқа мәселе. Көбінесе ол ыстық инертті газбен немесе вакууммен жүзеге асырылады. Бірақ егер газда ауыр көмірсутектер болса, олар қыздырылған кезде сорбентте полимерленіп, оның белсенділігін қайтымсыз төмендете алады. Олар белгілі бір газдың құрамы үшін десорбция жағдайларын жеке таңдау арқылы үнемі осымен күреседі.

Айқын емес асқынулар мен бөлшектер

Теорияда бәрі тегіс, іс жүзінде көптеген нюанстар бар. Олардың бірі – бастапқы газ құрамының ауытқуы. Көмірдің әртүрлі түрлері бар; газдандыру режимі «жүзу» мүмкін. Бүгінде газдың құрамында 150 промилле күкірт болса, ертең ол 300 болады. Тазалау жүйесі мұндай толқындарға төзімді болуы керек. Сондықтан қазір жобаларға бірден «буфер» буферлері кіреді. контейнерлер немесе адсорберлердің резервтік желілері.

Тағы бір нүкте - бақылау. Жиі сынама алатын дәстүрлі газ хроматографтары жақсы, бірақ кідіріс бар. H2S және COS мазмұнын нақты уақыт режимінде көрсететін онлайн лазерлік анализаторлар көбірек енгізілуде. Олар қымбат, бірақ келесі кезеңде күкірттің серпілісінің және қымбат катализатордың улануының алдын алу арқылы миллиондаған үнемдеуге болады.

Және, әрине, кадрлар. Технологияжақсы тазалауоператорлардан түймелерді басу емес, процесті түсінуді талап етеді. Бір орнату кезінде оператор буды қалпына келтіру үшін үнемдеу үшін жылыту циклін қысқартқан жағдай есімде. Нәтижесінде күкірт толығымен десорбцияланбады, сорбент тез арада қабілетін жоғалтты және ауыстыру үшін жоспардан тыс тоқтатуға тура келді. Оқыту және нақты ережелер бюрократия емес, қажеттілік.

Болашаққа көзқарас: өнеркәсіп қайда бағыт алады

Қазір Қытайдағы негізгі күш мүлдем жаңа әдістерді ойлап табуға емес, барларын оңтайландыруға және будандастыруға бағытталған. Мақсат - тазалау процесіне арналған энергия шығындарын азайту және сенімділікті арттыру.

Перспективалы бағыттардың бірі – үдерістерді біріктіру. Мысалы, бір аппараттық дизайнда күкіртті жою кезеңін көмірқышқыл газын жоюмен біріктіру. Мен H2S және CO2 екеуін таңдамалы түрде байланыстыратын, бірақ кейіннен бөлек бөлінетін бір реагент пайдаланылатын пилоттық қондырғыларды көрдім. Егер мұны өнеркәсіптік ауқымға шығару мүмкін болса, бұл үлкен серпіліс болмақ.

Басқа бағыт – «ақылды» басқару жүйелері. Көптеген сенсорлар мен болжамды модельдердің деректеріне сүйене отырып, алгоритм адсорбция мен регенерацияның оңтайлы режимін таңдай алады және сорбенттің қалдық қызмет мерзімін болжайды. Бұл енді ғылыми фантастика емес; мұндай жүйелер ірі кәсіпорындарда сынақтан өткізіле бастады.

Бастапқы сұраққа оралсақ: иә,көмір газынан күкіртті ұсақтауҚытайда бұл қиын, бірақ шешілетін міндет. Ең бастысы - газ құрамының толық бейнесін түсіну, «әлсіз буындар» жоқ каскадты технологияны таңдау. және операциялық бөлшектерге назар аударады. Бұл «қораптағы шешімді» сатып алатын аймақ емес. және ұмыт. Бұл толық уақытты жұмыс, химия, инженерия және экономика арасындағы теңгерім. Ал химиялық парктердегі жаңа жобалардың санына қарағанда, бұл жұмыс жалғасуда және айтарлықтай табысты.