Cina: desolforazione dell'ammoniaca: tecnologie e prodotti? 

Quando si parla di desolforazione dell’ammoniaca in Cina, molti immaginano immediatamente installazioni gigantesche nelle centrali termoelettriche. Ma la realtà, come al solito, è più complessa e interessante. Ciò che spesso viene trascurato è che la sfida principale non è tanto la tecnologia in sé, quanto piuttosto l’adattamento al combustibile specifico e, cosa ancora più importante, la gestione efficace del sottoprodotto solfato di ammonio. È qui che è visibile la differenza tra teoria e pratica.

Dalla teoria alle “mani sporche”: dove sta l’inghippo

Nei libri di testo, il processo sembra semplice: assorbimento di SO2 da parte di una soluzione di ammoniaca, ossidazione, cristallizzazione. In effetti, il primo problema è la qualità dell'ammoniaca. Se usi l'ammoniaca liquida, hai bisogno di serie misure di sicurezza, stoccaggio e logistica. Quando si passa all'acqua ammoniacale, si hanno attrezzature diverse e standard di evaporazione diversi. E se l'impianto ha accesso a rifiuti industriali contenenti ammoniaca, il compito cambia completamente; non parliamo più di chimica pura, ma di ingegneria “a seconda delle circostanze?”.

Il secondo punto che spesso i principianti sottovalutano è l’influenza della composizione dei gas di scarico. Il combustibile a base di carbone cinese è una storia diversa. Fluttuazioni nella concentrazione di SO2, presenza di polvere, vapori di metalli pesanti, cloruri: tutto questo non è solo "rumore di fondo", ma fattori che possono danneggiare gli iniettori o intasare il trasferimento di massa nell'assorbitore in appena una settimana. Devi tenere costantemente il dito sul polso e regolare le modalità. Questo non è "impostalo e dimenticalo".

E la terza trappola è proprio lo stesso solfato di ammonio. Ottenerlo è metà dell'opera. È necessario ottenere un prodotto commerciabile che possa essere venduto. Ciò significa dimensioni dei cristalli stabili, basso contenuto di umidità e impurità minime. Se i cristalli sono piccoli e si attaccano insieme, nel magazzino si trasformeranno in un monolite con il quale sarà quindi impossibile far fronte. Hai visto queste “sorprese”? in una delle prime installazioni nella provincia dello Shanxi, poi hanno rotto questo blocco di pietra per sei mesi.

Evoluzione della tecnologia: non solo assorbitori

Se dieci anni fa l’attenzione era rivolta a schemi base come il processo ciclico ad ammoniaca, ora tutto si è spostato verso l’ottimizzazione e le soluzioni ibride. Ad esempio, una combinazione di desolforazione dell'ammoniaca umida con uno stadio pre-secco o semi-secco per gas con concentrazioni di SO2 molto elevate. Ciò consente di ridurre il carico sull'assorbitore principale e, soprattutto, di ridurre il volume dei rifiuti liquidi.

Una storia a parte è la lotta contro la rimozione delle goccioline di nebbia di ammoniaca. Gli smorzatori standard (eliminatori di nebbia) talvolta si guastano, soprattutto ai picchi di carico. Dobbiamo sperimentare sistemi multistadio, compresi i filtri in fibra. Ciò aumenta i costi di capitale, ma garantisce che dal tubo non esca “fumo”. con l'odore di ammoniaca, che è carico di lamentele da parte della popolazione e multe.

Anche la digitalizzazione sta lentamente ma inesorabilmente penetrando in questo settore. Non parliamo di “industria 4.0”, ma di semplici sistemi per monitorare in tempo reale parametri chiave: pH della soluzione circolante, densità delle sospensioni, temperatura in uscita. Ciò consente all'operatore di non correre costantemente con le provette, ma di vedere tendenze e prevedere problemi, ad esempio l'inizio di cristallizzazione incontrollata nei tubi dello scambiatore di calore.

Gamma prodotti: dai fertilizzanti alle applicazioni di nicchia

Il prodotto principale è, ovviamente,solfato di ammoniocome fertilizzante azoto-zolfo. Ma il mercato dei fertilizzanti in Cina è ciclico e molto competitivo. Pertanto, la redditività dell'intero impianto è legata alla stabilità delle vendite e dei prezzi. I giocatori intelligenti cercano non solo di produrre un prodotto standard, ma di lavorare sulla sua qualità per ricevere un premio. Ad esempio, per l'utilizzo nella produzione di fertilizzanti complessi o anche nell'industria alimentare (dopo una purificazione profonda), sono necessari cristalli di particolare purezza.

Ci sono anche aree meno conosciute ma promettenti. Il solfato di ammonio purificato di alta qualità può essere utilizzato nei ritardanti di fiamma e nei processi di flottazione del minerale. Ma ciò richiede già una profonda collaborazione con il consumatore e la comprensione del suo processo tecnico. Il caso più interessante in cui mi sono imbattuto è stato l'utilizzo di un sottoprodotto della desolforazione in un impianto chimico come materia prima per la produzione di solfato di potassio utilizzando il metodo Mannheim. Il risultato è un ciclo quasi privo di sprechi.

Ma i tentativi di produrre acido solforico puro o zolfo elementare da esso in Cina, per quanto ne so, sono di natura più sperimentale. L’economia non ha ancora raggiunto la convergenza, i costi energetici sono elevati. Tuttavia, nel contesto dell’inasprimento degli standard sulle emissioni e dell’aumento dei prezzi dello zolfo, tali progetti potrebbero ricevere una seconda spinta.

Esperienza ed errori: uno sguardo dall'interno

Uno dei progetti più indicativi che ho visto è associato all'aziendaChengdu Yizhi Technology Co.(il loro sito web èhttps://www.yzkjhx.ru). È un istituto di design fondato da Chengdu Huaxi Chemical Technology Co., Ltd., con un capitale sociale serio. Il loro approccio si è sempre distinto non solo per la vendita di attrezzature, ma per una complessa progettazione “chiavi in ​​mano”, tenendo conto del successivo esercizio. Ad esempio, sono stati tra i primi in Cina a introdurre attivamente sistemi per il lavaggio automatico degli ugelli negli assorbitori senza interrompere l'installazione: una piccola cosa, ma che aumenta notevolmente il chilometraggio della revisione.

Ma anche per loro non tutto è andato liscio. Ricordo che in una delle loro prime installazioni per un piccolo locale caldaie si verificarono problemi di corrosione nella zona in cui la temperatura del gas era al limite del punto di rugiada. Il materiale scelto sembrava corretto: acciaio duplex, ma le saldature sono diventate fonte di corrosione. Abbiamo dovuto modificare al volo la tecnologia di post-elaborazione della cucitura e installare ulteriori camere di riscaldamento del gas all'ingresso. Fu una lezione costosa, ma in seguito divenne parte dei loro protocolli standard.

Un altro errore comune in molte strutture è la sottovalutazione del sistema di confezionamento e stoccaggio del solfato di ammonio. Hanno allestito linee di confezionamento regolari e poi si è scoperto che, nelle condizioni di elevata umidità della Cina meridionale, il prodotto in sacchetti si raggruma in un paio di settimane. È necessario dotare i magazzini di sistemi di asciugatura ad aria, il che comporta spese impreviste. È meglio inserirlo subito nel progetto.

Cosa ci aspetta: non solo ecologia, ma anche economia

Il motore per lo sviluppo della desolforazione dell’ammoniaca in Cina ora non sono solo e non tanto i severi standard ambientali (esistono già), ma la ricerca della sostenibilità economica. L'installazione non deve solo rispettare le normative, ma anche trarre profitto dalla vendita di solfato di ammonio o, come minimo, ridurre significativamente i costi operativi rispetto all'utilizzo del calcare (dove il problema sono le discariche di gesso).

Esiste una tendenza verso la creazione di impianti più compatti e modulari per fonti di emissioni medie e persino piccole, non solo nel settore energetico, ma anche nella metallurgia e nell'industria chimica. La chiave qui non è la massima efficienza di pulizia (anche se questo è importante), ma la facilità di manutenzione e l’affidabilità per tutte le stagioni. In inverno nel nord della Cina, con sistemi in cui c'è molto fluido, c'è sempre mal di testa.

E, naturalmente, rimane la sfida dell’integrazione con i sistemi di purificazione per altri inquinanti: ossidi di azoto (NOx) e polveri. Le tecnologie combinate, ad esempio, basate sull'ammoniaca per la desolforazione e la denitrificazione simultanee (processo di tipo SNCR/SCR), richiedono un delicato equilibrio. Un consumo eccessivo di ammoniaca - e si ottiene una "scivolata" di ammoniaca non reagita, scarsa fornitura - l'efficienza diminuisce. Questo è un ambito di messa a punto e di ricerca costante del compromesso, dove non esistono ricette già pronte, ogni oggetto è unico. È in questa “cucina” che nasce la vera esperienza, e non negli schemi ideali dei cataloghi.