Cina: come funziona la rimozione dell'adsorbimento delle oscillazioni di pressione? 

Se parliamo di PSA (pressione oscillante adsorbimento) in Cina, molte persone immaginano subito enormi impianti di separazione dell’aria. Ma in realtà ci sono molte sottigliezze in questo processo e non tutte sono ovvie anche agli ingegneri esperti. Spesso si trascura il fatto che l'efficienza nella rimozione delle impurità dipende non tanto dalla pressione in quanto tale, ma dalla sua dinamica, ovvero da come procede esattamente il ciclo. Questo è ciò di cui vorrei parlare, basandomi sulla pratica.

L'essenza del processo: non la pressione, ma il suo cambiamento

Il nome stesso -assorbimento dell'oscillazione della pressione– è già fondamentale. Non stiamo parlando di alta pressione costante, ma di oscillazione. Il gas di alimentazione passa sotto pressione attraverso uno strato di adsorbente, ad esempio zeolite o carbone attivo. Il componente richiesto è, ad esempio, CO? o l'umidità viene trattenuta. E poi - rilascio della pressione. È qui che molte persone commettono l’errore di pensare che la cosa principale sia perdere più peso. In effetti, la velocità e la gradazione sono importanti. Una scarica violenta porta alla spolveratura dell'adsorbente e alla distruzione dei granuli. Ho visto casi del genere negli impianti di purificazione dell'idrogeno, quindi ci vogliono mesi per pulire l'apparato.

Negli ultimi anni i produttori cinesi hanno fatto grandi progressi nell’automazione di questi cicli. Ma il problema è spesso diverso: il desiderio di risparmiare sulle tubazioni. Non ci sono abbastanza valvole, oppure sono di scarsa qualità, e il ciclo non procede come previsto. L'adsorbente non funziona a pieno regime; lo sfondamento delle impurità avviene prima. Dobbiamo abbreviare il ciclo e la produttività diminuisce.

E ancora una cosa: spesso dimenticano la fase di equalizzazione della pressione tra le colonne. Sembrerebbe una cosa da poco, ma garantisce un notevole risparmio energetico per la reiniezione. Nei nostri progetti includiamo sempre almeno due livelli di livellamento. Senza questo, l’efficienza dell’impianto diminuisce del 15-20%, che è una cifra enorme per una produzione su larga scala.

Adsorbenti: selezione e degradazione

Il cuore del sistema è l'adsorbente. La Cina utilizza ampiamente le proprie zeoliti e la loro qualità è ora piuttosto elevata. Ma c'è una sfumatura: diverse miscele di gas richiedono la propria modifica. Ad esempio, per l'essiccazione del gas naturale ad alto contenuto di zolfo, la zeolite 13X standard perde rapidamente capacità. Ciò richiede un'impregnazione speciale o una combinazione di strati: prima carbone, poi zeolite.

In pratica, ho visto come in uno degli impianti di produzione di metanolo per molto tempo non sono riusciti a capire il motivo dell'aumento del punto di rugiada del gas di sintesi purificato. Abbiamo cambiato modalità e controllato l'automazione. Si è scoperto che il fornitore, per risparmiare denaro, ha caricato l'adsorbente con un contenuto di legante inferiore. Ha cominciato a rompersi nel ciclo delle cadute di pressione, producendo minuscole polveri che hanno intasato le reti di distribuzione. Abbiamo dovuto fermare e riavviare completamente le colonne. Le perdite sono colossali.

Pertanto, ora in fase di progettazione, includiamo sempre un margine per il tempo di ciclo e insistiamo sul caricamento di prova dell'adsorbente con cicli di prova sul supporto. Come fa, ad esempio,Chengdu Yizhi Technology Co.– i loro ingegneri forniscono sempre curve di ripartizione dettagliate per la miscela specifica del cliente prima della spedizione in grandi quantità. Questo protegge da molti problemi all'inizio.

Automazione e controllo del ciclo: dove stanno gli errori

PSA moderna è una storia di valvole e di un controllore programmabile. Sembra che tu abbia impostato il programma e funzioni. Ma la realtà è più complicata. I sistemi sono particolarmente sensibili alla fasatura delle valvole. Un ritardo di una frazione di secondo provoca un aumento di pressione, un colpo d'ariete sullo strato. In uno dei progetti di cattura della CO2? dai gas di combustione, questo è ciò che ha causato guasti costanti agli attuatori delle valvole pneumatiche.

I produttori cinesi di controller, come alcune soluzioni di Siemens o marchi locali come Supcon, fanno un buon lavoro. Ma il software, l'algoritmo di controllo del ciclo, è spesso il know-how di una società di ingegneria. Tutte le pause, le velocità di composizione e di ripristino sono scritte lì. Un cattivo algoritmo "mangerà" tutto il potenziale di un buon adsorbente. A volte è utile guardare manualmente, alla vecchia maniera, gli oscillogrammi di pressione in ciascuna colonna per trovare “l’anello debole”. nella logica del PLC.

Un altro errore comune è il monitoraggio insufficiente. I sensori di pressione si trovano solo all'ingresso e all'uscita, ma non all'interno delle colonne. Ma è il profilo di pressione lungo l'altezza dello strato che mostra come sta procedendo il fronte di adsorbimento e se si sono formati dei canali. Adesso in progetti avanzati, come quelli che pubblica sulla sua risorsayzkjhx.ru, predisporre più punti di campionamento in altezza per il monitoraggio periodico. Questo è più costoso, ma nella fase di messa in servizio o di diagnosi dei problemi non ha prezzo.

Bilancio energetico: qualcosa che spesso viene dimenticato

A proposito di efficienzarimozione con adsorbimento, tutti guardano il grado di purificazione. Ma il secondo parametro chiave è il consumo energetico. Il consumatore principale è il compressore, che crea la stessa pressione. E qui c'è un'enorme riserva nel recupero di energia quando la pressione viene rilasciata. Non limitarsi a scaricare il gas nell’atmosfera o in una torcia, ma farlo passare attraverso un turboespansore o almeno usarlo per allinearlo con un’altra colonna.

L'implementazione di tali soluzioni è limitata dal costo delle attrezzature e dalla complessità della gestione. Per le piccole installazioni questo potrebbe non essere conveniente. Ma per quelli di grandi dimensioni, ad esempio nei complessi petrolchimici nelle province di Jiangsu o Shandong, questo si ammortizza in 2-3 anni. Ho visto come, dopo l'ammodernamento con l'installazione di un sistema di recupero, il consumo energetico specifico per tonnellata di prodotto è diminuito di quasi un terzo.

Un punto importante è la purezza del gas di spurgo. Se parte del prodotto purificato viene utilizzata per rigenerare l'adsorbente, si tratta di una perdita diretta. A volte è più efficace utilizzare il gas di spurgo esterno, anche se necessita di essere leggermente riscaldato. In questo caso il calcolo è sempre individuale e non può essere effettuato secondo un modello.

Casi e lezioni dalla pratica

Vorrei fare un esempio di un progetto non molto riuscito, ma istruttivo. Il cliente desiderava purificare il biogas di discarica (principalmente CH? e CO?) portandolo alla qualità del gas naturale. Abbiamo utilizzato un PSA standard a due colonne sulle zeoliti. Ma non hanno tenuto conto della presenza di tracce di silossani e idrogeno solforato. La zeolite divenne rapidamente velenosa e il contenitore cadde. Ho dovuto aggiungere al volo una fase preliminare di pulizia con carbone attivo. Conclusione: perassorbimento dell'oscillazione della pressioneUn'analisi completa delle materie prime, comprese le impurità minori, è fondamentale. Non è possibile accettare un progetto standard senza adattamento.

Ma un esempio positivo è la modernizzazione di un’unità di produzione di idrogeno in una raffineria. Lì c'era un vecchio PSA con tempi di ciclo calcolati empiricamente. Abbiamo effettuato una simulazione digitale del processo, selezionato un nuovo adsorbente con un'isoterma più ripida e ottimizzato la sequenza e la durata delle fasi. Di conseguenza, la produttività dell’idrogeno è aumentata del 12% a parità di consumo di materie prime. Ciò significa che il potenziale spesso risiede nella logica dell'opera stessa e non nell'hardware.

Nel complesso, guardando al mercato, l’approccio cinese al PSA è diventato molto pragmatico. Allontanarsi dalla semplice copia. Alle aziende piaceChengdu Yizhi Technology Co., Ltd., che è un istituto di design fondato da Huaxi Technology, con un capitale sociale di 120 milioni di yuan, opera proprio come integratore di ingegneria. Non si limitano a vendere l’installazione, ma modellano il processo per un’attività specifica, tenendo conto di tutte le insidie. materie prime e il prodotto richiesto. Questo è il progresso principale: il passaggio dalla vendita di attrezzature alla vendita di risultati tecnologici.

Quindi, per riassumere, il lavoro di PSA in Cina è ben lungi dal semplice “premere un pulsante”. Questa è una storia complessa in cui il successo è determinato dai dettagli: la corretta selezione e test dell’adsorbente, l’automazione del ciclo intelligente, considerazioni energetiche e, soprattutto, una profonda comprensione della tecnologia da parte di coloro che la implementano. Gli errori costano caro, ma ti insegnano a non ripetere le decisioni prese sul modello.