Cina: nuove tecnologie per la depurazione dei gas di cokeria? 

Quando senti parlare di “nuove tecnologie”? in questo ambito vorrei subito chiedermi: cosa è esattamente considerato “nuovo”? Molte persone, soprattutto all’inizio, immaginano qualcosa di rivoluzionario, come le nanomembrane o il trattamento al plasma. Ma in pratica, nella chimica del coke, soprattutto in Cina con le sue dimensioni, “nuovo?” spesso non significa invenzione da zero, ma profonda modernizzazione e integrazione intelligente di processi già noti. Il fattore principale qui non è solo la purezza del gas, ma un aspetto complesso: efficienza energetica, riciclaggio di tutti i componenti (in particolare idrogeno solforato e acido cianidrico) e, naturalmente, rigorosi standard ambientali, che diventano ogni anno più severi. È un errore perseguire solo un “alto grado di purificazione”, senza tenere conto dei costi di capitale e di esercizio. Ho visto progetti in cui sono stati introdotti scrubber super efficienti, ma a causa dell'enorme consumo di reagenti o della difficoltà di manutenzione degli impianti, gli impianti erano inattivi. La conclusione è che le tecnologie non devono solo essere avanzate, ma anche economicamente vantaggiose e affidabili in un ciclo continuo.

Dall'acqua ammoniacale ai sistemi catalitici complessi: evoluzione dell'approccio

Se guardi indietro, i classici del genere in Cina da molto tempo sono metodi basati sull'acqua di ammoniaca, lo stesso ciclo AS. Funziona, è stato testato, ma ha i suoi punti deboli. Corrosione delle attrezzature, formazione di depositi e smaltimento di sottoprodotti, come il tiocianato di ammonio, causano mal di testa. La tendenza ora è quella di allontanarsi dalla semplice “neutralizzazione”? all’estrazione selettiva di componenti preziosi.Purificazione del gas di cokecessa di essere un elemento costoso e diventa un anello della catena del valore. Ad esempio, l’estrazione dell’idrogeno solforato per produrre zolfo elementare o, cosa più promettente, acido solforico direttamente in loco per le esigenze dello stesso ciclo chimico.

Uno dei cambiamenti più interessanti che ho osservato negli ultimi 5-7 anni è l’introduzione attiva di metodi di ossidazione catalitica, in particolare per la rimozione di HCN e composti organici residui. Non entrerò in formule complesse, ma il punto è che su catalizzatori speciali a determinate temperature queste impurità dannose vengono bruciate in CO2, N2 e acqua. Il problema principale qui non è l'attività del catalizzatore (questo può essere ottenuto), ma la sua stabilità e resistenza all'avvelenamento da parte di altri componenti del gas. Ho visto un impianto pilota nello Shanxi, dove, a causa delle fluttuazioni nel contenuto di resine e polvere all'ingresso, lo strato catalizzatore si è sinterizzato e ha perso attività in sei mesi invece dei tre anni dichiarati. Abbiamo dovuto modificare radicalmente il sistema di prelavaggio.

È in questa combinazione – lavaggio meccanico e chimico preliminare più postcombustione catalitica finale – che ora, a mio avviso, sta la strada più pratica. Questo non è una sorta di “magico”. tecnologia, ovvero la catena tecnologica. A proposito, molte società di ingegneria cinesi ora offrono proprio queste complesse soluzioni “chiavi in ​​mano”. Si occupano della progettazione, della fornitura delle apparecchiature e della messa in servizio. Come per esempioChengdu Yizhi Technology Co.(il loro sito web èhttps://www.yzkjhx.ru). Questo è il loro profilo: progettazione e implementazione specificatamente nell'industria del coke e della chimica. A proposito, non sono solo venditori di attrezzature, ma un istituto creato sulla base della tecnologia Huaxi, che implica un serio lavoro di ricerca e adattamento per una produzione specifica.

Polveri, resine, idrocarburi benzenici: da dove inizia la pulizia?

Qualsiasi conversazione sulla pulizia profonda non ha senso se la questione del trattamento del gas primario non è stata risolta. Il gas di coke all'uscita delle batterie dei forni da coke è una miscela esplosiva di polvere, goccioline di catrame e naftalene. Se metti tutto direttamente su un catalizzatore o in un assorbitore con un reagente costoso, è la fine. Pertanto, la prima e obbligatoria fase sono i precipitatori elettrici e tutti i tipi di depuratori. Qui, sembrerebbe, tutto è standard. Ma le sfumature sono nei dettagli.

Ad esempio, l’efficienza della raccolta della resina. I vecchi cicloni e gli scrubber centrifughi non se la passano bene, soprattutto con la frazione fine. Al giorno d'oggi vengono spesso installate trappole a resina elettrostatica (TEC). Sono buoni, ma richiedono un controllo perfetto della temperatura del gas: se scende al di sotto del punto di rugiada delle resine iniziano i problemi con gli elettrodi. In una delle fabbriche dell'Hebei si è verificata una storia in cui, a causa di un guasto nello scambiatore di calore davanti al TES, la temperatura è scesa e la resina ha iniziato a condensarsi direttamente sugli elettrodi di precipitazione, provocando un cortocircuito e un tempo di inattività di una settimana. Abbiamo dovuto installare urgentemente un riscaldatore aggiuntivo con ridondanza.

Un altro punto è la rimozione degli idrocarburi benzenici. Naturalmente vengono estratti come un prodotto prezioso, ma è importante farlo nel modo più completo possibile prima delle fasi di purificazione profonda. Perché anche i vapori di benzene sono velenosi per molti catalizzatori. Qui le tecnologie spaziano dall'assorbimento dell'olio all'adsorbimento del carbone attivo. La scelta dipende dai volumi e dal grado di estrazione richiesto. Ho visto come la tecnologia di adsorbimento con rigenerazione del vuoto è stata utilizzata con successo in un piccolo impianto, in modo compatto e abbastanza efficiente per le loro dimensioni.

La guerra all'idrogeno solforato: dalla monoetanolammina alla catalisi umida

Il solfuro di idrogeno è il principale nemico. L'arsenale qui è enorme. La purificazione amminica classica (MEA, DEA) è ancora ampiamente utilizzata, soprattutto quando è necessario raggiungere un elevato grado di purificazione (fino a 20-50 mg/m3). Ma i suoi svantaggi sono l’elevato consumo di energia per la rigenerazione delle ammine e la sensibilità alla presenza di HCN e COS, che causano la degradazione delle ammine. Pertanto, ora spesso prendono la strada della combinazione.

Il cosiddettoMetodo di ossidazione catalitica umida. Si tratta essenzialmente dell'ossidazione di HCN e H2S in fase liquida in presenza di un catalizzatore a base di ferro o altri metalli. La tecnologia, tra l'altro, non è nuova, ma gli ingegneri cinesi l'hanno notevolmente migliorata, aumentando la stabilità della soluzione catalitica e semplificando il sistema di rigenerazione. Il vantaggio principale è che sia l'idrogeno solforato che l'acido cianidrico possono essere rimossi contemporaneamente, ottenendo, ad esempio, tiocianato di ammonio o solfato di ammonio come sottoprodotto. L’economia diventa immediatamente più attraente.

In pratica, mi sono trovato di fronte al fatto che il successo di questo metodo dipende fortemente dalla qualità della preparazione del gas nelle fasi precedenti. Se nel gas sono rimaste molte sostanze resinose o polveri si “intasano”? la soluzione catalitica forma schiuma e l'efficienza diminuisce. Pertanto, l'implementazione di un tale sistema richiede sempre un audit approfondito dell'intera catena di purificazione del gas e non solo la sostituzione di un'unità. Ciò si collega alla questione dell'approccio integrato, di cui ho parlato all'inizio.

Acido cianidrico: invisibile ma insidioso

L'HCN viene spesso ricordato secondariamente, ma invano. Questo non è solo un potente veleno, ma anche la causa di molti problemi tecnologici. Provoca la corrosione delle apparecchiature (soprattutto nelle aree di condensa), avvelena i catalizzatori e complica lo smaltimento delle acque reflue. I metodi tradizionali prevedono l'assorbimento in scrubber alcalini per produrre cianuro di sodio o ferrocianuri. Ma il mercato di questi prodotti è limitato e la loro ulteriore lavorazione o smaltimento rappresenta un altro grattacapo.

Al giorno d'oggi viene prestata sempre più attenzione ai metodi per la distruzione dell'HCN direttamente in fase gassosa. Ad esempio, la stessa idrolisi catalitica su catalizzatori a base di zeolite o ossido di alluminio. L'HCN in presenza di vapore acqueo si decompone in NH3 e CO. La tecnologia è efficace, ma, ancora una volta, richiede una purificazione preliminare molto attenta del gas dai veleni catalitici. Inoltre, l’ammoniaca risultante deve poi essere smaltita da qualche parte, il che ci riporta al sistema nel suo insieme.

Un caso interessante si è verificato durante la modernizzazione di uno stabilimento a Liaoning. Lì hanno risolto il problema in modo completo: hanno installato un'unità di ossidazione catalitica a umido per la rimozione congiunta di H2S e HCN, e il tiocianato di ammonio formatosi nella soluzione è stato poi concentrato e venduto come prodotto commerciale per l'industria chimica. Non dirò che questo abbia ripagato l’intero sistema di pulizia, ma ha ridotto significativamente i costi operativi. Tali decisioni sono proprio nello spirito del lavoro degli istituti di design comeChengdu Yizhi Technology Co.La loro forza, secondo me, è che guardano al processo non isolatamente, ma come parte del circuito produttivo dello stabilimento. Anche il loro capitale sociale di 120 milioni di yuan indica serie opportunità per la realizzazione di progetti così complessi.

Lucidatura e controllo delle finiture: dove va la tendenza

Dopo le principali fasi di pulizia da zolfo e cianuro, spesso si pone la questione della “lucidatura” finale. gas – rimozione di tracce residue di impurità, vapori organici, odori. Qui vengono utilizzate tecnologie di adsorbimento su carbone attivo (a volte impregnato con reagenti speciali) o, sempre più spesso, postcombustione termica o catalitica in reattori compatti.

Ciò è particolarmente vero per il gas utilizzato come combustibile in impianti sensibili o fornito alle reti cittadine. Il controllo diventa fondamentale. I sistemi moderni sono dotati di analizzatori di gas continui non solo per H2S e O2, ma anche per HCN, NH3 e composti organici in generale. I dati confluiscono nel sistema automatizzato di controllo del processo, che può regolare le modalità operative degli scrubber e il dosaggio dei reagenti in tempo reale.

La tendenza principale che vedo è la digitalizzazione e l’“intellettualizzazione?” unità di pulizia. Non stiamo parlando di “intelligenza artificiale”, ma di sistemi di controllo avanzati che, basandosi sulla modellazione e sui dati provenienti dai sensori, ottimizzano il processo e prevedono la necessità di manutenzione (ad esempio, la sostituzione del catalizzatore o il lavaggio dello scrubber). Questo è il passo logico successivo dopo aver testato le soluzioni hardware stesse. Risparmiare su reagenti ed energia, aumentare il chilometraggio tra le riparazioni: questo è ciò che offre questa ottimizzazione. E i fornitori cinesi di tecnologia, comprese le società di ingegneria citate, stanno sviluppando attivamente quest'area, offrendo non solo attrezzature, ma tecnologia insieme al relativo sistema di gestione.

Invece di una conclusione: cosa c'è veramente ?nuovo??

Quindi, in definitiva, cosa si può chiamare nuove tecnologie in Cina oggi? Questa non è solo una configurazione sensazionalistica. Si tratta, in primo luogo, di una profonda modernizzazione e ibridazione dei metodi classici (catalisi + assorbimento + ossidazione). In secondo luogo, esiste uno stretto legame tra purificazione, riciclaggio e produzione di sottoprodotti, che cambia l’economia dell’intero processo. In terzo luogo, si tratta di un approccio integrato e sistematico alla progettazione, in cui la pulizia preliminare, principale e finale sono progettate come un unico insieme, tenendo conto di tutte le influenze reciproche.

E, forse, la cosa più importante è l’adattabilità. Non esistono soluzioni universali. Ciò che funziona brillantemente in una gigantesca cokeria nello Shanxi può essere proibitivamente costoso e complesso per un impianto più piccolo. Pertanto, le implementazioni di successo si basano sempre su un'analisi approfondita della fonte di gas, delle capacità dell'impianto, dei requisiti per i prodotti finali e delle normative ambientali. Questo è esattamente ciò che sembrano fare gli specialisti di aziende come Chengdu Yizhi Technology, agendo non come venditori, ma come partner tecnologici. Questa è probabilmente la differenza principale rispetto all'approccio moderno: non viene venduta l'attrezzatura, ma il risultato garantito nella purezza del gas entro un determinato budget. E dietro questo risultato si nasconde un'intera gamma di soluzioni: dalla meccanica alla catalisi e all'automazione.