Cina: prodotti per l'assorbimento di CO2 durante HP? 

Questa è una domanda che emerge spesso nelle conversazioni con i clienti della CSI, in particolare del settore del petrolio e del gas. Molte persone immaginano immediatamente una sorta di "tablet" universali. oppure colonne standard acquistabili da catalogo e tutto funzionerà. La realtà, come al solito, è più complicata. L'adsorbimento dell'anidride carbonica ad alta pressione non riguarda solo un assorbente, ma un intero filone tecnologico, dove piccole cose come l'essiccazione preliminare del gas o le fluttuazioni della pressione in ingresso possono annullare il lavoro anche del materiale più efficace. E sì, le soluzioni cinesi qui non sono più solo una "alternativa economica", ma prodotti ingegneristici piuttosto competitivi, ma con le proprie specificità.

Non un assorbente, ma un sistema

Quando si avvia un progetto di purificazione del gas associato o naturale dalla CO2, la prima cosa che ci si chiede è il tipo di adsorbente. Setacci molecolari, zeoliti, carbone attivo... L'elenco è noto. Ma il punto chiave che sfugge all’inizio è la necessitàcalcolo tecnologico individuale. La pressione nel sistema non è astratta “alta”, ma specifica 30, 50 o 80 bar. Composizione del gas – percentuale di CO2, presenza di idrogeno solforato, mercaptani, idrocarburi pesanti. Tutto ciò determina non solo la scelta della marca dell'assorbente, ma anche la progettazione degli adsorbitori, lo schema di rigenerazione (spurgo del gas caldo, vuoto, TSA) e la configurazione della valvola.

Ricordo uno dei primi progetti in Asia centrale. Il cliente ha acquistato quella che viene definita una “soluzione in scatola?” – colonne standard con zeolite. Ma non hanno tenuto conto del fatto che il gas aveva una percentuale maggiore di C7+. Il risultato è una rapida coking del letto, un calo di produttività, cicli di rigenerazione frequenti e, infine, la sostituzione dell’intero carico in meno di un anno. Cara lezione. Dopodiché capisci che non è necessario vendere tonnellate di granuli, ma un risultato garantito in uscita: il contenuto di CO2 richiesto.

È qui che si manifesta la differenza tra un semplice produttore di assorbenti e un'azienda tecnologica. Abbiamo bisogno di qualcuno che si assuma la responsabilità dell'intera catena: analisi delle materie prime, modellazione dei processi, progettazione dei dispositivi, fornitura e carico dei materiali, messa in servizio. Ci sono attori così complessi in Cina, e spesso nascono da grandi aziende chimiche con una seria base scientifica.

L'approccio cinese: dalla chimica all'ingegneria

Se in precedenza la Cina era associata principalmente ai sostituti economici della zeolite, ora la situazione è diversa. Istituti di ricerca locali e laboratori applicati stanno lavorando su composti molto specifici. Ad esempio zeoliti modificate con capacità aumentata specificatamente per la CO2 in presenza di metano, oppure materiali compositi resistenti alla presenza di umidità. Ma ancora una volta, la loro efficacia si rivela solo in un sistema adeguatamente progettato.

Uno degli esempi eclatanti di un ciclo così completo è l'aziendaChengdu Yizhi Technology Co.. Questa non è solo una casa commerciale, ma un istituto di design creato sulla base della tecnologia chimica di Chengdu Huaxi. Il loro sito webyzkjhx.ruè focalizzata sul mercato di lingua russa, che già indica un interesse strategico per la nostra regione. Hanno un capitale sociale di 120 milioni di yuan: si tratta di un serio investimento in infrastrutture e sviluppo. L’importante è posizionarsi come una società di ingegneria nata dalla produzione chimica. In pratica, ciò significa che possono selezionare/produrre un assorbente per il compito e calcolare come funzionerà in dispositivi specifici per un gas specifico.

Mentre lavoravo con loro su uno dei progetti per la preparazione del gas per gli impianti di stoccaggio sotterraneo, ho notato la loro scrupolosità in materia di essiccazione preliminare. Hanno insistito per un sistema a due fasi, anche se il cliente cercava di risparmiare. La loro argomentazione era semplice: l’umidità residua ad alta pressione non solo compete con la CO2 per i siti attivi dell’assorbente, ma provoca anche la degradazione irreversibile di alcuni tipi di zeoliti. Di conseguenza, abbiamo seguito il loro schema: l'installazione funziona stabilmente per il terzo anno, il degrado del carico rientra nelle previsioni.

Insidie e “prove non evidenti”

Anche con un buon appaltatore e materiali di alta qualità, ci sono sfumature che emergono solo durante il funzionamento. Uno dei principali è la formazione di polvere. Un adsorbente di alta qualità deve avere un'elevata resistenza meccanica per resistere a ripetuti cicli di adsorbimento-desorbimento e cadute di pressione. Gli analoghi economici iniziano a "raccogliere polvere", la frazione fine intasa i filtri fini all'uscita e può penetrare nell'apparecchiatura del compressore. Il controllo di questo parametro è d'obbligo.

Un altro punto è la logistica e il carico. Sembrerebbe una cosa da poco. Ma se nel sito non sono presenti attrezzature speciali per il riempimento denso e uniforme di colonne alte (e questo spesso accade in campi remoti), si formano dei canali, il gas “spara” e l'efficienza diminuisce. Alcuni fornitori, tra cui la già citata Yizhi Technology, offrono servizi interni di supervisione dell'installazione e di caricamento. Questo è più costoso in fase contrattuale, ma ti evita molti problemi in seguito.

E, naturalmente, rigenerazione. Lo schema di spurgo del gas caldo secco è un classico, ma richiede un controllo preciso della temperatura. Il surriscaldamento - e gli assorbenti "sinterizzati", il surriscaldamento - e la CO2 non vengono completamente rimossi, la capacità del ciclo successivo diminuisce. In uno degli impianti è stato necessario modificare successivamente il sistema di controllo del riscaldatore, poiché le temperature di progetto non assicuravano il completo desorbimento nel tempo assegnato. Si tratta dell’importanza della flessibilità nelle soluzioni progettuali e dell’esperienza del fornitore nella messa in servizio.

L'economia della questione: non solo il prezzo per tonnellata

Quando confronti le offerte, soprattutto europee e cinesi, la prima cosa che attira la tua attenzione è la differenza nel costo delle attrezzature e dei materiali. Ma devi contare in base all'intero ciclo di vita. Un assorbente più economico con bassa capacità o resistenza richiederà una sostituzione più frequente. Una progettazione del processo più semplice (ed economica) può comportare un aumento dei costi energetici per la rigenerazione o la perdita di metano con il gas di spurgo.

Le aziende cinesi offrono spesso un compromesso interessante in questo caso. I loro costi di capitale (CAPEX) possono essere inferiori del 20-30% rispetto a quelli dei leader occidentali riconosciuti. Ma per evitare che questo vantaggio si trasformi in meno durante il funzionamento (OPEX), è necessario esaminare con molta attenzione la proposta tecnico-commerciale (TCP). Garantiscono un consumo energetico specifico per la rigenerazione? Qual è la durata dell'assorbente? Hanno un elenco di referenze con installazioni operative da più di 3-5 anni? Ad esempio, studiando un'offerta daTecnologia Chengdu Yizhi, vale la pena richiedere dati specificamente sui progetti a lungo termine e non solo sui lanci di successo.

A mio avviso, la loro forza risiede proprio nella capacità di ottimizzare il CAPEX senza danni fatali all'OPEX attraverso lo sviluppo interno di assorbenti e l'adattamento della tecnologia alle condizioni specifiche, spesso non ideali, del cliente. Non esitano a offrire soluzioni ibride, ad esempio, il primo stadio utilizza carbone attivo per catturare componenti pesanti, il secondo stadio utilizza carbone “affilato”. sotto zeolite di CO2. Questa è flessibilità.

Guardando al futuro: cos’altro ha da offrire la Cina?

In questi giorni si parla molto di CCUS (cattura, utilizzo e stoccaggio del carbonio). L'assorbimento durante HP è una delle fasi chiave della cattura. E qui le aziende cinesi stanno iniziando a guardare oltre la semplice purificazione del gas secondo gli standard. Stiamo parlando di ottenere un flusso di CO2 relativamente pulito per un uso successivo, ad esempio per l'iniezione in un serbatoio per il recupero potenziato del petrolio (EOR) o per la produzione di ghiaccio secco, carbonati.

Ciò richiede un diverso grado di purificazione e, soprattutto, una diversa configurazione del processo di desorbimento. È necessario ottenere CO2 con impurità minime. Vedo che alcuni centri di ingegneria, tra cui Chengdu Yizhi, si stanno sviluppando in questa direzione, sperimentando la rigenerazione multistadio e cicli di vuoto per aumentare la concentrazione dell'anidride carbonica estratta. Per ora si tratta piuttosto di progetti pilota, ma la tendenza è evidente.

Il risultato è questo. I prodotti per l’adsorbimento di CO2 ad alta pressione provenienti dalla Cina oggi non sono principalmente “scatole di granuli”, ma complesse soluzioni tecnologiche “chiavi in ​​mano”. La loro attrattiva risiede nell’equilibrio tra prezzo, adeguatezza tecnologica e volontà di lavorare in condizioni difficili. La chiave del successo è scegliere non solo un fornitore, ma un partner tecnologico che possa essere responsabile dell'intero ciclo, dalle analisi di laboratorio alla messa in servizio. E tali partner esistono già sul mercato. Non resta che studiare con molta attenzione la loro reale esperienza, e non solo belle presentazioni.