Cina: tecnologia di liquefazione del GNL, descrizione? 

Quando si parla di tecnologie cinesi di liquefazione, molti pensano subito a giganteschi impianti chiavi in mano. o sul prestito di licenze occidentali. Ma questa è solo la punta dell’iceberg. In effetti, negli ultimi dieci anni si è formato un intero strato di competenze ingegneristiche, in cui la chiave è l'adattamento, l'integrazione e, soprattutto, la riduzione del costo dei processi per condizioni specifiche, spesso non ideali. È su questo, su quella stessa “cucina” che non sempre è visibile nei comunicati stampa patinati, che voglio ipotizzare.

Dalla licenza all'adattamento: evoluzione dell'approccio

Tutto è iniziato, ovviamente, con le licenze. Le tecnologie di Air Products, Linde, Shell sono diventate la base. Ma copiare alla cieca è costoso e spesso inefficace. Il mercato cinese richiedeva soluzioni per capacità più piccole, per gas con composizione instabile (lo stesso gas di petrolio o metano associato alle miniere di carbone), per luoghi con restrizioni logistiche e idriche. Ed è qui che è iniziato il vero lavoro.

Apparvero istituti di design che si occuparono non solo di disegni, ma di revisione delle catene tecnologiche. Un esempio lampante -Chengdu Yizhi Technology Co.(una filiale di Huaxi Technology). Inizialmente sono nati dall'ingegneria tecnologica chimica, il che significa che nel loro DNA c'è una profonda comprensione del trasferimento di calore e massa, della separazione e della criogenia. Il loro sito webyzkjhx.ru- questo non è solo un biglietto da visita, mostra un'evoluzione: da installazioni standard a soluzioni e tecnologie modulari per gas ad alto contenuto di azoto.

Il cambiamento principale, secondo me, è avvenuto nella mentalità. Abbiamo smesso di provare a fare “come loro” e abbiamo iniziato a cercare “cosa è meglio per questo caso particolare?” Ad esempio, il classico schema di liquefazione con un turboespansore è efficace, ma difficile da mantenere per una stazione remota. Abbiamo intrapreso la strada dell’ottimizzazione dei refrigeranti misti (MRC) e dei cicli a cascata per aumentare la flessibilità e abbassare la barriera di ingresso per i piccoli investitori.

Nodi chiave e processo “punti dolenti”.

Se lo smontate, il cuore di ogni installazione è lo scambiatore di calore. La Cina ha fatto una grande scommessa sugli scambiatori di calore a spirale di propria produzione. Sì, i primi campioni sono rimasti indietro in termini di efficienza, si sono verificati problemi con l'uniformità del flusso di refrigerante. Ma ora diversi produttori, compresi quelli che collaborano con istituti come Yizhi Technology, hanno raggiunto un livello completamente competitivo. Il loro vantaggio è il costo e la velocità di consegna.

Un altro punto critico è il pretrattamento del gas. Le materie prime cinesi possono essere molto “sporche”. È necessario rafforzare le unità di rimozione di CO2, mercaptani e mercurio. Qui vengono spesso utilizzate soluzioni ibride: adsorbimento + separazione tramite membrana. Non dirò che questo sia sempre l’ideale; in alcuni impianti si sono verificati problemi con la rapida contaminazione delle membrane, ma gli ingegneri imparano da questi errori e aggiornano costantemente i cicli di rigenerazione.

E, naturalmente, refrigeranti. Lavorare con propano, etano ed etilene nelle miscele è sempre un equilibrio tra sicurezza ed efficienza. In uno dei progetti a cui abbiamo partecipato alla messa in servizio, si è verificato un problema serio con "runaway?" composizione della miscela con un forte calo della pressione in ingresso. Abbiamo dovuto migliorare il sistema di analisi online e di rabbocco automatico. Tali sfumature non sono mai descritte nei libri di testo, questa è pura pratica.

Modularità come risposta alle sfide

Una tendenza che non può essere evitata è la costruzione modulare (a blocchi). Aziende cinesi compreseChengdu Yizhi Technology Co., Ltd., promuoverlo molto attivamente. Il punto non è solo assemblare un impianto in un cantiere navale e consegnarlo. Il punto è la profonda standardizzazione dei moduli tecnologici per diverse capacità: 50, 100, 500mila tonnellate all'anno.

Ciò si traduce in una notevole riduzione dei tempi di costruzione in cantiere. Ma aggiunge anche mal di testa. L'aggancio dei moduli lungo le condutture, i sistemi elettrici, di strumentazione e di controllo è un lavoro da gioielliere. Il minimo errore nella progettazione dell'interfaccia può comportare mesi di ritardi sul posto. A proposito, la loro azienda dispone di un intero reparto di gemello digitale appositamente per elaborare virtualmente queste connessioni, prima di inviare il modulo. Non sempre funziona perfettamente, ma l'approccio è corretto.

Per il cliente questa è spesso un’arma a doppio taglio. Da un lato, è più veloce e talvolta più economico. D’altro canto, c’è meno flessibilità per i cambiamenti già in corso. Ho visto progetti in cui il cliente, dopo aver ricevuto i moduli, ha comunque apportato molte modifiche “sul posto”, annullando tutti i vantaggi. Quindi la modularità non è una panacea, ma uno strumento che richiede un approccio molto disciplinato da parte di tutti i partecipanti.

Focus su gas specifici e mercati di nicchia

Mentre i grandi player combattono per megaprogetti, queste società di ingegneria hanno trovato la loro nicchia. Questo è, ad esempio,liquefazione del biogasda discariche o impianti di trattamento delle acque reflue. Oppure l'utilizzo dell'APG in piccoli giacimenti petroliferi, dove il gas veniva semplicemente bruciato. Qui abbiamo bisogno di soluzioni completamente diverse: compatte, mobili, resistenti alle fluttuazioni della composizione.

Uno dei casi più interessanti in cui mi sono imbattuto è stato un impianto per la liquefazione del metano di una miniera di carbone con un alto contenuto di azoto e ossigeno. Il problema è che una volta raffreddato, l’ossigeno può condensare, creando una miscela esplosiva. La soluzione proposta dagli ingegneri era la separazione a più stadi con rettifica criogenica e un rigoroso controllo delle concentrazioni in ogni fase. L'installazione si è rivelata non la più efficiente in termini di consumo energetico, ma ha risolto il problema principale: la sicurezza e la trasformazione del gas problematico in un prodotto commerciabile.

È stato in progetti così complessi e non standard che è stata forgiata l'esperienza pratica. Non si tratta di belle immagini, ma della lotta quotidiana con la fisica e la chimica del processo.

Guardando al futuro: sfide e spunti di crescita

Dove sta andando tutto? È chiaro che la tendenza verso l’efficienza energetica e la riduzione dell’impronta di carbonio è destinata a durare. In Cina ormai si parla molto dell’utilizzo di energie rinnovabili per alimentare gli impianti di liquefazione. Tecnicamente questo è possibile, ma la questione è economica e, soprattutto, la stabilità dell’approvvigionamento energetico. I pannelli solari e le turbine eoliche non forniscono un carico uniforme e questo non piace molto al processo di liquefazione. Per ora si tratta di più progetti pilota.

Un’altra direzione sono i sistemi di controllo intelligenti e l’analisi predittiva. Implementazione di sensori IoT per monitorare le vibrazioni delle turbine, le condizioni dei catalizzatori e le microperdite negli scambiatori di calore. Le aziende cinesi stanno sperimentando attivamente qui, raccogliendo enormi quantità di dati dalle installazioni operative. È vero, spesso manca la profondità dell'analisi: i dati ci sono, ma non è sempre possibile trarne vantaggi pratici per l'ottimizzazione. Abbiamo bisogno di connessioni più strette tra tecnologi e data scientist.

E, naturalmente, il filmato. Gli ingegneri criogenici esperti che sono passati dall'avvio al funzionamento a lungo termine e hanno visto tutte le installazioni di "malattie infantili" non sono ancora sufficienti. Conoscenza acquisita da progetti come quelli guidati daChengdu Yizhi Technology Co.- questa è la risorsa principale. Ma devono essere sistematizzati e trasferiti e non archiviati nella testa di pochi specialisti chiave. Questa è forse una delle sfide principali per l’intero settore in Cina: passare dall’esperienza accumulata alla creazione di un sistema di conoscenza sostenibile.