Cina: rimozione fine dello zolfo dal gas di carbone? 

Quando si parla di pulizia dei forni da coke o del gas di sintesi in Cina, molte persone pensano immediatamente agli scrubber e ai tiofani di base. Ma la rimozione “sottile” è un altro livello, dove non si tratta solo di raggiungere standard di emissione, ma di ottenere materie prime per prodotti chimici di elevata purezza o, ad esempio, di proteggere costosi catalizzatori nelle fasi successive. È qui che inizia la vera ingegneria, e spesso l’approccio “made in China”. risulta essere molto più pragmatico e adattato alle realtà locali di quanto sembri dall’esterno.

Dov’è il limite della “sottigliezza”?

Nei nostri progetti con “pulizia fine” intendiamo solitamente la riduzione dello zolfo totale a livelli inferiori a 1 ppm e spesso fino a 0,1 ppm. Ma il punto chiave non è solo il numero di output, ma la stabilità del processo quando la composizione del gas sorgente varia. Il carbone cinese può essere molto diverso e il suo gas dopo la gassificazione può riservare sorprese. Ad esempio, oltre all'H2S, possono essere presenti mercaptano, COS, CS2. La pulizia alcalina standard è in grado di gestire l'H2S, ma il COS spesso va oltre. Questo è un problema classico.

Pertanto, la "sottigliezza" inizia già nella fase di progettazione del circuito. Spesso si tratta di un processo a cascata: prima una purificazione grossolana (ad esempio, a base di ammine o ossido di ferro), quindi l'idrogenazione di COS in H2S e quindi una fase finale. È al traguardo che si svolge il dramma principale. Abbiamo provato molto: ossidi di zinco, carbone attivo con impregnazioni speciali, processi come Sulfinol. Ognuno ha le proprie restrizioni su temperatura, umidità e presenza di composti contenenti ossigeno.

Ricordo un incidente in un impianto di conversione del carbone. Il cliente richiedeva una potenza <0,3 ppm per proteggere il catalizzatore del metano. Istituiamo uno schema standard. Va tutto bene finché non iniziano le fluttuazioni di carico pianificate. Con un forte calo delle prestazioni, la temperatura nell'adsorbitore è scesa e lo zolfo ha iniziato a essere rilasciato. Si è scoperto che la cinetica di assorbimento sul materiale selezionato è altamente non lineare in questa finestra di temperatura. Abbiamo dovuto modificare il sistema di riscaldamento/raffreddamento e il circuito di controllo. Una sciocchezza? No, sono proprio queste sfumature a determinare il successo di quello “sottile”. processo.

Pragmatismo delle soluzioni cinesi: adattamento, non copia

Sento spesso che in Cina copiano semplicemente le tecnologie occidentali. Nel nostro campo non è così. Lo prendono come base, ma lo adattano radicalmente alle condizioni locali e all’economia. Ad esempio, la durata dell'assorbente è un parametro critico. I materiali importati possono funzionare più a lungo, ma il loro prezzo è 2-3 volte più alto. I produttori locali hanno imparato a realizzare catalizzatori di idrogenazione e adsorbenti a base di zinco molto validi che, se utilizzati correttamente, forniscono 3-4 anni di funzionamento stabile. Gli aspetti economici del progetto stanno diventando diversi.

Un altro punto è l’atteggiamento nei confronti della rigenerazione. In Occidente spesso vengono progettati cicli completamente rigenerabili. In Cina, soprattutto nelle imprese di medie dimensioni, si può scegliere deliberatamente un assorbente usa e getta o parzialmente rigenerabile se il suo smaltimento è più semplice ed economico rispetto all'organizzazione di un complesso circuito di rigenerazione con trattamento dei flussi di rifiuti. Non si tratta di “arretratezza”, ma di un compromesso ingegneristico basato su un calcolo completo del ciclo di vita dell’impianto.

Prendiamo, ad esempio,Chengdu Yizhi Technology Co.(il loro sito web èhttps://www.yzkjhx.ru). Questo istituto di design, creato da Huaxi Technology, lavora attivamente proprio in questa nicchia. Non vendono solo tecnologia, ma spesso offrono soluzioni ibride. Diciamo, nella prima fase, il vostro collaudato scrubber alle ammine per la pulizia grossolana, e alla fine, uno strato personalizzato di carbone attivo impregnato di un partner locale per catturare i composti solforati organici residui. Questo approccio riduce i costi di capitale. La loro esperienza, accumulata fin dalla sua fondazione nel 2013 con un solido capitale sociale, mostra bene questa specificità: una profonda conoscenza della base delle materie prime dei clienti e la volontà di combinare i metodi.

Attrezzature e hardware: dove risiedono i problemi non evidenti

Parlare di processi chimici è una cosa. Ma il 50% del successo nella pulizia di precisione è dovuto all’attrezzatura corretta. I distributori di liquido negli assorbitori, il sistema di campionamento per l'analisi in linea, persino il materiale dell'ugello: tutto conta. I produttori cinesi di apparecchiature hanno fatto passi da gigante negli ultimi 10 anni. In precedenza c'era un problema con la qualità delle saldature negli apparecchi ad alta pressione, ma ora è stato risolto.

Ma i loro “dolori” restavano. Ad esempio, la corrosione nelle zone di condensa. Dopo la fase di idrogenazione e raffreddamento del gas, potrebbe fuoriuscire condensa con microconcentrazioni di ammoniaca e cianuro: una miscela infernale per l'acciaio inossidabile 304. È necessario depositare leghe più resistenti in zone specifiche, cosa non sempre evidente a priori. In uno dei progetti, dopo soli sei mesi di funzionamento, a causa della corrosione per vaiolatura, è stato necessario sostituire urgentemente il materiale della tubazione nella zona tra lo scrubber e l'adsorbitore fine.

O una storia con analisi. Per controllare il processo a livello di decimi di ppm, è necessario un buon cromatografo o analizzatore online che utilizzi il metodo della fluorescenza UV. Il loro acquisto e la loro manutenzione rappresentano una voce di spesa grave. Molte piccole fabbriche seguono la strada del campionamento periodico e delle analisi di laboratorio. Ciò crea un ritardo nel controllo e l'assorbente potrebbe "scivolare" lo zolfo. Pertanto, la tendenza attuale è verso analizzatori online cinesi più convenienti. La loro precisione potrebbe essere leggermente inferiore, ma l’affidabilità e la velocità di risposta per il controllo operativo sono già sufficienti.

Economia ed ecologia: un equilibrio inevitabile

La pulizia accurata è sempre un compromesso tra costi e risultati. È possibile installare la supertecnologia e raggiungere 0,05 ppm, ma se la fase successiva consiste semplicemente nella combustione del gas in una fornace, ciò non è economicamente giustificato. La pressione derivante dalle normative ambientali è in aumento in Cina, ma varia da provincia a provincia. Pertanto, un sistema viene spesso progettato con un margine in termini di produttività e profondità di pulizia, ma viene messo in funzione per fasi.

Un caso interessante è il riciclaggio o lo smaltimento del materiale assorbente esaurito. Se si tratta di ossido di zinco saturo di zolfo, a volte può essere trasferito alla produzione di acido solforico. Ma la logistica e il contenuto di metalli pesanti diventano ostacoli. Sempre più persone pensano alla rigenerazione in loco, ma anche questa è una spesa in conto capitale. Questo è un ambito in cui ci sarà ancora molta innovazione, magari verso materiali più economici e riciclabili.

Dal punto di vista dei costi operativi, il nemico più grande è il consumo energetico. Pompe per soluzione di ricircolo, riscaldatori per la rigenerazione, compressori: tutto questo? molti. Progetti moderni, compresi quelli menzionatiTecnologia Chengdu Yizhi, sono già concentrati sull'ottimizzazione dei flussi energetici: utilizzo del calore proveniente da altre fasi del processo per la rigenerazione, il recupero energetico. Senza questo oggi è impossibile competere.

Guardando al futuro: integrazione e digitale

Dove sta andando tutto? A mio avviso, la tendenza chiave non è l’invenzione di una tecnologia magica, ma la profonda integrazione delle fasi di purificazione nello schema generale di gassificazione o cokefazione. Quando un impianto di pulizia fine è progettato non come una “scatola” separata, ma come parte di un unico ciclo tecnologico con un sistema di controllo comune. Ciò consente di rispondere in modo più flessibile ai cambiamenti delle materie prime e di ridurre al minimo le perdite di pressione e calore.

La seconda è la digitalizzazione. La semplice raccolta dei dati dai sensori non è più sufficiente. Stanno emergendo modelli predittivi che, sulla base di segni indiretti (ad esempio, il gradiente di temperatura nell'adsorbitore), possono prevedere una “svolta” precoce? zolfo o la necessità di rigenerazione. Ciò consente di sfruttare al massimo la risorsa assorbente ed evitare situazioni di emergenza. Le società di ingegneria cinesi stanno investendo attivamente in tali sviluppi.

E infine, le materie prime. Il carbone è qui per restare, ma la quota di gas proveniente da biomasse e rifiuti è in crescita. La loro composizione in zolfo è ancora più capricciosa. L’esperienza acquisita nella rimozione “sottile” dello zolfo dal classico gas di carbone sarà preziosa per queste nuove direzioni. Quindi, nonostante tutta la complessità e le sfumature, quest'area è lungi dall'essere un servizio di routine, ma un campo di ingegneria in continua evoluzione, dove gli specialisti cinesi non sono stati raggiunti da tempo, ma vanno per la propria strada, offrendo soluzioni pragmatiche a problemi reali. E questa è forse la definizione più accurata di ciò che sta accadendo adesso in quest’area qui.