Cina: utilizzo del gas di coda dell'etilene? 

Quando si tratta di riciclare il gas di coda dell’etilene in Cina, molte persone immaginano immediatamente impianti di idrogenazione su larga scala o progetti costosi per riportarlo alla pirolisi. Ma la realtà sul campo è spesso molto più prosaica e complessa. Il problema principale non è la mancanza di tecnologia, ma la sua fattibilità economica per un particolare impianto, soprattutto quando si tratta di impianti di produzione relativamente piccoli o vecchi. Vedo spesso ingegneri che cercano di applicare le idee dei "libri". decisioni senza tener conto della reale composizione del gas, delle fluttuazioni del carico o della semplice mancanza di spazio per le apparecchiature.

Cosa è veramente nascosto nelle "code"?

Cominciamo dalle basi, che per qualche motivo spesso vengono trascurate. Il gas di coda dell'etilene non è solo una miscela standard. La sua composizione è l'impronta digitale di una particolare produzione di pirolisi. Oltre all’etilene e al propilene, potrebbe esserci qualsiasi cosa, dall’idrogeno e metano all’acetilene, al MAPD (metilacetilene e propadiene) e persino tracce di sostanze aromatiche. In un progetto in cui mi sono imbattuto circa cinque anni fa, il problema principale non era nemmeno l’etilene, ma l’alto contenuto di idrogeno, che era “confuso?” schemi di idrogenazione standard e richiedevano una fase di separazione aggiuntiva.

Ecco perché il primo passo non dovrebbe essere sempre la scelta di una tecnologia da un catalogo, ma un'analisi lunga e dettagliata della composizione del gas. Non una volta, ma nel tempo, tenendo conto di tutte le modalità operative dei forni. È successo che un'installazione progettata per una composizione “media” semplicemente non riusciva a far fronte ai carichi di punta o, al contrario, diventava non redditizia con una produttività minima. Questo è proprio il punto in cui la teoria diverge dalla pratica.

Qui vale la pena menzionare l'approccio di alcuni istituti di progettazione specializzati in tali soluzioni non standard. Ad esempio, Chengdu Yizhi Technology Co., che è la divisione di progettazione e ricerca di Huaxi Technology. Il loro lavoro spesso inizia con un audit e una modellazione approfonditi e non con la vendita del dispositivo finito. Questo è il modo giusto, anche se non il più veloce.

Idrogenazione: non una panacea, ma uno strumento

Quando si parla di riciclo, il primo pensiero è l’idrogenazione catalitica per recuperare etilene e propilene. La tecnologia è collaudata, ma... La parola chiave è catalizzatore. Selezionare un catalizzatore è un'arte. Deve essere selettivo specificamente per i nostri componenti target (ad esempio, acetilene e MAPD), ma allo stesso tempo non influenzare l'etilene e non causare surriscaldamento. In una delle installazioni abbiamo lottato a lungo con la rapida cokefazione del catalizzatore. Si è scoperto che il colpevole erano tracce di olefine superiori, che semplicemente non erano state “catturate” nell’analisi originale.

Un'altra sfumatura è la rimozione del calore. La reazione di idrogenazione è altamente esotermica. Se non si garantisce un'efficace rimozione del calore, si può ottenere non un'idrogenazione selettiva, ma un'idrogenazione completa di tutto, con un forte aumento della temperatura e un rischio per il reattore. È stato necessario progettare sistemi multistadio con raffreddamento intermedio, il che, ovviamente, ha aumentato il costo del progetto.

E, naturalmente, una fonte di idrogeno. L’ideale sarebbe avere il proprio idrogeno a basso costo proveniente dagli impianti di reforming. In caso contrario, devi prendere in considerazione l'acquisto o schemi alternativi. Ciò colpisce immediatamente l’economia. A volte risulta più semplice ed economico dirigere il gas di coda per la combustione nei forni, anche se dal punto di vista dell'efficienza delle risorse questa è, ovviamente, una sconfitta.

Alternative: quando l'idrogenazione non è vantaggiosa

Per piccoli flussi o gas con una composizione speciale, l'idrogenazione classica può essere come sparare ai passeri da un cannone. E allora? Una delle opzioni che abbiamo preso in considerazione per l'impianto nella provincia di Shandong era la separazione dei singoli componenti di valore. Ad esempio, la concentrazione dell'etilene mediante adsorbimento o membrane da utilizzare in altri processi nello stesso sito (ad esempio, nella produzione di ossido di etilene o stirene).

Un altro modo è il riciclaggio dell’energia. Ma non solo in torcia, ma utilizzandolo come gas combustibile per forni di processo o per la generazione di vapore. Il problema qui è il potere calorifico instabile. Affinché una caldaia o un forno funzioni stabilmente, è necessario un sistema di miscelazione o regolazione. Abbiamo implementato uno schema del genere e il principale grattacapo era associato all'automazione, che doveva rispondere in tempo reale ai cambiamenti nella composizione del gas di coda.

Ci sono stati anche tentativi più esotici, come l’uso di gas arricchito di etilene nella produzione di alfa olefine lineari o come materia prima per polietilene ad alta densità. Ma qui ci si scontra con la logistica, la purezza delle materie prime e la concorrenza con il flusso principale del polimero etilene. Molto spesso tali progetti rimanevano sulla carta.

Esperienza e insidie: uno sguardo dall'interno

Vorrei condividere un caso specifico che illustra bene tutte le difficoltà. Si trattava di un progetto per modernizzare un vecchio complesso di etilene. Il compito è utilizzare il gas di coda dell'impianto di trattamento. Inizialmente le specifiche tecniche erano relative all'idrogenazione. Ma quando noi (ho poi lavorato con un team della Chengdu Yizhi Technology Co.) abbiamo condotto un'analisi dettagliata, si è scoperto che il gas contiene una quantità indecente di inerti (azoto, metano). Idrogenare una composizione del genere significa far passare enormi zavorre attraverso il reattore e i compressori, sprecando energia.

Di conseguenza, hanno proposto uno schema ibrido. Innanzitutto, la separazione a membrana per la preconcentrazione di etilene e propilene. Quindi - un'unità compatta per l'idrogenazione selettiva di questo concentrato. Il rimanente gas magro veniva utilizzato come carburante. Sito web aziendaleyzkjhx.rudescrive approcci integrati simili e in questo caso ha funzionato. L'effetto economico è stato ottenuto riducendo i costi di capitale per la compressione e le dimensioni del reattore, nonché risparmiando gas combustibile.

La lezione principale di questo progetto: non esiste una soluzione valida per tutti. Ogni caso richiede il proprio audit tecnologico e, spesso, una combinazione di metodi. L'insidia più grande è il desiderio della direzione dell'impianto di ottenere una soluzione rapida ed economica. Ma in questo settore, veloce ed economico di solito significa ?inefficace? oppure "non funziona a lungo termine".

Il futuro e l’economia del processo

Dove sta andando il settore? La tendenza è la massima integrazione e digitalizzazione. Parliamo di sistemi che ottimizzano il regime di riciclo in tempo reale a seconda della composizione delle materie prime e del valore di mercato dei prodotti. Se il prezzo del polimero etilene è elevato, il sistema cercherà di massimizzarne il recupero. Se fosse più redditizio produrre elettricità, si passerebbe alla priorità dell’utilizzo dell’energia.

La seconda tendenza è la miniaturizzazione e la modularizzazione degli impianti. Ciò è particolarmente vero per i produttori medi e piccoli. Invece di gigantesche strutture di capitale, esistono soluzioni compatte, quasi container, che possono essere rapidamente implementate e adattate. A proposito, Chengdu Yizhi Technology Co., Ltd. sta lavorando attivamente a tali sviluppi, utilizzando l'esperienza del suo istituto madre Huaxi Technology nel campo dei processi di catalisi e separazione.

In definitiva, la questione dell’utilizzo del gas di coda dell’etilene non dipende dalla tecnologia, ma dall’economia e dall’ecologia. La pressione da parte dei regolatori per ridurre le emissioni e l’impronta di carbonio è in aumento. Sta semplicemente diventando più costoso da bruciare a causa delle tariffe. Pertanto, investire in sistemi di riciclaggio competenti non è più una questione di premio, ma una questione di sopravvivenza aziendale a medio termine. Ma gli investimenti devono essere intelligenti, basati su analisi approfondite e non su brochure fantasiose. E qui l'esperienza dei professionisti che hanno seguito dozzine di progetti simili risulta inestimabile.