중국: 코크스로 가스에서 나오는 수소 - 전망은? 

코크스로 가스에서 나오는 수소는 당연한 아이디어처럼 들리죠? 특히 코크스 화학이 단순한 산업이 아니라 산업 문화의 전체 계층인 중국에서는 더욱 그렇습니다. 하지만 파고들기 시작하면 “당연한 생각?” 사이에 뭔가가 있다는 것을 깨닫게 됩니다. 그리고 실제적이고 비용 효율적이며 안전한 관행은 틈입니다. 많은 사람들은 CO, 황화수소, 타르, 그리고 코크스 오븐 가스가 주로 코크스 공장 자체의 연료라는 사실을 잊어버리고 순수한 수소 흐름과 친환경 인증을 즉시 상상합니다. 이 가스를 제거하는 것은 전체 에너지 생산 시스템을 재구축하는 것을 의미합니다. 아마도 이 역설부터 시작해 볼 가치가 있을 것입니다.

단순한 부산물이 아닌 코크스로 가스의 현실

등의 기관과 협력하여 프로젝트를 진행하고 있습니다.청두 Yizhi 기술 유한 회사(참고로 이곳은 그들의 웹사이트입니다.https://www.yzkjhx.ru- 분리 기술에 대한 유용한 리소스) 야금학자로부터 동일한 요청을 끊임없이 접하게 됩니다. "예, 가스가 있지만 우리가 필요로 하는 만큼 가스가 부족합니까?" 그리고 이것이 핵심 포인트입니다.콜라가스- 단순히 폐기를 기다리는 "폐기물"이 아닙니다. 이것은 코크스 오븐 배터리, 건조 석탄을 가열하고 때로는 증기를 생성하는 데 사용되는 보정된 에너지 캐리어입니다. 그 구성은 약 55-60% H2, 25-30% CH4이고 나머지는 CO, N2, 중질 탄화수소 및 불순물입니다. 초기 발열량은 공정 사이클에 중요합니다.

따라서 수소에 대한 대화는 '어떻게 분리할 것인가'가 아니라 '어떻게 에너지 균형을 보상할 것인가'에서 시작된다. 가스를 가져가면수소, 그 대가로 무언가를 제공해야 합니다. 예를 들어 천연 가스용 용광로를 재건하거나 열 회수를 도입하는 것입니다. 이는 프로젝트 경제성의 일부를 즉시 소모하는 자본 비용입니다. Shanxi의 한 공장에서는 일반 네트워크에서 직접 수소를 선택하기 위한 멤브레인 장치를 설치하려는 시도를 보았습니다. 모든 것이 계산된 것 같지만 석탄 배치를 변경할 때 압력과 가스 구성의 변동을 고려하지 않았습니다. 막은 빠르게 코킹되었고 프로젝트는 동결되었습니다. 경험은 비싸지만 드러납니다.

그리고 구성에 대해 한 가지 더. 주요 3종(H2, CH4, CO) 외에도 나프탈렌, 황화수소, 시안화수소가 있습니다. 압력 사이클 흡착(PSA)이든 멤브레인이든 수소 회수를 위한 모든 설치에는 입구에서 심층적인 다단계 세척이 필요합니다. 그렇지 않으면 촉매가 중독되어 멤브레인이 작동하지 않습니다. 표준 체인: 냉각, 전기집진기, 수지 제거, 탈황. 단순한 "필터 설치"가 아니라 전체 화학 작업장입니다. 그리고 그 가격은 PSA 장치만 생각했던 고객에게 종종 놀라운 일이 됩니다.

기술 교차로: PSA, 멤브레인 또는 다른 것?

중국은 역사적으로 단주기 흡착(SCA)에 더 많은 관심을 기울여 왔습니다. 그 이유는 분명합니다. 기술이 입증되어 99.999% 이상의 순도를 갖는 수소를 얻을 수 있고, 그 과정에서 메탄-수소 분획을 분리할 수 있기 때문입니다. 예를 들어, 이러한 설치는 다음에 의해 설계되고 공급됩니다.청두 Yizhi 기술 유한 회사— Huaxi Technology가 설립한 이 설계 연구소는 가스 분리 분야에서 탄탄한 경험을 갖고 있습니다. 나는 그들의 설치가 작동되는 것을 보았습니다. 그것은 신뢰할 수 있지만 적절한 작동이 필요합니다. 여기서 핵심은 특정 가스 구성에 맞는 흡착제를 올바르게 선택하고 잔류 가스(라피네이트)를 처리하는 능력입니다.

그러나 CCA는 만병통치약이 아니다. 설치는 부피가 크고 에너지 집약적이며(압력을 생성하려면 압축기가 필요함) 밸브를 전환하려면 고품질 자동화가 필요합니다. 가스 흐름이 작은 경우에는 비합리적으로 비용이 많이 들 수 있습니다. 여기서 멤브레인 기술이 활용됩니다. 더 작고 작동하기 쉽지만 뉘앙스가 있습니다. 출력의 수소 순도는 한 번에 99%를 초과하는 경우가 거의 없으며 원료의 압력과 구성에 따라 크게 달라집니다. 예를 들어 석유화학 산업의 수소처리와 같은 많은 응용 분야에서는 이것으로 충분합니다. 그러나 전자제품이나 연료전지에 초순수 수소가 필요한 경우 후속 정제 없이는 불가능합니다.

현재 여러 현장에서 테스트되고 있는 흥미로운 하이브리드 접근법은 막 전처리와 PSA의 조합입니다. 멤브레인은 대량의 수소를 제거하여 더 비싼 흡착 장치의 부하를 줄입니다. 이는 논리적인 것처럼 보이지만 실제로는 역학이 다른 두 시스템의 작동을 동기화하는 데 어려움이 발생합니다. 현재로서는 이는 파일럿 솔루션에 불과합니다. 개인적으로 저는 기술 선택은 항상 필요한 제품 순도, 가용 자본 및 현지 직원의 자격 사이의 절충안이라고 믿는 경향이 있습니다. 때로는 하나의 복잡한 PSA보다 선택성이 다른 두 단계의 멤브레인을 공급하는 것이 더 쉽고 저렴합니다.

이 수소를 어디에 넣을 것인가? 시장 vs. 국내 소비

그래서 우리는 수소를 분리했습니다. 그리고 무엇? 가장 쉬운 방법은 동일한 공장이나 인근 생산 시설에서 사용하는 것입니다. 코크스 산업에는 자체 수소화 공정이 있고, 정유에는 자체 수소처리 공정이 있습니다. 이는 물류와 압축 및 보관 비용을 최소화하는 최선의 선택입니다. 그러나 할당 용량이 현지 요구 사항을 초과하는 경우가 많습니다. 그렇다면 해외시장 진출에 대한 의문이 제기된다.

그리고 여기서 가장 어려운 부분이 시작됩니다. 중국 수소시장은 이제 막 떠오르고 있다. 운송 인프라(파이프라인, 가압식 유조선)가 매우 부족합니다. 200km가 넘는 운송 비용으로 인해 현지에서 생산된 증기 메탄 개질 수소에 비해 제품의 경쟁력이 떨어질 수 있습니다. 그러므로 많은 프로젝트코크스 오븐 가스의 수소오늘날 그들은 코크스 공장 + 정유소 + 화학 기업 등 지역 클러스터 생성과 관련이 있습니다. 지리가 전부입니다.

또 다른 잠재적 소비자는 철강 생산입니다. 코크스를 부분적으로 대체하기 위해 용광로에서 수소를 사용하는 실험이 진행 중입니다. 그러나 이는 아직 초기 단계에 있는 미래의 기술입니다. 보다 현실적인 시나리오는 근처에 해당 생산 시설이 있는 경우 수소를 암모니아나 메탄올 합성에 지시하는 것입니다. 그러나 여기서 우리는 다시 경제성에 반대하게 됩니다. 모든 정화 비용을 고려하더라도 코크스 오븐 가스의 수소 비용은 천연 가스보다 낮습니다. 이것이 그의 주요 트럼프 카드입니다. 그러나 이러한 장점은 근처에 신뢰할 수 있고 안정적인 유통 채널이 있는 경우에만 실현될 수 있습니다.

경제학과 함정: 프레젠테이션에 기록되지 않은 것

타당성 조사에서는 모든 것이 순조롭게 보입니다. 원자재 가격이 저렴하고(가스가 "무료"임) 수소에 대한 수요가 증가하며 "녹색" 가스에 대한 정부 보조금이 지급됩니다. 기술. 현실은 더 가혹합니다. 우선, 그것은? 무료입니까? 원료. 이미 말했듯이 가스 추출은 연료 손실입니다. 우리는 공장에 대한 이 가스의 실제 기회비용을 고려해야 합니다. 때로는 고가의 수소 분리 공장에 투자하는 것보다 코크스로 가스 자체를 인근 공장에 연료로 판매하는 것이 더 수익성이 높은 것으로 밝혀졌습니다.

둘째, 자본비용이다. 청소부터 압축까지 본격적인 복합 단지에는 수천만 달러의 비용이 듭니다. 투자 회수 기간은 변동성이 매우 큰 수소의 최종 가격에 따라 크게 달라집니다. 셋째, 운영비용이다. 흡착제, 막, 황 제거용 시약, 압축 에너지 교체 - 이는 지속적인 현금 유출입니다. 황화수소 함량이 높기 때문에 산화 탈황 단계를 추가로 설치해야 하여 수익성이 모두 저하되는 프로젝트를 봤습니다.

그리고 가장 큰 걸림돌은 안정성입니다. 콜라 생산은 주기적입니다. 배터리 수리를 위한 가동 중단이 계획되어 있고, 석탄 품질에 변동이 있습니다. 가스의 조성과 양은 일정하지 않습니다. 수소 설치는 유연하고 이러한 변동에 저항할 수 있어야 하며 이는 복잡하고 비용이 많이 드는 자동화입니다. 모든 기술 제조업체가 "표준" 제품을 판매할 때 이를 고려하는 것은 아닙니다. 솔루션. 경험청두 Yizhi 기술 유한 회사여기서 가치가 있는 것은 그들의 프로젝트로 판단할 때 코크스 화학 생산의 세부 사항에 깊이 빠져 있고 추상적인 설치를 제공하지 않기 때문입니다.

앞을 내다보세요. 터널 끝에 빛이 있습니까?

모든 어려움에도 불구하고 방향에는 전망이 있습니다. 여러 드라이버가 있습니다. 첫 번째는 '이중 탄소 중립' 정책이다. 중국에서. 이는 우리가 탄소 배출량을 줄일 수 있는 기회를 찾도록 강요합니다.코크스 오븐 가스의 수소저탄소(“녹색?”과 혼동하지 말 것) 수소를 생산하기 위해 부산물을 활용하는 것입니다. 이는 가스를 연소시키거나 정화하지 않고 단순히 연료로 사용하는 것보다 낫습니다. 탄소 배출권 또는 기타 선호 사항이 나타날 수 있습니다.

두 번째 동인은 특정 지역의 수소 에너지 및 이동성 개발입니다. 주요 코크스-화학 생산 능력이 집중되어 있는 산시성 또는 허베이성에 수소 충전소 네트워크가 구축되면 코크스로 가스의 현지 생산이 전략적으로 중요해질 것입니다. 현재로서는 이는 표적화된 계획입니다.

세 번째 요소는 기술적이다. 더 저렴하고 불순물에 강한 막, 더 큰 용량의 흡착제, 효과적인 세척 방법이 등장하고 있습니다. 공정 에너지 소비가 감소됩니다. 이는 경제를 향상시킵니다. 그러나 실무를 바탕으로 한 근본적인 결론은 다음과 같습니다. 성공은 단순히 기술적으로 수소를 추출하는 프로젝트가 아니라, 초기에 사려 깊은 균형과 안정적인 판매를 통해 전체 산업 클러스터의 에너지 및 자원 공급을 위한 포괄적인 계획에 구축된 프로젝트가 성공한다는 것입니다. 이는 단순한 장비 구매가 아닌 복잡한 시스템 작업입니다. 그리고 제가 보기에 중국의 코크스로 가스에서 수소를 얻을 수 있는 주요 전망은 바로 이러한 체계적인 접근 방식에 있는 것 같습니다.