중국: 코크스로 가스를 정화하는 새로운 기술? 

언제 '신기술'이라는 말을 듣나요? 이 분야에서 저는 즉시 묻고 싶습니다. "새로운" 것으로 간주되는 것은 정확히 무엇입니까? 많은 사람들은 특히 처음에는 나노막이나 플라즈마 처리와 같은 혁신적인 것을 상상합니다. 그러나 실제로 코크스 화학, 특히 규모가 큰 중국에서는 "새로운?" 흔히 이는 처음부터 새로운 발명을 의미하는 것이 아니라 이미 알려진 프로세스의 심층적인 현대화와 스마트한 통합을 의미합니다. 여기서 주요 동인은 가스 순도뿐만 아니라 에너지 효율성, 모든 구성 요소(특히 황화수소 및 시안화수소)의 재활용, 그리고 물론 매년 더욱 엄격해지고 있는 엄격한 환경 기준이라는 복잡한 문제입니다. 자본 및 운영 비용을 고려하지 않고 "고도의 정화"만을 추구하는 것은 실수입니다. 초효율 스크러버를 도입한 프로젝트를 본 적이 있지만 엄청난 시약 소모나 설비 유지 관리의 어려움으로 인해 설비가 유휴 상태였습니다. 핵심은 기술이 발전할 뿐만 아니라 지속적인 주기에서 비용 효율적이고 신뢰할 수 있어야 한다는 것입니다.

암모니아수에서 복잡한 촉매 시스템까지: 접근 방식의 진화

돌이켜 보면 오랫동안 중국에서 이 장르의 고전은 동일한 AS 사이클인 암모니아수를 기반으로 한 방법이었습니다. 작동하고 테스트를 거쳤지만 고유한 문제점이 있습니다. 장비 부식, 침전물 형성, 티오시안산암모늄과 같은 부산물 처리로 인해 두통이 발생합니다. 이제 단순히 '중립화?'에서 벗어나는 것이 추세입니다. 귀중한 성분을 선택적으로 추출합니다.코크스 가스 정화더 이상 값비싼 품목이 아니며 가치 사슬의 연결 고리가 됩니다. 예를 들어, 황 원소를 생성하기 위한 황화수소 추출이나 더 유망한 황산을 동일한 화학 사이클의 요구에 따라 현장에서 직접 추출합니다.

지난 5~7년 동안 제가 관찰한 가장 흥미로운 변화 중 하나는 특히 HCN 및 잔류 유기 화합물 제거를 위한 촉매 산화 방법의 적극적인 도입입니다. 복잡한 공식을 다루지는 않겠지만 중요한 점은 특정 온도에서 특수 촉매를 사용하면 이러한 유해한 불순물이 연소되어 CO2, N2 및 물로 분해된다는 것입니다. 여기서 중요한 문제는 촉매의 활성(이는 달성 가능)이 아니라 안정성과 다른 가스 성분에 의한 중독에 대한 저항성입니다. 저는 산시(Shanxi)에서 파일럿 플랜트를 보았는데, 입구의 수지와 먼지 함량의 변동으로 인해 촉매층이 소결되어 명시된 3년이 아닌 6개월 만에 활성을 잃었습니다. 우리는 사전 청소 시스템을 근본적으로 수정해야 했습니다.

제 생각에는 지금 가장 실용적인 방법은 예비 기계적 및 화학적 세척과 최종 촉매 재연소의 조합입니다. 이것은 일종의 "마법"이 아닙니다. 기술, 즉 기술 체인. 그건 그렇고, 현재 많은 중국 엔지니어링 회사는 이러한 복잡한 "턴키" 솔루션을 제공하고 있습니다. 그들은 설계, 장비 공급, 시운전을 담당합니다. 예를 들어청두 Yizhi 기술 유한 회사(그들의 웹사이트는https://www.yzkjhx.ru). 이것이 그들의 프로필입니다 - 특히 코크스 및 화학 산업에서의 설계 및 구현입니다. 그건 그렇고, 그들은 단순한 장비 판매자가 아니라 특정 생산에 대한 진지한 연구 및 적응 작업을 의미하는 Huaxi 기술을 기반으로 만들어진 연구소입니다.

먼지, 수지, 벤젠 탄화수소: 청소는 어디서 시작되나요?

1차 가스 처리 문제가 해결되지 않으면 심층 청소에 대한 대화는 의미가 없습니다. 코크스 오븐 배터리 배출구의 코크스 가스는 먼지, 타르 방울, 나프탈렌이 혼합된 폭발성 혼합물입니다. 고가의 시약을 가지고 촉매 위에 바로 넣거나 흡수체에 다 넣으면 끝이에요. 따라서 첫 번째이자 필수 단계는 전기 집진기와 모든 종류의 스크러버 포수입니다. 여기서는 모든 것이 표준인 것 같습니다. 그러나 뉘앙스는 세부 사항에 있습니다.

예를 들어, 수지 수집의 효율성. 오래된 사이클론과 원심 스크러버는 특히 미세한 부분에 잘 대처하지 못합니다. 요즘은 정전레진트랩(TEC)을 설치하는 경우가 많습니다. 그것은 좋지만 가스 온도의 완벽한 제어가 필요합니다. 가스 온도가 수지의 이슬점 아래로 떨어지면 전극 문제가 시작됩니다. 허베이에 있는 한 공장에서는 TES 앞의 열 교환기 고장으로 인해 온도가 떨어지고 수지가 침전 전극에 직접 응축되기 시작하여 단락이 발생하고 일주일 동안 가동 중단이 발생했다는 이야기가 있었습니다. 우리는 긴급하게 이중화 히터를 추가로 설치해야 했습니다.

또 다른 포인트는 벤젠탄화수소의 제거이다. 물론 귀중한 제품으로 추출되지만 심층 정제 단계 전에 최대한 완벽하게 추출하는 것이 중요합니다. 벤젠 증기는 또한 많은 촉매에 독이 되기 때문입니다. 여기서 기술은 오일 흡수부터 활성탄 흡착까지 다양합니다. 선택은 용량과 필요한 추출 정도에 따라 달라집니다. 저는 진공 재생을 이용한 흡착 기술이 소규모 설치에서 규모에 비해 매우 효율적이고 콤팩트하게 성공적으로 사용되는 방법을 보았습니다.

황화수소와의 전쟁: 모노에탄올아민에서 습식 촉매작용까지

황화수소가 주요 적입니다. 여기의 무기고는 엄청납니다. 전통적인 아민 정제(MEA, DEA)는 특히 높은 수준의 정제(최대 20-50 mg/m3)가 필요한 경우 여전히 널리 사용됩니다. 그러나 단점은 아민 재생을 위한 높은 에너지 소비와 아민 분해를 유발하는 HCN 및 COS의 존재에 대한 민감성입니다. 따라서 이제 그들은 종종 결합의 길을 택합니다.

소위습식 촉매 산화 방식. 본질적으로 이는 철 또는 기타 금속을 기반으로 한 촉매가 있는 상태에서 액상에서 HCN 및 H2S의 산화입니다. 그런데 이 기술은 새로운 것은 아니지만 중국 엔지니어들은 이를 크게 개선하여 촉매 용액의 안정성을 높이고 재생 시스템을 단순화했습니다. 가장 큰 장점은 황화수소와 시안화수소를 동시에 제거하여 예를 들어 티오시안산암모늄 또는 황산암모늄을 부산물로 얻을 수 있다는 것입니다. 경제는 즉시 더욱 매력적이게 됩니다.

실제로 저는 이 방법의 성공 여부가 이전 단계의 가스 준비 품질에 크게 좌우된다는 사실에 직면했습니다. 가스에 수지성 물질이나 먼지가 많이 남아 있으면 "막히게" 됩니까? 촉매 용액이 거품을 형성하여 효율이 감소합니다. 따라서 이러한 시스템을 구현하려면 항상 하나의 장치를 교체하는 것이 아니라 전체 가스 정화 체인에 대한 철저한 감사가 필요합니다. 이는 제가 처음에 말씀드렸던 통합적 접근 방식의 문제와 관련이 있습니다.

시안화수소: 눈에 보이지 않지만 교활함

HCN은 종종 이차적으로 기억되지만 헛된 것입니다. 이는 강력한 독일 뿐만 아니라 많은 기술적 문제의 원인이기도 합니다. 이는 장비 부식(특히 응축 영역)을 유발하고 촉매를 오염시키며 폐수 처리를 복잡하게 만듭니다. 전통적인 방법은 알칼리성 세정기에서 흡수되어 시안화나트륨 또는 시안화철을 생성하는 것입니다. 그러나 이러한 제품의 시장은 제한되어 있으며 추가 처리 또는 폐기는 별도의 골칫거리입니다.

요즘에는 기체상에서 직접 HCN을 파괴하는 방법에 점점 더 많은 관심이 쏠리고 있습니다. 예를 들어, 제올라이트 또는 산화알루미늄 촉매에 대한 동일한 촉매 가수분해입니다. HCN은 수증기가 있을 때 NH3와 CO로 분해됩니다. 이 기술은 효과적이지만 촉매 독으로부터 가스를 사전에 매우 주의 깊게 정화해야 합니다. 게다가 생성된 암모니아는 어딘가에서 처리되어야 하며, 이는 시스템 전체로 돌아가게 합니다.

흥미로운 사례는 랴오닝성 공장의 현대화 과정이었습니다. 그곳에서 그들은 포괄적인 방식으로 문제를 해결했습니다. H2S와 HCN의 공동 제거를 위한 습식 촉매 산화 장치를 설치했으며, 용액에 형성된 티오시안산 암모늄을 농축하여 화학 산업의 상용 제품으로 판매했습니다. 이것이 전체 청소 시스템에 대한 비용을 지불했다고는 말할 수 없지만 운영 비용이 크게 절감되었습니다. 그러한 결정은 바로 다음과 같은 디자인 연구소의 업무 정신에 따른 것입니다.청두 Yizhi 기술 유한 회사내 생각에 그들의 강점은 프로세스를 고립된 것이 아니라 공장 생산 회로의 일부로 본다는 것입니다. 등록 자본금 1억 2천만 위안은 이러한 복잡한 프로젝트를 시행할 수 있는 심각한 기회를 나타냅니다.

마무리 연마 및 제어: 추세가 향하는 곳

유황과 시안화물을 세척하는 주요 단계 후에 최종 "연마" 문제가 자주 발생합니다. 가스 – 잔류 미량의 불순물, 유기 증기, 냄새 제거. 여기에서는 활성탄에 대한 흡착 기술(때때로 특수 시약이 함침됨)이 사용되거나 점점 더 소형 원자로에서 열 또는 촉매 재연소가 사용됩니다.

이는 민감한 시설에서 연료로 사용되거나 도시 네트워크에 공급되는 가스의 경우 특히 그렇습니다. 통제가 핵심이 됩니다. 최신 시스템에는 H2S 및 O2뿐만 아니라 HCN, NH3 및 일반 유기 화합물에 대한 연속 가스 분석기가 장착되어 있습니다. 데이터는 자동화된 공정 제어 시스템으로 흘러들어가 스크러버의 작동 모드와 시약의 투여량을 실시간으로 조정할 수 있습니다.

제가 보는 주요 트렌드는 디지털화와 '지성화'인가요? 청소 장치. 우리는 "인공 지능"에 대해 이야기하는 것이 아니라 모델링 및 센서 데이터를 기반으로 프로세스를 최적화하고 유지 관리 필요성(예: 촉매 교체 또는 스크러버 세척)을 예측하는 고급 제어 시스템에 대해 이야기하고 있습니다. 이는 하드웨어 솔루션 자체를 테스트한 후의 다음 논리적 단계입니다. 시약과 에너지를 절약하고 수리 간 마일리지를 늘리는 것이 바로 이 최적화가 제공하는 것입니다. 언급된 엔지니어링 회사를 포함한 중국 기술 공급업체는 장비뿐만 아니라 관리 시스템과 함께 기술을 제공하면서 이 분야를 적극적으로 개발하고 있습니다.

결론 대신: 정말 '새로운'이란 무엇입니까??

그렇다면 오늘날 중국에서는 궁극적으로 무엇을 신기술이라고 부를 수 있을까요? 이것은 단지 하나의 선정적인 설정이 아닙니다. 첫째, 이는 고전적 방법(촉매 + 흡수 + 산화)의 심층적인 현대화 및 혼성화입니다. 둘째, 정화와 재활용, 부산물 생산 사이에는 엄격한 연관성이 있어 전체 공정의 경제성을 변화시킵니다. 셋째, 이는 모든 상호 영향을 고려하여 예비, 본세척, 최종 세척을 하나의 전체로 설계하는 통합적이고 체계적인 설계 접근 방식입니다.

그리고 아마도 가장 중요한 것은 적응성일 것입니다. 보편적인 해결책은 없습니다. Shanxi의 거대한 코크스 공장에서 훌륭하게 작동하는 것은 소규모 공장에서는 엄청나게 비싸고 복잡할 수 있습니다. 따라서 성공적인 구현은 항상 소스 가스, 플랜트 기능, 최종 제품 요구 사항 및 환경 규정에 대한 심층적인 분석을 기반으로 합니다. 이것이 바로 Chengdu Yizhi Technology와 같은 회사의 전문가들이 영업사원이 아닌 기술 파트너로서 행동하고 있는 것으로 보입니다. 이는 아마도 현대 접근 방식의 주요 차이점일 것입니다. 판매되는 장비는 아니지만 주어진 예산 내에서 가스 순도가 보장되는 결과입니다. 그리고 이 결과 뒤에는 기계부터 촉매 작용, 자동화까지 다양한 솔루션이 숨어 있습니다.