중국: 테일가스 활용을 위한 신기술? 

“새로운 테일가스 활용 기술”이라는 말을 언제 들어보셨나요? 중국에서는 첫 번째 생각이 다시 마케팅입니다. 모두가 혁신을 외치고 있지만 실제로는 새 포장에 담긴 오래된 PSA(압력 변동 흡착) 또는 멤브레인인 경우가 많습니다. 하지만 지난 5~7년 동안 상황은 정말 달라졌습니다. 혁명이 있었던 것은 아니지만, 이전에 연소되었거나 단순히 배출된 흐름에 대해 최대한 효과가 있는 특정 솔루션이 나타났습니다. 그리고 주요 동인은 생태학 자체가 아니라 엄격한 자원 경제성과 "청정 생산" 정책입니다. 기업이 이러한 비율을 확보하는 것이 수익성이 높아졌습니다.

에서?이어야 합니까? "정확히 어떻게?": 접근 방식의 진화

이전에는 전형적인 이야기가 있었습니다. 설치에는 주로 불순물이 포함된 수소인 테일 가스 흐름이 있었습니다. 프로젝트에 따라 토치나 용광로 연료로 향하게 하세요. 재활용 기술이 있지만 CAPEX가 높아 투자수익률이 의문스럽다. 그리고 모든 것이 멈췄습니다. 이제는 접근 방식이 다릅니다. “어떻게 활용할 수 있을까?”가 아니라, “이 흐름에서 지금 여기에서 가치가 있는 것은 무엇인가?”입니다. 수소? 그런 다음 정제되어 수소처리 등의 공정으로 되돌아갑니다. 탄화수소 C1-C4? 그런 다음 연료 가스로 정제하거나 구성이 허용하는 경우 개별 부분을 분리합니다. 키워드 -통합. 기술은 추상적으로 선택되는 것이 아니라 제품이 기존 공장 레이아웃에 도입되는 특정 지점에 대해 선택됩니다.

다음은 산동에 있는 한 정유소의 실제 사례입니다. 수소가 풍부하지만 압력이 0.3MPa에 불과하고 CO의 양이 적당한 수소화분해기의 흐름이 있었습니다. 기존의 막 방법이나 스윙 흡착은 압력이 낮고 깊은 CO 제거가 필요하기 때문에 그다지 적합하지 않았습니다. 하이브리드 솔루션이 발견되었습니다. 먼저 거친 세척과 압축, 그리고 CO에 대처하는 다층 흡착제를 갖춘 단기 흡착(PSA) 장치의 특수 구성입니다. 수소는 공정으로 다시 들어가고 여전히 칼로리가 높은 폐기물 부분은 플레어가 아닌 보일러용 연료 가스 네트워크로 보내졌습니다. 3년 안에 비용을 지불했습니다. 그러나 여기서 중요한 점은 성공이 초신기술이 아니라 특정 조건에 대한 정밀한 엔지니어링에 있었다는 것입니다. 많은 실패는 정확히 "박스형"을 사용한다는 사실 때문입니다. 해결하고 망치려고 노력하십시오.

종종 간과되는 또 다른 점은 테일 가스 구성의 안정성입니다. 이론적으로 흐름을 특성화하고 샘플을 채취하여 설계합니다. 실제로, 구성은 주요 설치 모드, 원자재, 촉매에 따라 "부유"할 수 있습니다. 기술에 충분한 작동 창이 없으면 문제가 시작됩니다. 제품이 사양을 충족하지 않거나 장비가 코크스됩니다. 완충 탱크를 설치하거나 더 많은 비용을 들여 온라인 분석 및 자동 제어 시스템을 설치해야 합니다. 이는 FEED(설계) 단계에서 고려되지 않으면 프로젝트의 전체 경제성을 소모하는 동일한 "사소한 일"입니다.

기술 동물원: 사이트에서 실제로 작동하는 것

과대 광고를 제쳐두면 오늘날 중국 산업 현장을 지배하는 여러 지역이 있습니다. 첫째, 이는 물론,막 분리대상 성분(동일한 수소)의 부분압이 높은 흐름의 경우. 나중에 논의할 청두의 회사와 같은 중국 멤브레인 제조업체는 큰 진전을 이루었습니다. 그들의 필름은 이미 선택성과 안정성 측면에서 서구 유사품과 경쟁하고 있으며 눈에 띄게 저렴합니다. 그러나 멤브레인은 에어로졸, 중질 탄화수소 및 가소제에 변덕스럽습니다. 따라서 매우 높은 품질의 예비 세척이 필요합니다.

둘째,스윙 사이클 흡착(PSA). 여기에서는 주로 수소 손실을 줄이고 흡착제의 사용 수명을 늘릴 수 있는 제어 알고리즘과 흡착제 설계에 진전이 있습니다. 나는 사이클을 최적화하고 층상 흡착제(분자체 + 활성탄)를 사용하여 다소 더러운 흐름에서 90%의 수소 추출률을 달성하는 시설을 본 적이 있습니다. 그러나 이는 에너지 소모적입니다. 재생을 위해 상당한 양의 연료 가스가 사용됩니다.

그리고 세 번째 트렌드는 -극저온 기술. 이들은 연료 가스뿐만 아니라 고순도의 액체 제품(에탄, LPG)을 얻어야 하는 대규모 흐름에 주로 덜 자주 사용됩니다. CAPEX는 엄청나게 높지만 통합 화학 단지를 건설하는 Shenhua 또는 Sinopec과 같은 거대 기업의 경우 이는 정당합니다. 그들은 탄소 순환을 "폐쇄"하여 꼬리 가스를 열분해를 위한 공급원료로 전환합니다.

그러나 생물학적 방법이나 산업적 규모의 플라즈마 화학 공정에 대해 이야기하기에는 너무 이릅니다. 실험실 샘플이 있고 파일럿 설치도 뉴스에 나오지만 여전히 상업적 신뢰성과 이해 가능한 경제성과는 거리가 멀습니다. 이러한 "다크호스"에 대한 투자는 주로 기업 자체가 아닌 국가 연구 자금을 통해 이루어집니다.

초점 사례: 청두 Yizhi 기술 경험

실제 구현에 관해 이야기하는 맥락에서 경험은 흥미롭습니다.청두 Yizhi 기술 유한 회사(Chengdu Huaxi Chemical Technology의 자회사). 그들의 웹사이트(https://www.yzkjhx.ru)를 디자인 연구소로 자리 매김하는 것이 핵심 단어입니다. 그들은 단지 장비를 판매하는 것이 아니라 전체 사이클 엔지니어링을 수행합니다. 공개 사례를 통해 그들의 전문 분야가 화학 및 정유 분야의 가스라는 것이 분명합니다.

제가 간접적으로 연구할 기회가 있었던 프로젝트 중 하나는 올레핀 생산 공장에서 테일 가스를 회수하는 것이었습니다. 문제는 고전적이었습니다. 주기적으로 연소되는 가변 조성(에틸렌, 에탄, 프로필렌, 수소)의 흐름이었습니다. 표준 솔루션은 별도의 분류 공장을 구축하는 것이지만 이는 시간과 비용이 많이 듭니다. Yizhi 엔지니어들은 수소와 경질 올레핀의 일부를 분리하여 반환하고 에탄이 풍부한 나머지 스트림을 추가 원료로 열분해로로 직접 보내기 위한 예비 막 장치를 갖춘 계획을 제안하고 구현했습니다. 본질적으로 그들은 독립형 단지의 생성을 피하면서 재활용을 주요 프로세스로 구축했습니다.

여기서 가치 있는 것은 무엇입니까? 기술적인 기적이 아니라 시스템적 사고입니다. 그들은 식물을 하나의 유기체로 보았습니다. 등록 자본금 1억 2천만 위안의 디자인 연구소로서, 세부 프로세스 모델링(Aspen HYSYS 등)을 수행하고 표준 솔루션이 아닌 맞춤형 솔루션을 제공하는 능력이 강점입니다. 그들의 포트폴리오에는 PSA와 멤브레인 시스템이 모두 포함되어 있지만 선택은 항상 특정 고객에 대한 기술적, 경제적 계산에 의해 정당화됩니다.

물론 그들에게도 모든 일이 순조롭게 진행되는 것은 아닙니다. 야금 공장에서 코크스 오븐 가스를 활용하기 위한 초기 프로젝트 중 하나에서는 사전 필터가 타르와 먼지로 인해 빠르게 막히는 문제에 직면했습니다. 우리는 즉석에서 세척 시스템을 수정하고 추가 세척 단계를 도입해야 했습니다. 이로 인해 예산이 초과되고 마감일이 지연되었습니다. 그러나 그러한 경험은 전문적인 성장의 일부입니다. 이제는 입구에서 원료의 순도에 대해 보다 보수적인 허용 오차를 설정하고 있다고 확신합니다.

책자에 적혀있지 않은 함정과 교훈

새로운 기술에 관해 이야기할 때 함정을 무시할 수는 없습니다. 무엇보다도 -저농도 경제학. 흐름의 가치 있는 구성 요소가 15~20% 미만이면 프로젝트가 시작되지 않는 경우가 많습니다. 이를 분리하는 데 드는 비용은 제품 비용을 초과합니다. 때로는 전체 정화 시스템을 구축하는 것보다 버너를 현대화하여 가스를 가장 가까운 용광로에서 저칼로리 연료로 직접 사용하는 것이 더 수익성이 높습니다.

두 번째 돌은 인프라입니다. 아름답고 순수한 수소를 분리했다고 가정해 보겠습니다. 그런데 어디에 제출하나요? 발전소에 적절한 압력이나 여유 수용 용량을 갖춘 수소 파이프라인 네트워크가 없는 경우 이 프로젝트는 막대한 추가 투자가 필요하게 됩니다. 종종 최적의 솔루션은 최대한의 정제가 아니라 "충분히 좋은" 제품을 얻는 것입니다. 가장 가까운 소비 지점에서 사용하십시오.

세 번째는 운영비용(OPEX)입니다. 새로운 촉매, 특수 흡착제, 멤브레인 요소 - 이 모든 것에는 고유한 서비스 수명과 교체 비용이 있습니다. 공급과 서비스가 단일 외국 공급업체에 의존하는 경우 이는 큰 위험입니다. 그런데 이것은 중국 현지 제조업체의 발전을 위한 강력한 인센티브입니다. 서비스의 신뢰성과 가용성은 때때로 여권에 따른 효율성의 몇 퍼센트보다 더 중요합니다.

그리고 마지막은 인적 요소입니다. 복합 재활용 공장을 유지 관리해야 합니다. 공장에 숙련된 인력이 없으면 가장 진보된 기술도 유휴 상태로 유지되거나 용량의 절반만 작동하게 됩니다. 성공적인 프로젝트에는 항상 "하드웨어" 공급뿐만 아니라 기술자 및 운영자에 대한 완전한 교육과 세부 규정 작성이 포함됩니다. 이것이 없으면 어떤 혁신도 골칫거리가 됩니다.

앞을 내다보면 바람이 어느 방향으로 불고 있나요?

그렇다면 결론은 무엇입니까? 중국은 테일가스 처리를 위한 마법봉을 발명하지 않았습니다. 그러나 기존 기술의 실용적이고 경제적으로 건전한 구현을 위해 여기에 강력한 생태계가 만들어졌습니다. 동인 - 친환경 정책 개발, 배출 규제 강화, 그리고 더 중요하게는 다음과 같은 현지 엔지니어링 회사 간의 성숙도와 경쟁이 심화되고 있습니다.청두 Yizhi 기술.

내 생각에 미래는 하이브리드 시스템에 속한다. PSA나 멤브레인이 아니라 특정 스트림의 가치를 극대화하기 위해 선택된 두 가지의 조합입니다. 또한 디지털화 뒤에는 실시간 데이터와 예측 분석을 사용하여 원자재 구성이 변화하는 조건에서 재활용 플랜트의 운영 모드를 최적화합니다.

주요 변화는 의식에 있습니다. 테일가스는 점점 더 파괴되어야 하는 폐기물로 인식되고 있습니다. 활용도가 낮은 자원, 잠재적 수입원 또는 최소한 주요 생산의 운영 비용을 줄이는 방법으로 점점 더 인식되고 있습니다. 그리고 이것이 아마도 가장 중요한 '신기술'일 것입니다. - 장비가 아니라 접근 방식에 있습니다. 그리고 우리가 알고 있듯이 기술은 수요를 따릅니다. 그리고 여기의 수요는 분명히 증가하고 있습니다.