중국: 에틸렌 테일가스 활용? 

중국에서 에틸렌 테일 가스를 재활용할 때 많은 사람들은 즉시 이를 열분해로 되돌리기 위한 대규모 수소화 공장이나 값비싼 프로젝트를 상상합니다. 그러나 현장의 현실은 종종 훨씬 더 단조롭고 복잡합니다. 주요 문제는 기술 부족이 아니라 특정 공장, 특히 상대적으로 작거나 오래된 생산 시설의 경우 경제적 타당성입니다. 나는 종종 엔지니어들이 "책" 아이디어를 적용하려고 노력하는 것을 봅니다. 가스의 실제 구성, 부하 변동 또는 단순한 장비 공간 부족을 고려하지 않고 결정을 내릴 수 있습니다.

"꼬리"에는 실제로 무엇이 숨겨져 있습니까?

어떤 이유로 종종 간과되기 쉬운 기본부터 시작해 보겠습니다. 에틸렌 테일 가스는 단순한 표준 혼합물이 아닙니다. 그 구성은 특정 열분해 생산의 지문입니다. 에틸렌과 프로필렌 외에도 수소와 메탄부터 아세틸렌, MAPD(메틸 아세틸렌과 프로파디엔), 심지어 미량의 방향족 화합물까지 무엇이든 존재할 수 있습니다. 약 5년 전 제가 접한 한 프로젝트에서 가장 큰 문제는 에틸렌이 아니라 높은 수소 함량이었습니다. 표준 수소화 계획과 추가적인 분리 단계가 필요했습니다.

그렇기 때문에 첫 번째 단계는 항상 카탈로그에서 기술을 선택하는 것이 아니라 가스 구성에 대한 길고 상세한 분석을 선택하는 것입니다. 일회성이 아니라 시간이 지남에 따라 용광로의 모든 작동 모드를 고려합니다. "평균" 구성을 위해 설계된 설치는 최대 부하에 대처할 수 없거나 반대로 최소한의 생산성으로 수익성이 떨어지는 경우가 있었습니다. 이론과 실천이 갈라지는 지점이 바로 이 지점이다.

여기서는 이러한 비표준 솔루션을 전문으로 하는 일부 설계 기관의 접근 방식을 언급할 가치가 있습니다. 예를 들어 Huaxi Technology의 설계 및 연구 부문인 Chengdu Yizhi Technology Co.가 있습니다. 이들의 작업은 완성된 장치의 판매가 아닌 심층적인 감사 및 모델링으로 시작되는 경우가 많습니다. 가장 빠르지는 않지만 이것이 올바른 방법입니다.

수소화: 만병통치약이 아니라 도구

재활용과 관련하여 가장 먼저 생각되는 것은 에틸렌과 프로필렌을 회수하기 위한 촉매 수소화입니다. 기술은 검증됐지만… 키워드는 촉매다. 촉매를 선택하는 것은 예술입니다. 이는 대상 구성 요소(예: 아세틸렌 및 MAPD)에 대해 특별히 선택적이어야 하지만 동시에 에틸렌에 영향을 주지 않고 과열을 유발하지 않아야 합니다. 시설 중 하나에서 우리는 촉매의 빠른 코킹으로 인해 오랫동안 어려움을 겪었습니다. 범인은 원래 분석에서 단순히 "잡히지" 않은 고급 올레핀의 흔적인 것으로 밝혀졌습니다.

또 다른 뉘앙스는 열 제거입니다. 수소화 반응은 발열이 매우 크다. 효과적인 열 제거를 보장하지 않으면 선택적 수소화를 얻을 수 없지만 온도가 급격히 상승하고 반응기에 위험이 있는 모든 것의 완전한 수소화를 얻을 수 있습니다. 중간 냉각 기능을 갖춘 다단계 시스템을 설계해야 했으며 이로 인해 프로젝트 비용이 증가했습니다.

물론 수소 공급원이기도 합니다. 개질 공장에서 얻은 값싼 수소를 가지고 있다면 이상적입니다. 그렇지 않은 경우 구매하거나 대체 계획을 고려해야 합니다. 이는 즉시 경제에 타격을 줍니다. 때로는 자원 효율성의 관점에서 볼 때 이것은 물론 패배이지만, 용광로에서 연소를 위해 테일 가스를 보내는 것이 더 쉽고 저렴하다는 것이 밝혀졌습니다.

대안: 수소화가 유익하지 않은 경우

특별한 구성을 가진 작은 흐름이나 가스의 경우 고전적인 수소화는 대포에서 참새를 쏘는 것과 같을 수 있습니다. 그럼 어쩌지? 우리가 산둥성 공장에 대해 고려한 옵션 중 하나는 귀중한 개별 부품을 분리하는 것이었습니다. 예를 들어, 동일한 현장의 다른 공정(예: 산화에틸렌 또는 스티렌 생산)에 사용하기 위해 흡착 또는 멤브레인을 통해 에틸렌을 농축합니다.

또 다른 방법은 에너지 재활용이다. 그러나 단순히 연소하는 것이 아니라 공정로나 증기 생성을 위한 연료 가스로 사용합니다. 여기서 문제는 불안정한 발열량입니다. 보일러나 화로가 안정적으로 작동하기 위해서는 혼합 또는 조정 시스템이 필요합니다. 우리는 이러한 계획을 구현했는데, 가장 큰 문제는 테일 가스 구성의 변화에 ​​실시간으로 대응해야 하는 자동화와 관련이 있었습니다.

또한 선형 알파 올레핀 생산에 에틸렌이 풍부한 가스를 사용하거나 고밀도 폴리에틸렌의 공급원료로 사용하는 등 보다 이국적인 시도도 있었습니다. 그러나 여기서는 물류, 원자재의 순도 및 주요 폴리머 에틸렌 흐름과의 경쟁에 직면하게 됩니다. 대부분의 경우 이러한 프로젝트는 종이에 남아 있습니다.

경험과 함정: 내부 모습

나는 모든 어려움을 잘 보여주는 한 가지 구체적인 사례를 공유하고 싶습니다. 이는 노후된 에틸렌 단지를 현대화하는 프로젝트였습니다. 임무는 처리장에서 배출되는 테일가스를 활용하는 것입니다. 기술 사양은 처음에 수소화에 대해 만들어졌습니다. 그러나 우리(당시 Chengdu Yizhi Technology Co.의 팀과 협력)가 상세한 분석을 수행했을 때 가스에는 적당량의 불활성 물질(질소, 메탄)이 포함되어 있는 것으로 나타났습니다. 이러한 조성물을 수소화한다는 것은 거대한 밸러스트를 반응기와 압축기를 통해 구동하여 에너지를 낭비하는 것을 의미합니다.

결과적으로 그들은 하이브리드 방식을 제안했습니다. 먼저, 에틸렌과 프로필렌의 선농축을 위한 막분리 공정입니다. 그런 다음 - 이 농축물의 선택적 수소화를 위한 소형 장치입니다. 남은 희박 가스는 연료로 사용되었습니다. 회사 웹사이트yzkjhx.ru유사한 통합 접근 방식을 설명하며 이 경우에는 효과가 있었습니다. 압축 및 원자로 크기에 대한 자본 비용을 줄이고 연료 가스를 절약함으로써 경제적 효과를 얻었습니다.

이 프로젝트의 주요 교훈은 모든 상황에 맞는 단일 솔루션은 없다는 것입니다. 각 사례에는 자체적인 기술 감사가 필요하며 종종 방법의 조합이 필요합니다. 가장 큰 함정은 빠르고 저렴한 솔루션을 얻으려는 공장 관리의 욕구입니다. 하지만 이 분야에서는 빠르고 저렴하다는 것은 일반적으로 '비효율적'을 의미합니다. 또는?장기적으로는 작동하지 않습니까?.

프로세스의 미래와 경제성

업계는 어디로 향하고 있는가? 추세는 최대 통합과 디지털화입니다. 우리는 원자재 구성과 제품의 시장 가치에 따라 실시간으로 재활용 체제를 최적화하는 시스템에 대해 이야기하고 있습니다. 폴리머 에틸렌의 가격이 높으면 시스템은 회수율을 극대화하려고 합니다. 전기를 생산하는 것이 더 수익성이 높으면 에너지 활용 우선 순위로 전환됩니다.

두 번째 추세는 설비의 소형화 및 모듈화입니다. 특히 중소 제조업체의 경우 더욱 그렇습니다. 거대한 자본 구조 대신 신속하게 배포하고 조정할 수 있는 컴팩트하고 거의 컨테이너에 가까운 솔루션이 있습니다. 그런데 Chengdu Yizhi Technology Co., Ltd.는 모회사인 Huaxi Technology의 촉매 및 분리 공정 분야 경험을 활용하여 이러한 개발에 적극적으로 노력하고 있습니다.

결국 에틸렌 테일가스 활용 문제는 기술에 달려 있는 것이 아니라 경제성과 생태학에 달려 있다. 배출 및 탄소 발자국을 줄이려는 규제 당국의 압력이 커지고 있습니다. 수수료 때문에 태우는 비용이 점점 더 비싸지고 있습니다. 따라서 유능한 재활용 시스템에 대한 투자는 더 이상 프리미엄의 문제가 아니라 중기적으로 기업 생존의 문제입니다. 그러나 투자는 화려한 브로셔가 아닌 심층 분석을 바탕으로 현명하게 이루어져야 합니다. 그리고 수십 개의 그러한 프로젝트를 겪은 실무자들의 경험은 매우 귀중한 것으로 나타났습니다.