Cina: hidrogen dari gas oven kokas - prospeknya? 

Ketika Anda mendengar “hidrogen dari gas oven kokas?”, banyak orang langsung berpikir tentang proses kuno yang hampir mirip museum. Dan inilah kesalahpahaman utama. Faktanya, ini bukan tentang arkaisme, tetapi tentang bagaimana memberikan kehidupan kedua pada produk sampingan yang jika tidak maka akan terbakar dalam obor. Di Tiongkok, dengan volume produksi kokas yang sangat besar, isu ini telah lama berubah dari teori menjadi praktik – dan sangat kontroversial.

Bukan sekedar aliran sampingan, tapi bahan baku dasar

Selain presentasi yang cantik, kuncinya adalah komposisi dan konsistensi. Gas oven kokas bukanlah gas alam; komposisinya bervariasi tergantung pada jenis batubara, cara kokas, dan bahkan cuaca. Kandungan hidrogen berkisar antara 50% hingga 60%, namun bersamaan dengan itu juga terdapat metana, karbon monoksida, hidrokarbon berat, dan yang terpenting, belerang. Hal pertama yang Anda temui dalam praktik bukanlah “produksi hidrogen”, tetapi pemurnian awal. Hidrogen sulfida, sianida, naftalena - semua ini harus dihilangkan sebelum gas mencapaisatuan adsorpsi. Banyak proyek yang gagal pada tahap ini karena meremehkan biaya persiapan.

Misalnya, di salah satu pabrik tua di Shanxi mereka mencoba memasang pemisah membran segera setelah pembersihan kasar. Idenya adalah kecepatan dan ekonomi. Namun membran tersebut dengan cepat tersumbat oleh sisa resin, dan proyek tersebut mengalami downtime yang lama. Saya harus kembali ke klasik -adsorpsi ayunan tekanan(PSA), tapi dengan pra-cuci yang lebih serius? gas Hal ini menambah biaya modal dan kesulitan operasional. Ternyata bahan baku yang murah tidak membutuhkan persiapan yang murahan.

Dan di sini Anda dapat melihat perbedaan antara perusahaan teknik dan lembaga desain khusus. Penting untuk memahami kimia kokas secara mendalam, dan bukan hanya pemisahan gas. Saya telah melihat proyek di mana jalur proses dibangun dari tungku itu sendiri, dengan mempertimbangkan siklus keluaran gas dan parameter suhunya. Ini sudah merupakan level yang berbeda. Omong-omong, salah satu dari sedikit orang yang secara sistematis bekerja di ceruk sempit ini di Tiongkok adalahChengdu Yizhi Technology Co.(situs web mereka adalahyzkjhx.ru). Mereka tumbuh dari teknologi kimia Huaxi dan, jika dilihat dari portofolio mereka, mereka menangani masalah ini secara komprehensif: mereka tidak hanya menjual unit PSA, namun merancang seluruh siklus mulai dari penerimaan gas hingga produksi hidrogen komersial. Pengalaman mereka adalah bahwa tanpa studi rinci tentang bahan mentah Anda tidak akan melangkah jauh.

Ekonomi: di manakah keuntungannya disembunyikan?

Argumen utama?untuk? - biaya bahan baku yang rendah. Gas sebenarnya gratis, hanya perlu dibuang saja. Tapi ini adalah jebakan bagi investor. Biaya utama adalah investasi modal dalam pemurnian dan pemisahan, dan kemudian dalam kompresi dan penyimpanan hidrogen. Hidrogen murni dari PSA belum menjadi produk. Itu harus disesuaikan dengan kebutuhan konsumenpenyulingan minyak, produksi amoniaatau munculenergi hidrogen.

Di salah satu proyek tempat saya berpartisipasi, semuanya dihitung hingga detail terkecil. Ternyata titik impas sangat bergantung pada dua faktor: stabilitas baterai oven kokas (sehingga tidak ada downtime atau fluktuasi volume gas) dan harga hidrogen alternatif, misalnya dari steam reforming metana. Ketika harga gas alam rendah, seluruh perekonomian 'kokas'? hidrogen runtuh. Namun di Tiongkok, dalam beberapa tahun terakhir, kebijakan telah bergerak ke arah diversifikasi sumber dan mengurangi jejak karbon. Dan di sini hidrogen dari gas produk sampingan mendapat angin kedua - tidak terlalu bersifat ekonomis melainkan bersifat lingkungan dan strategis.

Nuansa lain - apa yang harus dilakukan dengan limbah gas setelah ekstraksi hidrogen? Itu masih memiliki nilai kalori. Cara paling logis adalah mengembalikannya ke sistem energi pabrik untuk memanaskan oven kokas atau menghasilkan uap. Namun hal ini memerlukan integrasi dengan infrastruktur yang ada, dan di pabrik-pabrik tua, modernisasinya merupakan masalah tersendiri. Ternyata menjadi sebuah teka-teki dimana solusi teknis secara langsung mempengaruhi perekonomian.

Garpu teknologi: PSA, membran atau kriogenik?

Mendominasi duniateknologi PSA. Andal, terbukti, memungkinkan Anda memperoleh kemurnian hidrogen hingga 99,999%. Namun instalasinya berukuran besar, memerlukan sistem katup dan otomatisasi yang rumit, serta mahal untuk perawatannya. Pabrikan Tiongkok, termasuk Yizhi Technology yang disebutkan di atas, telah melokalisasi peralatan ini sejak lama, sehingga mengurangi biaya. Tapi Anda tidak bisa menipu fisika - prosesnya bersifat siklus, ada kehilangan hidrogen bersama aliran limbah (hingga 15-25%). Untuk produksi besar, hal ini sudah signifikan.

Pemisahan membran terlihat lebih elegan - kompak, lebih sedikit bagian yang bergerak. Namun, seperti yang telah saya sebutkan, kemurnian gas yang masuk sangat penting. Jika jejak hidrokarbon atau uap aromatik yang lebih tinggi tetap berada dalam gas oven kokas setelah dibersihkan, maka membran akan rusak. Saya telah melihat upaya skema gabungan: pembersihan kasar -> membran (pemisahan sebagian besar hidrogen) -> penyelesaian pada PSA kecil. Secara teori sudah optimal dari segi modal dan biaya operasional. Dalam praktiknya, kerumitan dalam mengelola dua lini teknologi yang berbeda sering kali menghabiskan seluruh penghematan.

Pemisahan kriogenik dilakukan untuk volume yang sangat besar dan kasus-kasus ketika perlu untuk memisahkan tidak hanya hidrogen, tetapi juga, misalnya, etilen. Untuk kimia kokas standar, hal ini sering kali berlebihan. Kesimpulan? Tidak ada solusi universal. Pemilihan teknologi selalu merupakan kompromi antara kemurnian bahan mentah, volume yang dibutuhkan dan kemurnian produk, serta kesiapan pelanggan untuk pengelolaan yang lebih kompleks.

Kasus dari praktik: masalah yang tidak jelas terlihat pada gas “kering”.

Saya ingin berbagi satu kegagalan yang tidak begitu jelas, yang menggambarkan dengan baik spesifikasi bahan mentahnya. Setelah keberhasilan memulai pabrik PSA di salah satu pabrik di Hebei, penurunan produktivitas secara bertahap dimulai setelah beberapa bulan. Tekanan, suhu - semuanya normal, adsorbennya segar. Kami mencari alasannya untuk waktu yang lama. Ternyata pada musim hujan kelembaban batubara yang disuplai untuk kokas meningkat. Hal ini, pada gilirannya, mempengaruhi komposisi gas oven kokas: kandungan hidrogennya sedikit menurun dan kandungan CO meningkat. Namun yang terpenting adalah iklim mikro di bengkel berubah, dan lebih banyak kelembapan atmosfer yang masuk ke sistem pengolahan gas.

Adsorben dalam unit pengeringan pra-PSA dirancang untuk kondisi standar, dan kelembapan tambahan ini tidak cukup. Akibatnya, gas mentah masuk ke kolom PSA, dan kelembapan mulai “meracuni?” adsorben zeolit ​​​​bertanggung jawab untuk pemurnian hidrogen yang halus. Masalahnya diselesaikan bukan dengan mengganti adsorben yang mahal, namun dengan memperbaiki sistem pengeringan saluran masuk dan merevisi peraturan tergantung musim. Agak? Di atas kertas - ya. Dalam praktiknya, ada waktu henti selama berminggu-minggu dan banyak sekali produk yang hilang. Ini adalah “praktik” yang sama yang tidak ada dalam buku teks.

Di mana menjualnya? Pasar menentukan kemurnian

Mendapatkan hidrogen adalah setengah dari perjuangan. Itu perlu dijual. Dan di sini muncul pertanyaan tentang kemurnian. Untuk hydrotreating di kilang, 99,9% seringkali sudah cukup. Namun untuk menggerakkan sel bahan bakar atau elektronik, diperlukan kemurnian pada tingkat 99,999% atau lebih tinggi, dengan kontrol ketat terhadap CO, yang merupakan racun bagi katalis. Gas oven kokas, bahkan setelah pemurnian paling canggih sekalipun, selalu membawa risiko pengotor hidrokarbon tertentu.

Oleh karena itu, sebagian besar proyek yang ada di China ditujukan khusus untuk konsumen industri di dekat pabrik – kilang atau pabrik kimia yang sama. Membangun infrastruktur untuk mengangkut hidrogen terkompresi atau cair adalah cerita yang berbeda dengan laba atas investasi yang masih meragukan. Prospeknya terlihat dalam penciptaan klaster lokal: pabrik kokas - produksi hidrogen - perusahaan konsumen terdekat. Hal ini mengurangi risiko dan biaya logistik.

Menariknya, beberapa perusahaan, misalnya, Chengdu Yizhi Technology Co., Ltd., yang diposisikan sebagai lembaga desain dengan modal terdaftar 120 juta yuan, menawarkan solusi siap pakai, termasuk analisis pasar potensial. Ini adalah pendekatan yang tepat, karena tanpa mengetahui kepada siapa dan berapa harga Anda akan menjual hidrogen, instalasi yang paling berteknologi maju pun akan menjadi beban.

Hasil: prospeknya ada, tetapi prospeknya biasa-biasa saja

Jadi, apakah ada prospeknya? Pastinya ya. Namun hal ini bukanlah terobosan teknologi “ramah lingkungan” di masa depan, melainkan solusi pragmatis dan hemat sumber daya untuk industri raksasa yang sudah ada. Penggeraknya bukanlah tren hidrogen, namun standar lingkungan yang ketat (larangan pembakaran gas terkait) dan kelayakan ekonomi dari pembuangan limbah.

Potensi utama terletak pada integrasi. Tidak dalam konstruksi individu?hidrogen? bengkel, dan dalam modernisasi mendalam seluruh proses kokas-kimia dengan vektor hidrogen sebagai salah satu area produknya. Hal ini memerlukan investasi dan kompetensi yang besar, yang tidak dimiliki semua orang.

Secara pribadi, saya melihat hal ini dengan optimisme yang hati-hati. Teknologi ini bukanlah hal baru, kelemahannya sudah diketahui. Keberhasilan proyek ini tidak akan ditentukan oleh pilihan antara PSA atau membran, tetapi oleh kualitas teknik, kedalaman pengembangan basis bahan mentah, dan perhitungan ekonomi yang bijaksana yang memperhitungkan segalanya - hingga kadar air musiman batubara. Ini bukan bidang untuk amatir. Ini adalah pekerjaan bagi mereka yang memahami kimia kokas dari dalam dan siap memecahkan masalah yang kompleks dan tidak standar. Dan untungnya, sudah ada pemain seperti itu di pasar.