Cina: hidrogen dari gas oven kokas - prospeknya? 

Hidrogen dari gas oven kokas terdengar seperti ide yang jelas, bukan? Terutama di Tiongkok, di mana kimia kokas bukan hanya sebuah industri, namun merupakan keseluruhan lapisan budaya industri. Namun ketika Anda mulai menggali lebih dalam, Anda menyadari bahwa ada sesuatu di antara “ide yang jelas?” dan praktik nyata, hemat biaya, dan aman – sebuah jurang pemisah. Banyak orang langsung membayangkan aliran hidrogen murni dan sertifikat ramah lingkungan, melupakan CO, hidrogen sulfida, tar, dan fakta bahwa gas oven kokas pada dasarnya adalah bahan bakar untuk pabrik kokas itu sendiri. Menghilangkan gas ini berarti membangun kembali seluruh sistem produksi energi. Mungkin ada baiknya memulai dengan paradoks ini.

Bukan sekadar produk sampingan: realitas gas oven kokas

Mengerjakan proyek bekerjasama dengan institusi sejenisChengdu Yizhi Technology Co.(Omong-omong, ini adalah situs web mereka,https://www.yzkjhx.ru- sumber daya yang berguna tentang teknologi pemisahan), Anda terus-menerus menemukan permintaan yang sama dari ahli metalurgi: “Ya, kami memiliki gas, tetapi kami tidak memiliki cukup gas untuk kebutuhan kami sendiri?” Dan inilah poin kuncinya.gas kokas- bukan “sampah” yang hanya menunggu untuk dibuang. Ini adalah pembawa energi terkalibrasi yang digunakan untuk memanaskan baterai oven kokas, mengeringkan batu bara, dan terkadang menghasilkan uap. Komposisinya sekitar 55-60% H2, 25-30% CH4, sisanya CO, N2, hidrokarbon berat dan pengotor. Nilai pemanasan awal penting untuk siklus proses.

Oleh karena itu, pembicaraan tentang hidrogen tidak dimulai dengan “bagaimana cara mengisolasinya?”, tetapi dengan “bagaimana mengkompensasi keseimbangan energi?”. Jika Anda membawa bensin kehidrogen, Anda perlu menawarkan sesuatu sebagai imbalannya - misalnya, merekonstruksi tungku untuk gas alam atau memperkenalkan pemulihan panas. Ini adalah biaya modal yang langsung menghabiskan sebagian dari keekonomian proyek. Di salah satu pabrik di Shanxi saya melihat upaya memasang unit membran untuk memilih hidrogen langsung dari jaringan umum. Tampaknya semuanya sudah diperhitungkan, tetapi mereka tidak memperhitungkan fluktuasi tekanan dan komposisi gas saat mengganti batch batubara. Selaputnya dengan cepat menjadi kokas dan proyeknya terhenti. Pengalaman itu mahal, tapi membuka wawasan.

Dan satu hal lagi tentang komposisinya. Selain tiga utama (H2, CH4, CO), ada naftalena, hidrogen sulfida, dan hidrogen sianida. Setiap instalasi untuk pemulihan hidrogen - baik itu adsorpsi siklus tekanan (PSA) atau membran - memerlukan pembersihan mendalam dan multi-tahap di saluran masuk. Jika tidak, katalis akan keracunan dan membran akan rusak. Rantai standar: pendinginan, pengendap elektrostatik, penghilangan resin, kemudian desulfurisasi. Ini bukan hanya sekedar “memasang filter”, ini adalah bengkel kimia secara keseluruhan. Dan biayanya sering kali mengejutkan pelanggan yang hanya memikirkan unit PSA.

Persimpangan Teknologi: PSA, Membran atau Yang Lain?

Tiongkok secara historis lebih tertarik pada adsorpsi siklus pendek (SCA). Alasannya jelas: teknologinya telah terbukti, memungkinkan diperolehnya hidrogen dengan kemurnian 99,999% ke atas, dan sekaligus memungkinkan untuk mengisolasi fraksi metana-hidrogen. Instalasi seperti itu, misalnya, dirancang dan dipasok olehChengdu Yizhi Technology Co, Ltd.— lembaga desain yang diciptakan oleh Huaxi Technology ini memiliki pengalaman yang solid dalam pemisahan gas. Saya melihat instalasi mereka beroperasi - mereka dapat diandalkan, tetapi memerlukan pengoperasian yang benar. Poin kuncinya di sini adalah pemilihan adsorben yang tepat untuk komposisi gas tertentu dan kemampuan untuk bekerja dengan gas sisa (rafinat).

Namun CCA bukanlah obat mujarab. Pemasangannya besar, boros energi (kompresor diperlukan untuk menciptakan tekanan), dan memerlukan otomatisasi berkualitas tinggi untuk mengganti katup. Untuk aliran gas yang kecil biayanya bisa sangat mahal. Di sinilah teknologi membran berperan. Mereka lebih kompak dan lebih mudah dioperasikan, tetapi ada perbedaannya: kemurnian hidrogen pada keluaran jarang melebihi 99% dalam satu lintasan, dan sangat bergantung pada tekanan dan komposisi bahan mentah. Untuk banyak aplikasi - misalnya, untuk perawatan hidro di industri petrokimia - ini sudah cukup. Namun jika Anda membutuhkan hidrogen ultra murni untuk elektronik atau sel bahan bakar, Anda tidak dapat melakukannya tanpa pemurnian selanjutnya.

Pendekatan hibrid yang menarik, yang saat ini sedang diuji di beberapa lokasi, adalah kombinasi pretreatment membran dan PSA. Membran menghilangkan sebagian besar hidrogen, mengurangi beban pada unit adsorpsi yang lebih mahal. Hal ini tampaknya logis, tetapi dalam praktiknya timbul kesulitan dalam menyinkronkan pengoperasian dua sistem dengan dinamika berbeda. Untuk saat ini, ini hanyalah solusi percontohan. Secara pribadi, saya cenderung percaya bahwa pilihan teknologi selalu merupakan kompromi antara kemurnian produk yang dibutuhkan, modal yang tersedia, dan kualifikasi personel lokal. Kadang-kadang lebih mudah dan lebih murah untuk menyediakan dua tahap membran selektivitas yang berbeda dari satu PSA kompleks.

Di mana harus meletakkan hidrogen ini? Pasar vs. konsumsi domestik

Jadi kami mengisolasi hidrogen. Dan apa? Cara termudah adalah dengan menggunakannya di pabrik yang sama atau di produksi tetangga. Industri kokas memiliki proses hidrogenasinya sendiri, dan penyulingan minyak memiliki proses hidrotreatingnya sendiri. Ini adalah pilihan terbaik, meminimalkan logistik dan biaya kompresi dan penyimpanan. Namun seringkali kapasitas alokasinya melebihi kebutuhan lokal. Kemudian muncul pertanyaan tentang memasuki pasar luar negeri.

Dan di sinilah bagian tersulit dimulai. Pasar hidrogen di Tiongkok baru saja berkembang. Infrastruktur transportasi (jalur pipa, kapal tanker bertekanan) sangat kurang. Biaya transportasi yang menempuh jarak lebih dari 200 km mungkin membuat produk tersebut tidak kompetitif dibandingkan dengan produksi lokal uap metana yang mereformasi hidrogen. Oleh karena itu, banyak proyekhidrogen dari gas oven kokassaat ini mereka terikat pada penciptaan klaster lokal: pabrik kokas + kilang minyak + mungkin perusahaan kimia. Geografi adalah segalanya.

Konsumen potensial lainnya adalah produksi baja. Eksperimen sedang dilakukan untuk menggunakan hidrogen dalam tanur tinggi untuk menggantikan sebagian kokas. Namun ini adalah teknologi masa depan, yang masih dalam tahap awal. Skenario yang lebih realistis adalah mengarahkan hidrogen untuk mensintesis amonia atau metanol, jika terdapat fasilitas produksi terkait di dekatnya. Namun di sini sekali lagi kita menghadapi masalah ekonomi: harga hidrogen dari gas oven kokas, bahkan dengan memperhitungkan semua biaya pemurnian, lebih rendah dibandingkan dari gas alam. Ini adalah kartu truf utamanya. Namun keunggulan ini hanya dapat terwujud jika terdapat saluran distribusi yang andal dan stabil di dekatnya.

Ekonomi dan jebakan: apa yang tidak tertulis dalam presentasi

Dalam studi kelayakan, semuanya tampak lancar: biaya bahan mentah yang rendah (gas “gratis”), meningkatnya permintaan hidrogen, subsidi pemerintah untuk gas “hijau”. teknologi. Kenyataannya lebih keras. Pertama-tama, ini? Gratis? bahan mentah. Seperti yang saya katakan, ekstraksi gas berarti hilangnya bahan bakar. Kita perlu mempertimbangkan biaya peluang nyata dari gas ini untuk pembangkit listrik. Kadang-kadang ternyata lebih menguntungkan menjual gas oven kokas itu sendiri ke pabrik tetangga sebagai bahan bakar daripada berinvestasi di pabrik pemisahan hidrogen yang mahal.

Kedua, biaya modal. Kompleks yang lengkap - mulai dari pembersihan hingga kompresi - berharga puluhan juta dolar. Payback period sangat bergantung pada harga akhir hidrogen, yang sangat fluktuatif. Ketiga, biaya operasional. Mengganti adsorben, membran, reagen untuk menghilangkan belerang, energi untuk kompresi - ini adalah arus kas keluar yang konstan. Saya melihat sebuah proyek di mana, karena tingginya kandungan hidrogen sulfida, perlu memasang tahap desulfurisasi oksidatif tambahan, yang mematikan semua profitabilitas.

Dan batu sandungan utamanya adalah stabilitas. Produksi kokas bersifat siklus. Ada rencana penutupan untuk perbaikan baterai, dan ada fluktuasi kualitas batu bara. Komposisi dan kuantitas gas tidak konstan. Instalasi hidrogen harus fleksibel dan tahan terhadap fluktuasi tersebut, dan ini merupakan otomatisasi yang rumit dan mahal. Tidak semua produsen teknologi mempertimbangkan hal ini saat menjual produk “standar”. solusi. PengalamanChengdu Yizhi Technology Co.sangat berharga di sini justru karena, dilihat dari proyek mereka, mereka mendalami secara spesifik produksi kokas-kimia, dan tidak menawarkan instalasi abstrak.

Melihat ke depan: apakah ada cahaya di ujung terowongan?

Terlepas dari semua kesulitannya, arahnya memiliki prospek. Ada beberapa driver. Yang pertama adalah kebijakan “netralitas karbon ganda”. di Tiongkok. Hal ini memaksa kita untuk mencari peluang apa pun untuk mengurangi jejak karbon.Hidrogen dari gas oven kokasadalah pemanfaatan produk sampingan untuk menghasilkan hidrogen rendah karbon (jangan disamakan dengan hidrogen “hijau?”). Ini lebih baik daripada membakar gas atau menggunakannya sebagai bahan bakar tanpa pemurnian. Kredit karbon atau preferensi lainnya mungkin muncul.

Pendorong kedua adalah pengembangan energi hidrogen dan mobilitas di wilayah tertentu. Jika jaringan stasiun pengisian hidrogen dibangun di provinsi Shanxi atau Hebei, di mana kapasitas utama bahan kimia kokas terkonsentrasi, maka produksi lokal dari gas oven kokas akan menjadi penting secara strategis. Untuk saat ini, ini adalah inisiatif yang ditargetkan.

Faktor ketiga adalah teknologi. Membran yang lebih murah dan tahan pengotor, adsorben dengan kapasitas lebih besar, dan metode pembersihan yang efektif mulai bermunculan. Konsumsi energi proses berkurang. Hal ini meningkatkan perekonomian. Namun kesimpulan mendasarnya, berdasarkan praktik, adalah: kesuksesan bukanlah proyek yang hanya secara teknis mengekstraksi hidrogen, namun proyek yang pada awalnya dibangun ke dalam skema komprehensif untuk pasokan energi dan sumber daya untuk seluruh klaster industri, dengan keseimbangan yang matang dan penjualan yang dapat diandalkan. Ini adalah tugas sistem yang kompleks, bukan hanya pembelian peralatan. Dan menurut saya, dalam pendekatan sistematis inilah letak prospek utama hidrogen dari gas oven kokas di Tiongkok.