Tiongkok: penghilangan belerang secara halus dari gas batubara? 

Ketika orang berbicara tentang pemurnian sulfur halus di Tiongkok, banyak orang langsung berpikir tentang pabrik kokas besar atau scrubber standar dengan MEA. Namun kenyataannya, khususnya gas batubara, yang di negara kita sering digunakan untuk gas sintesis atau sektor energi, jauh lebih rumit. Kesalahan paling umum adalah berpikir bahwa menaikkan H2S ke 20-30 ppm saja sudah cukup, dan semuanya beres. Dan kemudian mereka bertanya-tanya mengapa katalis pada tahap berikutnya cepat keracunan atau tabung di penukar panas terkorosi. Bukan hanya sebagian besar H2S, tapi juga senyawa sulfur organik yang berbahaya - COS, CS2, merkaptan. Menghapusnya adalah tugas yang sangat berbeda.

Jika tipis, maka akan rusak: spesifikasi gas batubara

Gas batubara bukanlah gas alam; komposisinya adalah “koktail” yang sesungguhnya. Selain CO dan H2 utama, ada apa saja di sana: resin, debu, hidrogen sianida, dan tentu saja belerang dalam berbagai bentuk. Jika kita berbicara tentangpenghilangan belerang halus, maka masalah pertama adalah pra-pembersihan. Jika kotoran berat tidak dihilangkan, zeolit ​​​​atau membran finishing yang mahal akan cepat rusak. Pada salah satu instalasi di Shanxi saya melihat bagaimana mereka mencoba memasang adsorber dengan saringan molekuler segera setelah scrubber. Setelah tiga bulan, sorben berubah menjadi gumpalan karena senyawa poliaromatik dari resin mengendap di atasnya.

Oleh karena itu, pendekatan Tiongkok sering kali dibangun secara bertingkat. Pertama, pembersihan kasar - misalnya, desulfurisasi enzimatik basah atau scrubber kimia untuk menghilangkan sebagian besar H2S. Kemudian pemanasan dan hidrogenasi katalitik untuk mengubah COS dan merkaptan menjadi H2S yang sama. Dan baru kemudian - tahap finishing. Pada tahap akhir inilah kesenangan dimulai.

Di masa lalu, seng oksida sering digunakan. Dapat diandalkan, tetapi hanya untuk volume kecil dan pada suhu rendah. Untuk aliran gas sintesis yang besar, hal ini menjadi sangat mahal karena seringnya penggantian sorben. Sekarang saya semakin mencari proses seperti ituDesulfurisasi Adsorpsi (ADS)pada zeolit ​​atau sorben hibrida yang dipilih secara khusus. Mereka memungkinkan pencapaian kandungan sulfur kurang dari 0,1 ppm, yang sangat penting untuk proses sintesis metanol atau amonia modern.

Pengalaman dan hasil: dari praktik implementasi

Beberapa tahun lalu, kami berpartisipasi dalam modernisasi instalasi di pabrik kimia di Sichuan. Tujuannya adalah untuk memastikan kemurnian gas untuk reformer katalitik baru. Gas batubara lokal setelah gasifikasi mempunyai kandungan H2S yang stabil sebesar 200 ppm ditambah sekitar 50 ppm COS. Sistem pembersihan lama dengan sulfoferit tidak lagi berfungsi. Kami memutuskan untuk memperkenalkan skema gabungan: scrubber enzimatik (cukup murah untuk dioperasikan) + reaktor hidrogenasi + penyerap halus berdasarkan zeolit ​​​​yang dimodifikasi.

Sakit kepala terbesar adalah tahap hidrogenasi. Katalis kobalt-molibdenum memerlukan pemeliharaan suhu yang ketat dan tidak adanya kebocoran oksigen. Penyimpangan sekecil apa pun dan konversi COS turun dari 99% menjadi 80%, membebani penyerap akhir secara berlebihan. Alat analisa tambahan perlu dipasang di outlet reaktor untuk memantau terobosan dengan cepat.

Kami kemudian memesan penyerap akhir dari lembaga khusus -Chengdu Yizhi Technology Co.(omong-omong, situs web mereka,https://www.yzkjhx.ru). Ini adalah spesialisasi mereka - desain dan penyediaan sistem pemurnian gas halus. Mereka mengusulkan pengemasan adsorben non-standar dalam lapisan dengan selektivitas berbeda: lapisan bawah menangkap sisa H2S, lapisan atas ditujukan untuk sejumlah kecil metil merkaptan. Solusinya berhasil, tetapi memerlukan pengaturan waktu siklus adsorpsi/regenerasi yang sangat tepat.

Pilihan teknologi: tidak hanya efisiensi, tetapi juga ekonomi

Di China, saat memilih teknologimenghilangkan sulfur dari gas batubaraSelalu ada pertanyaan sulit mengenai biaya. Anda dapat memasok modul membran ultra-modern atau instalasi PSA, namun belanja modalnya terlalu berat untuk banyak pabrik. Oleh karena itu, mereka sering melakukan kompromi.

Misalnya, untuk gas yang akan dibakar di unit turbin gas, mungkin cukup untuk menaikkan sulfur hingga 10-15 ppm, dan di sini proses oksidasi cair tipe LO-CAT bekerja dengan baik. Pengoperasiannya relatif murah, namun memerlukan pembuangan belerang yang dihasilkan.

Tetapi untuk sintesis kimia, yang membutuhkan sepersepuluh atau bahkan seperseratus ppm, sorben padat tidak dapat digunakan. Tren dalam beberapa tahun terakhir adalah pengembangan sorben dengan kapasitas dinamis tinggi pada tekanan tinggi. Hal ini memungkinkan untuk mengurangi ukuran penyerap. Saya melihat prototipe dari Huaxi Technology (perusahaan induk dari Teknologi Chengdu Yizhi yang disebutkan) - ini adalah material komposit berdasarkan oksida besi dan karbon aktif dengan promotor. Kapasitas yang dinyatakan sangat mengesankan, namun pertanyaannya selalu adalah stabilitas setelah banyak siklus regenerasi.

Namun, regenerasi adalah hal yang berbeda. Paling sering dilakukan dengan gas inert panas atau vakum. Namun jika terdapat hidrokarbon berat di dalam gas, hidrokarbon tersebut dapat berpolimerisasi pada sorben saat dipanaskan, sehingga mengurangi aktivitasnya secara permanen. Mereka terus-menerus berjuang dengan hal ini dengan memilih kondisi desorpsi secara individual untuk komposisi gas tertentu.

Komplikasi dan detail yang tidak jelas

Secara teori semuanya lancar, dalam praktiknya banyak perbedaan. Salah satunya adalah fluktuasi komposisi sumber gas. Ada berbagai jenis batubara; mode gasifikasi bisa “mengambang”. Hari ini gas mengandung belerang 150 ppm, besok 300. Sistem pemurnian harus tahan terhadap lonjakan tersebut. Itu sebabnya proyek sekarang sering kali langsung menyertakan buffer “buffer”. wadah atau jalur cadangan penyerap.

Poin lainnya adalah kontrol. Kromatografi gas tradisional dengan pengambilan sampel yang sering sudah bagus, tetapi ada penundaan. Penganalisis laser online semakin banyak diperkenalkan, yang menampilkan konten H2S dan COS secara real-time. Harganya mahal, namun dapat menghemat jutaan dolar dengan mencegah terobosan sulfur dan keracunan katalis mahal pada tahap berikutnya.

Dan tentu saja, rekamannya. Teknologipembersihan halusmengharuskan operator untuk memahami prosesnya, bukan sekadar menekan tombol. Saya ingat sebuah kasus di mana pada satu instalasi, operator, untuk menghemat uap untuk regenerasi, memperpendek siklus pemanasan. Akibatnya, belerang tidak terserap seluruhnya, sorben dengan cepat kehilangan kapasitasnya, dan penghentian yang tidak terjadwal harus dilakukan untuk penggantian. Pelatihan dan peraturan yang jelas bukanlah birokrasi, namun sebuah kebutuhan.

Ke depan: ke mana arah industri ini

Saat ini upaya utama di Tiongkok tidak ditujukan pada penemuan metode yang benar-benar baru, melainkan pada optimalisasi dan hibridisasi metode yang sudah ada. Tujuannya adalah untuk mengurangi biaya energi untuk proses pembersihan dan meningkatkan keandalan.

Salah satu bidang yang menjanjikan adalah integrasi proses. Misalnya menggabungkan tahap penghilangan belerang dengan penghilangan karbon dioksida dalam satu desain perangkat keras. Saya telah melihat pabrik percontohan yang menggunakan satu reagen yang secara selektif mengikat H2S dan CO2, tetapi kemudian dilakukan pemisahan terpisah. Jika hal ini bisa dibawa ke skala industri, maka ini akan menjadi sebuah terobosan.

Arah lainnya adalah sistem kendali “pintar”. Berdasarkan data dari beberapa sensor dan model prediktif, algoritme dapat memilih mode adsorpsi dan regenerasi yang optimal serta memprediksi sisa umur sorben. Ini bukan lagi fiksi ilmiah; sistem seperti itu mulai diuji di perusahaan besar.

Kembali ke pertanyaan awal: ya,penghilangan sulfur secara halus dari gas batubaradi Tiongkok ini adalah tugas yang sulit namun dapat diselesaikan. Kuncinya adalah memahami gambaran lengkap komposisi gas, memilih teknologi kaskade tanpa “mata rantai lemah?” dan memperhatikan detail operasional. Ini bukanlah area di mana Anda dapat membeli “solusi dalam kotak”. dan lupakan. Ini adalah pekerjaan penuh waktu, keseimbangan antara kimia, teknik, dan ekonomi. Dan dilihat dari banyaknya proyek baru di taman kimia, pekerjaan ini sedang berlangsung dan cukup berhasil.