Tiongkok: pemanfaatan gas etilen, teknologi? 

Ketika orang berbicara tentang pemanfaatan gas yang mengandung etilen di Tiongkok, banyak yang langsung membayangkan pabrik pirolisis raksasa di kompleks petrokimia baru. Namun kenyataan yang ditemui dalam praktik sering kali lebih kompleks. Tantangan utamanya bukan terletak pada skalanya, melainkan pada keragaman sumber dan komposisinya. Ini bukan hanya gas dari pabrik pirolisis, yang konsentrasi etilennya tinggi, tetapi juga aliran samping dari perengkahan katalitik, gas buang dari berbagai proses di mana etilen dapat diencerkan dengan fraksi etana-propilena, metana, dan hidrogen. Dan di sinilah kesenangan dan terkadang sakit kepala dimulai: bagaimana cara mendapatkan nilai dari “koktail” seperti itu? dibenarkan secara ekonomi.

Dari teori ke “kondisi lapangan”: hal yang sering diabaikan

Di buku teks semuanya terlihat harmonis: pilih, bakar, ubah. Faktanya, ketika Anda tiba di lokasi, katakanlah, di salah satu dari banyak kilang yang dimodernisasi, hal pertama yang Anda hadapi adalah masalah profitabilitas. Mungkin ada teknologinya, namun penerapannya bergantung pada masalah efisiensi energi dan biaya akhir produk. Misalnya, fraksinasi klasik suhu rendah untuk memisahkan etilen murni dari aliran encer merupakan proses yang intensif energi. Jika volume gas tidak terlalu besar, dan infrastruktur pengumpulannya tersebar, proyek tersebut mungkin tidak akan membuahkan hasil.

Oleh karena itu pengembangan aktif teknologi untuk hidrogenasi selektif asetilena dan MAPD (metil asetilena dan propadiena) dalam aliran tersebut. Tugasnya bukan hanya untuk memperoleh etilen, tetapi untuk memperoleh kemurnian yang diperlukan, yang cocok untuk sintesis polietilen lebih lanjut, misalnya. Perusahaan teknik Cina sepertiChengdu Yizhi Technology Co., mereka secara aktif bekerja di sini, mengadaptasi katalis dan skema untuk komposisi bahan mentah tertentu. Di situs web merekayzkjhx.ruAnda dapat melihat bahwa mereka memposisikan diri sebagai lembaga desain yang dibuat berdasarkan teknologi kimia. Ini adalah nuansa penting - pendekatan proyek, dan bukan hanya penjualan peralatan, yang memungkinkan Anda memilih solusi “non-standar”. gas.

Kesalahan umum adalah mencoba menerapkan diagram alir proses yang sama untuk semua jenis gas. Saya telah melihat proyek di mana mereka mencoba memasang kolom serapan standar untuk gas dengan kandungan inert tinggi. Hasilnya adalah pemulihan yang rendah dan masalah penyetelan yang terus-menerus. Saya harus merevisi skema dan menambahkan membran awal atau pemurnian adsorpsi. Hal ini akan menambah biaya, namun tanpa hal ini, hanya membuang-buang waktu saja.

Teka-teki teknologi: dari penyerapan hingga membran

Jadi pilihan apa yang tersedia? Jika kita berbicara tentang pelepasan etilen, maka selain pendinginan dalam, ada juga metode adsorpsi, misalnya menggunakan zeolit ​​​​atau MOF (kerangka logam-organik). Yang terakhir ini merupakan bidang menjanjikan yang sedang dikembangkan secara aktif di Tiongkok. Namun sekali lagi, dalam skala industri, semuanya bergantung pada stabilitas adsorben terhadap adanya pengotor seperti hidrogen sulfida atau air. Keberhasilan laboratorium dan pengerjaan instalasi nyata adalah dua hal yang sangat berbeda.

Cara lainnya bukan dengan memilihnya, melainkan menggunakannya secara langsung. Oligomerisasi katalitik etilen menjadi fraksi bensin atau dimer. Teknologi ini, pada prinsipnya, bukanlah hal baru, namun penggunaannya untuk pemanfaatan aliran samping etilen merupakan tugas yang menarik. Masalahnya ada pada katalis: katalis harus tahan terhadap keracunan dan beroperasi pada beban yang bervariasi, karena alirannya merupakan aliran samping dan volumenya tidak konstan. Saya mendengar tentang upaya untuk menggunakan solusi semacam itu di beberapa perusahaan kimia di provinsi Sichuan. Hasilnya tidak jelas: hasil fraksi target berfluktuasi, dan terkadang selektivitas menurun. Namun fakta dari upaya tersebut berbicara tentang pencarian solusi yang fleksibel.

Pemisahan membran adalah topik yang sedang tren. Untuk pengayaan awal aliran dengan etilen sebelum pemasangan utama - terkadang bekerja dengan sangat baik. Namun kata kuncinya adalah “kadang-kadang”. Membran sensitif terhadap tekanan, suhu dan, sekali lagi, kotoran. Jika gas tidak disiapkan sebelumnya, membran akan cepat rusak. Oleh karena itu, seringkali hanya satu langkah dalam rantai tersebut. Saya melihat sebuah proyek di mana mereka menggabungkan pemisahan membran dengan adsorpsi tanpa panas siklus pendek (SCA). Ternyata kompak dan cukup efektif untuk aliran dengan konsentrasi etilen sedang.

Kasus praktis dan jebakan

Saya akan memberi tahu Anda tentang satu kasus tertentu, tanpa menyebutkan nama tanamannya. Tugasnya adalah memanfaatkan gas buang dari pabrik tempat etilen dicampur dengan nitrogen dan metana. Konsentrasi etilen sekitar 15%. Pilihan untuk mengalokasikannya untuk dijual tidak mungkin dilakukan lagi: harganya mahal. Kami mempertimbangkan pilihan untuk mengirimkannya ke tungku kami sendiri untuk menghasilkan panas, namun kandungan kalori gas tersebut agak rendah.

Pada akhirnya, Anda memilih skema oksidasi katalitik dalam reaktor dengan zeolit ​​​​yang diolah untuk menghasilkan etilen oksida? Tidak, itu akan terlalu rumit untuk aliran seperti itu. Kami memutuskan untuk mengikuti jalur pembakaran katalitik selektif dari pengotor untuk meningkatkan konsentrasi etilen, dan kemudian memasoknya ke jaringan yang ada sebagai bahan bakar gas berkualitas lebih tinggi. Tampaknya sederhana. Namun pada tahap start-up, ternyata jejak senyawa organoklorin dari instalasi lain secara berkala muncul di dalam gas. Katalis mulai dinonaktifkan lebih cepat dari yang diharapkan. Kami harus segera memasang filter karbon tambahan di saluran masuk, yang mengubah hidrolika dan jadwal penggantian adsorben. Agak? Tidak, ini adalah “jebakan” umum yang tidak selalu ditulis dalam studi kelayakan.

Dalam situasi seperti itulah pengalaman lembaga desain, yang telah melihat skenario berbeda, menjadi sangat berharga. PerusahaanChengdu Yizhi Technology Co, Ltd., sebagai lembaga desain dengan modal terdaftar sebesar 120 juta yuan, yang didirikan oleh Huaxi Technology, biasanya menangani masalah ini secara sistematis: tidak hanya “mari kita kirimkan pabriknya?”, namun terlebih dahulu melakukan analisis mendetail terhadap bahan mentah, melihat seluruh aliran logistik di perusahaan, dan menilai kemungkinan risiko perubahan komposisi. Inilah “desain” yang membedakan kontraktor dari mitra teknologi.

Ekonomi sebagai faktor penentu

Pada akhirnya, pilihan teknologi daur ulang etilen bergantung pada uang. Tidak hanya belanja modal (CAPEX), tapi juga beban operasional (OPEX). Adsorpsi yang sama memerlukan biaya untuk regenerasi adsorben, membran untuk menjaga tekanan, dan pendinginan dalam untuk listrik. Oleh karena itu, kini mereka sering kali mempertimbangkan bukan hanya “berapa banyak etilen yang dapat kita hemat?”, namun juga “nilai tambah apa yang akan kita peroleh sepanjang siklus?”

Tren yang menarik adalah integrasi pabrik pemulihan gas produk sampingan ke dalam skema “sirkular” umum. ekonomi perusahaan. Artinya, aliran etilen tidak dianggap sebagai limbah, namun sebagai bahan mentah untuk proses lain di lokasi yang sama. Misalnya untuk sintesis etilbenzena atau oksetilasi, jika tersedia fasilitas produksi yang sesuai. Hal ini mengurangi biaya logistik dan meningkatkan margin secara keseluruhan. Namun hal ini memerlukan skema pabrik yang kompeten, dan merancang skema seperti itu merupakan tugas perusahaan teknik yang kuat.

Hal ini juga terjadi dengan harga sumber daya energi dan polimer saat ini, pilihan paling ekonomis adalah mengirimkan gas untuk pembakaran di pembangkit listrik dengan pemulihan panas. Dan ini bukanlah kekalahan, melainkan keputusan bisnis yang seimbang. Teknologi daur ulang harus sesuai dengan kondisi perekonomian. Mengejar solusi mutakhir yang tidak membuahkan hasil dalam jangka waktu yang wajar adalah sebuah kesalahan.

Melihat ke masa depan: fleksibilitas dan digital

Kemana perginya semuanya? Menurut saya, kata kuncinya adalah fleksibilitas dan kemampuan beradaptasi. Aliran gas produk sampingan tidak konstan dan komposisinya dapat berubah. Instalasi di masa depan cenderung lebih modular, memungkinkan parameter atau bahkan rantai proses dikonfigurasi ulang dengan cepat tergantung pada kualitas bahan mentah yang masuk. Mungkin skema hibrida yang menggabungkan, katakanlah, membran dan adsorpsi akan menjadi lebih luas.

Digitalisasi juga berperan. Penerapan sistem APC (kontrol proses lanjutan) di pabrik tersebut memungkinkan mereka mengoptimalkan operasinya secara real time, beradaptasi dengan perubahan. Ini bukan lagi fantasi, tapi proyek nyata. Sensor untuk analisis online komposisi gas di saluran masuk, terkait dengan algoritme kontrol yang menyesuaikan suhu, tekanan, dan laju aliran - hal ini secara signifikan meningkatkan efisiensi dan stabilitas pengoperasian.

Dan tentu saja, penelitian terus dilakukan pada katalis yang lebih selektif, stabil, dan lebih murah. Khususnya untuk proses yang secara langsung mengubah etilen encer menjadi produk bernilai. Terdapat ruang bagi lembaga ilmiah dan pusat teknik terapan untuk berkembang di sini. Yang utama adalah keterhubungan di antara keduanya kuat, sehingga perkembangan laboratorium cepat maju ke uji coba industri. Dalam hal ini, strukturnya mirip denganChengdu Yizhi Technology Co., yang merupakan bagian proyek dari perusahaan teknologi yang lebih besar (Huaxi Technology), tampaknya logis - perkembangan teoretis dapat dengan cepat menemukan jalan menuju implementasi praktis.

Secara umum, topik pemanfaatan gas yang mengandung etilen di Tiongkok masih jauh dari selesai. Hal ini bukan sekedar “membuang limbah”, tapi tentang mendapatkan nilai maksimal dari setiap meter kubik gas dalam kerangka ekonomi dan lingkungan yang selalu berubah. Dan di sini bukan teknologi yang paling rumit yang menang, tetapi teknologi yang paling cerdas dan disesuaikan dengan kehidupan nyata di pabrik.