Tiongkok: pemanfaatan gas buang etilen? 

Sejujurnya, ketika Anda melihat pertanyaan ini, hal pertama yang terlintas di benak Anda adalah kesalahpahaman umum: bahwa “gas ekor etilen?” – ini adalah sejenis zat homogen yang dapat dikerjakan menurut satu resep. Dalam praktiknya, semuanya bergantung pada komposisi spesifik, tekanan, dan yang terpenting, keekonomian proses di pabrik tertentu. Banyak proyek daur ulang yang gagal bukan karena teknologi, namun karena “ekor” ini pada awalnya salah menilai.

Apa yang tersembunyi di balik istilah “tail gas”?

Mari kita mulai dengan dasar-dasarnya, yang karena alasan tertentu sering diabaikan dalam tinjauan umum.Gas ekor etilen– ini bukan sekedar arus keluar dari kolom splitter C2. Komposisinya adalah campuran etilen, etana, metana, hidrogen, dan terkadang propilena dan asetilena. Persentase adalah faktor kuncinya. Di satu lokasi produksi, ini mungkin berupa aliran dengan 60% etilen, di tempat lain - dengan 20%, diencerkan dengan nitrogen. Dan menjadi jelas mengapa tidak ada solusi universal.

Kesalahan umum pada awalnya adalah mencoba menggunakan pemisahan membran atau adsorpsi siklus tekanan (PCA) untuk aliran dengan tekanan parsial rendah dari komponen target. Efisiensi turun drastis, biaya modal tidak membuahkan hasil. Saya melihat sebuah proyek di mana mereka mencoba memisahkan etilen dari aliran dengan tekanan total 3 bar dan kandungan etilen 15%. Membran tidak mencapai faktor pengayaan desain, dan pemasangannya menganggur.

Penting untuk melihat sumbernya di sini. Gas dari unit pirolisis, dari unit dehidrogenasi etana, atau mungkin gas buang dari tangki penyimpanan? Tidak hanya komposisinya, tetapi juga keberadaan pengotor beracun untuk katalis dalam proses selanjutnya bergantung pada hal ini. Misalnya, asetilena atau CO dapat merusak sistem hidrogenasi atau polimerisasi jika gas tersebut didaur ulang.

Cara utama mendaur ulang: bukan hanya teori

Selain presentasinya yang indah, nyatanya ada beberapa area yang banyak digunakan di Tiongkok. Yang pertama - dan paling jelas - kembali ke tungku pirolisis sebagai bahan bakar gas. Tampaknya sederhana dan murah. Namun ada nuansa di sini: nilai kalor gas buang tersebut sangat berfluktuasi. Jika Anda tidak menstabilkan komposisi campuran bahan bakar, Anda bisa mendapatkan masalah dengan rezim suhu di pembakar, panas berlebih lokal, dan peningkatan NOx. Di sejumlah kilang tua mereka melakukan hal ini - mereka hanya membakarnya, tetapi di kompleks modern dengan standar lingkungan yang ketat, hal ini tidak akan berhasil lagi.

Cara kedua adalah pemisahan dan daur ulang. Teknologi pendinginan mendalam dan distilasi suhu rendah memimpin di sini. Namun hal tersebut memakan energi. Hanya dibenarkan untuk volume besar dan konten target C2+ yang tinggi. Contoh klasiknya adalah instalasipemulihan gas ekor etilendi kompleks Ningbo Heyuan, tempat aliran dengan kandungan etana dan etilen yang tinggi dipisahkan dan dikembalikan ke kepala proses. Perekonomian menyatu karena skala.

Cara ketiga yang mendapatkan momentum adalah pemanfaatannya sebagai bahan baku sintesis. Misalnya hidroformilasi atau oksidasi langsung. Namun ini adalah konversi kimia yang memerlukan proses katalitik terpisah dan seringkali berubah-ubah. Menerapkan hal ini berisiko tanpa uji coba yang mendetail. Saya mengetahui sebuah kasus di salah satu pabrik di provinsi Jiangsu, di mana mereka mencoba mengatur produksi propionaldehida dari gas buang etilen. Proyek ini terhenti pada tahap pengembangan katalis - proyek ini dengan cepat dinonaktifkan karena jumlah sulfur yang sedikit.

Kesulitan dan jebakan praktis

Inilah yang jarang ditulis di buku teks, tapi yang Anda temui di setiap situs. Yang pertama adalah fluktuasi komposisi. Tungku pirolisis bukanlah mekanisme jarum jam; komposisi bahan bakunya berubah, cara kerjanya pun disesuaikan. Dan gas ekornya?mengambang? bersama dengan ini. Sistem daur ulang sebaiknya tidak dirancang untuk nilai rata-rata, namun untuk rentang yang memungkinkan. Kalau tidak, dalam satu? Sempurna? hari, kompresor mungkin menerima beban yang tidak masuk akal, atau separator mungkin tidak lagi berfungsi.

Yang kedua adalah isu ilmu material. Jika gas mengandung uap air dan sedikit asam, korosi dimulai ketika gas mendingin di bawah titik embun. Baja karbon standar mungkin tidak cocok untuk bagian bersuhu rendah. Anda harus memasang baja tahan karat, yang membuat proyek lebih mahal. Dan jika dalam prosesnya digunakanadsorpsiatau pemisahan membran, kotoran (bahkan dalam ppm) dapat meracuni adsorben atau menyumbat membran secara permanen.

Tantangan ketiga adalah integrasi sistem daur ulang baru ke dalam infrastruktur pabrik yang sudah ada. Seringkali tidak ada ruang kosong, Anda perlu memotong pipa yang sedang berjalan di bawah tekanan, dan mengoordinasikan pemberhentian yang lama. Kadang-kadang dampak ekonomi dari pembuangan menghabiskan biaya instalasi dan pekerjaan organisasi.

Pengalaman Teknologi Chengdu Yizhi: bukan obat mujarab, tapi pendekatan sistematis

Dalam konteks pembicaraan tentang integrasi dan implementasi praktis, perlu disebutkan pengalaman lembaga desain. Salah satunya adalahChengdu Yizhi Technology Co.(anak perusahaan dari Teknologi Kimia Chengdu Huaxi). Mereka tidak menjual “kotak ajaib”, tetapi beroperasi sebagai lembaga desain siklus penuh. Situs web merekayzkjhx.ru– ini sebenarnya adalah portofolio proyek petrokimia yang telah selesai.

Apa yang berharga dari pendekatan mereka? Mereka memulai bukan dengan pemilihan teknologi, namun dengan audit terperinci terhadap aliran gas buang tertentu di pabrik tertentu. Sampel diambil pada waktu yang berbeda dalam sehari, dalam mode pengoperasian instalasi yang berbeda. Mereka membangun gambaran nyata, dan tidak bekerja dengan data paspor. Kemudian mereka memodelkan pilihannya: di suatu tempat lebih menguntungkan untuk memasang modul awalpemisahan gas, untuk meningkatkan konsentrasi etilen sebelum didaur ulang, di suatu tempat - mengintegrasikan aliran ke dalam sistem bahan bakar gas dengan pra-pencampuran dan kontrol nilai kalor.

Dari praktik mereka: ada proyek pabrik produksi PVC, di mana tail gas dengan kandungan etilen rendah (sekitar 25%) berhasil diintegrasikan ke dalam sistem bahan bakar boiler, tetapi dengan pemasangan sistem analisis online dan kontrol otomatis komposisi campuran. Solusi ini bukanlah solusi yang paling berteknologi tinggi, namun dapat diandalkan dan membuahkan hasil dengan mengurangi pembelian gas alam. Proyek mereka yang lain, desain ulang sistem pemulihan di kompleks etilen, memungkinkan peningkatan pengembalian etilen sebesar 2-3%, yang, dengan volume besar, memberikan dampak ekonomi yang signifikan.

Menatap Masa Depan: Tren dan Kendala Ekonomi

Kemana perginya semuanya? Trennya, tentu saja, adalah digitalisasi dan analisis prediktif. Sensor analisis komposisi online terhubung ke sistem kontrol proses (PCS) yang dapat memprediksi perubahan aliran dan menyesuaikan pengoperasian pabrik pemulihan. Ini bukan lagi fiksi ilmiah; sistem seperti itu mulai diterapkan.

Tren kedua adalah miniaturisasi dan modularisasi instalasi. Bukan bengkel raksasa, namun solusi kompak yang hampir berbasis kontainer untuk pemanfaatan aliran gas kecil di perusahaan menengah dan kecil. Ini bisa menjadi ceruk pasar.

Namun pembatas utama – dan selalu demikian – adalah perekonomian. Harga etilen di pasaran, biaya listrik untuk pengoperasian pabrik kriogenik, tarif emisi CO2. Jika harga produknya rendah dan energinya mahal, maka teknologi tercanggih sekalipun untuk mendaur ulang etilen dari gas buang pun tidak akan menguntungkan. Semua solusi teknis bergantung pada perhitungan sederhana ini. Oleh karena itu, sering kali solusi optimal bukanlah solusi yang paling canggih secara teknologi, namun yang paling disesuaikan dengan kondisi dan harga setempat. Terkadang yang terjadi hanyalah pembakaran yang terorganisir dengan baik dengan pemulihan panas. Dan tidak ada yang salah dengan ini - ini adalah praktik teknik.