Tiongkok: pemanfaatan gas buang etilen? 

Ketika berbicara tentang daur ulang gas buang etilen di Tiongkok, banyak orang langsung membayangkan pabrik hidrogenasi skala besar atau proyek mahal untuk mengembalikannya ke pirolisis. Namun kenyataan di lapangan sering kali jauh lebih membosankan dan kompleks. Masalah utamanya bukanlah kurangnya teknologi, namun kelayakan ekonomisnya untuk suatu pabrik tertentu, terutama jika menyangkut fasilitas produksi yang relatif kecil atau tua. Saya sering melihat para insinyur mencoba menerapkan ide-ide “buku”. keputusan tanpa memperhitungkan komposisi gas sebenarnya, fluktuasi beban, atau kurangnya ruang untuk peralatan.

Apa yang sebenarnya tersembunyi di "ekor"?

Mari kita mulai dengan dasar-dasarnya, yang karena alasan tertentu sering diabaikan. Gas ekor etilen bukan sekadar campuran standar. Komposisinya adalah sidik jari dari produksi pirolisis tertentu. Selain etilen dan propilena, mungkin terdapat apa saja mulai dari hidrogen dan metana hingga asetilena, MAPD (metil asetilena dan propadiena) dan bahkan sisa-sisa aromatik. Dalam salah satu proyek yang saya temui sekitar lima tahun lalu, masalah utamanya bukanlah etilen, melainkan kandungan hidrogen yang tinggi, yang “membingungkan?” skema hidrogenasi standar dan memerlukan langkah pemisahan tambahan.

Itulah sebabnya langkah pertama yang harus dilakukan bukanlah memilih teknologi dari katalog, melainkan analisis komposisi gas yang panjang dan mendetail. Tidak hanya sekali, tetapi seiring waktu, dengan mempertimbangkan semua mode pengoperasian tungku. Kebetulan instalasi yang dirancang untuk komposisi “rata-rata” tidak dapat mengatasi beban puncak atau, sebaliknya, menjadi tidak menguntungkan dengan produktivitas minimal. Di sinilah letak perbedaan antara teori dan praktik.

Di sini perlu disebutkan pendekatan beberapa lembaga desain yang berspesialisasi dalam solusi non-standar tersebut. Misalnya, Chengdu Yizhi Technology Co., yang merupakan divisi desain dan penelitian Huaxi Technology. Pekerjaan mereka sering kali dimulai dengan audit dan pemodelan mendalam, dan bukan dengan penjualan perangkat yang sudah jadi. Ini adalah cara yang benar, meski bukan yang tercepat.

Hidrogenasi: bukan obat mujarab, tapi alat

Dalam hal daur ulang, pemikiran pertama adalah hidrogenasi katalitik untuk memperoleh kembali etilen dan propilena. Teknologinya memang terbukti, tapi... Kata kuncinya adalah katalis. Memilih katalis adalah sebuah seni. Itu harus selektif secara khusus untuk komponen target kita (misalnya asetilena dan MAPD), tetapi pada saat yang sama tidak mempengaruhi etilen dan tidak menyebabkan panas berlebih. Di salah satu instalasi, kami berjuang untuk waktu yang lama dengan katalis yang cepat matang. Ternyata penyebabnya adalah jejak olefin yang lebih tinggi, yang tidak “tertangkap” dalam analisis aslinya.

Nuansa lainnya adalah penghilangan panas. Reaksi hidrogenasi sangat eksotermis. Jika Anda tidak memastikan pembuangan panas yang efektif, Anda tidak akan mendapatkan hidrogenasi selektif, tetapi hidrogenasi lengkap dari semuanya, dengan peningkatan suhu yang tajam dan risiko bagi reaktor. Penting untuk merancang sistem multi-tahap dengan pendinginan menengah, yang tentu saja meningkatkan biaya proyek.

Dan tentu saja, sumber hidrogen. Ini sangat ideal jika Anda memiliki hidrogen murah dari pabrik yang sedang mereformasi. Jika tidak, Anda harus mempertimbangkan untuk membelinya atau skema alternatif. Hal ini langsung berdampak pada perekonomian. Kadang-kadang ternyata lebih mudah dan lebih murah untuk mengarahkan gas buang untuk pembakaran di tungku, meskipun dari sudut pandang efisiensi sumber daya, hal ini tentu saja merupakan sebuah kekalahan.

Alternatif: ketika hidrogenasi tidak bermanfaat

Untuk aliran kecil atau gas dengan komposisi khusus, hidrogenasi klasik bisa seperti menembakkan burung pipit dari meriam. Lalu bagaimana? Salah satu opsi yang kami pertimbangkan untuk pabrik di provinsi Shandong adalah pemisahan masing-masing komponen berharga. Misalnya, memekatkan etilen melalui adsorpsi atau membran untuk digunakan dalam proses lain di lokasi yang sama (misalnya, dalam produksi etilen oksida atau stirena).

Cara lainnya adalah daur ulang energi. Namun tidak sekedar flaring, namun menggunakannya sebagai bahan bakar gas untuk tungku proses atau pembangkitan uap. Masalahnya di sini adalah nilai kalor yang tidak stabil. Agar boiler atau tungku dapat beroperasi dengan stabil, diperlukan sistem pencampuran atau penyesuaian. Kami menerapkan skema seperti itu, dan masalah utama terkait dengan otomatisasi, yang harus merespons perubahan komposisi gas buang secara real-time.

Ada juga upaya yang lebih eksotik, seperti penggunaan gas yang diperkaya etilen dalam produksi alfa olefin linier atau sebagai bahan baku untuk polietilen densitas tinggi. Namun di sini Anda menghadapi logistik, kemurnian bahan mentah, dan persaingan dengan aliran utama polimer etilen. Seringkali, proyek semacam itu tetap di atas kertas.

Pengalaman dan kesulitan: pandangan ke dalam

Saya ingin berbagi satu kasus spesifik yang menggambarkan semua kesulitan dengan baik. Ini adalah proyek untuk memodernisasi kompleks etilen lama. Tugasnya adalah memanfaatkan tail gas dari instalasi pengolahan. Spesifikasi teknis awalnya dibuat untuk hidrogenasi. Namun ketika kami (saya kemudian bekerja dengan tim dari Chengdu Yizhi Technology Co.) melakukan analisis secara detail, ternyata gas tersebut mengandung sejumlah besar bahan inert (nitrogen, metana). Menghidrogenasi komposisi seperti itu berarti mendorong pemberat besar melalui reaktor dan kompresor, sehingga membuang-buang energi.

Alhasil, mereka mengusulkan skema hybrid. Pertama, pemisahan membran untuk prakonsentrasi etilen dan propilena. Kemudian - unit kompak untuk hidrogenasi selektif konsentrat ini. Sisa lean gas digunakan untuk bahan bakar. Situs web perusahaanyzkjhx.rumenjelaskan pendekatan terpadu serupa, dan dalam hal ini berhasil. Dampak ekonomi dicapai dengan mengurangi biaya modal untuk kompresi dan ukuran reaktor, serta menghemat bahan bakar gas.

Pelajaran utama dari proyek ini: tidak ada solusi yang bisa universal. Setiap kasus memerlukan audit teknologinya sendiri dan, seringkali, kombinasi metode. Kendala terbesarnya adalah keinginan manajemen pabrik untuk mendapatkan solusi yang cepat dan murah. Namun di bidang ini, cepat dan murah biasanya berarti “tidak efektif”. atau?tidak berfungsi dalam jangka panjang?.

Masa depan dan keekonomian proses

Ke mana arah industri ini? Trennya adalah integrasi maksimal dan digitalisasi. Kita berbicara tentang sistem yang mengoptimalkan sistem daur ulang secara real time tergantung pada komposisi bahan mentah dan nilai pasar produk. Jika harga polimer etilen tinggi, sistem akan berusaha memaksimalkan pemulihannya. Jika menghasilkan listrik lebih menguntungkan maka akan beralih ke prioritas pemanfaatan energi.

Tren kedua adalah miniaturisasi dan modularisasi instalasi. Hal ini terutama berlaku untuk produsen menengah dan kecil. Alih-alih struktur modal raksasa, ada solusi kompak dan hampir seperti kontainer yang dapat diterapkan dan diadaptasi dengan cepat. Omong-omong, Chengdu Yizhi Technology Co., Ltd. secara aktif mengerjakan pengembangan tersebut, menggunakan pengalaman lembaga induknya Huaxi Technology di bidang proses katalisis dan pemisahan.

Pada akhirnya, persoalan pemanfaatan gas buang etilen tidak bergantung pada teknologi, namun pada ekonomi dan ekologi. Tekanan dari regulator untuk mengurangi emisi dan jejak karbon semakin meningkat. Hanya saja biaya pembakarannya menjadi lebih mahal karena biayanya. Oleh karena itu, berinvestasi pada sistem daur ulang yang kompeten bukan lagi soal nilai premium, namun soal kelangsungan bisnis dalam jangka menengah. Namun investasi harus cerdas, berdasarkan analisis mendalam, bukan brosur mewah. Dan di sini pengalaman para praktisi yang telah melalui puluhan proyek serupa ternyata sangat berharga.