Chińscy eksporterzy CO2 poprzez adsorpcję w NPV? 

Kiedy słyszy się to pytanie, pierwsze co przychodzi na myśl to ogromne instalacje w chińskich elektrowniach cieplnych, w których występuje pył węglowy i gazy technologiczne. Jednak nie chodzi o skalę, ale o szczegóły procesu i dokładne podejście chińskich dostawców do adsorpcji CO2 w warunkach desorpcji próżniowej bez ogrzewania (NVD). Wiele osób błędnie uważa, że ​​wszystko zależy od ceny sorbentu, jednak tak naprawdę kluczem jest zaprojektowanie całego systemu, od dystrybucji przepływu po sterowanie pompą próżniową. Sam pracowałem przy kilku projektach, w których klient kupił pozornie doskonałe zeolity, ale nie wziął pod uwagę specyfiki wilgotności gazów spalinowych - w rezultacie adsorbery były „ślepe”? na miesiąc. Właśnie o tych niuansach, które nie są zapisane w katalogach, chciałbym porozmawiać.

Co naprawdę kryje się za „chińskim eksportem”?

Chiny nie są monolitem. Istnieją giganci, jak niektóre przedsiębiorstwa państwowe, które opierają się na pełnym cyklu „pod klucz”. dla swoich megaprojektów. Ich sprzęt jest często przewymiarowany, z dużym marginesem, co dla przeciętnego zakładu w WNP może być zbędne i kosztowne w obsłudze. Są też bardziej elastyczne firmy inżynieryjne, które wyrosły z holdingów chemicznych i rozumieją proces od środka. Na przykładChengdu Yizhi Technology Co.- to właśnie taki przypadek. Jest to instytut projektowo-rozwojowy założony przez Chengdu Huaxi Chemical Technology Co., Ltd., z kapitałem zakładowym wynoszącym 120 milionów RMB. To nie jest zwykły dom handlowy, ale obiekt, który początkowo był dostosowany do rozwiązań technologicznych. Ich strona internetowayzkjhx.rukoncentruje się na rynku rosyjskojęzycznym, a to już coś mówi – celowo pracują nad dostosowaniem swoich rozwiązań do naszych, relatywnie mówiąc, poradzieckich realiów: przestarzałej infrastruktury, problemów z jakością energii i specyficznych wymagań dotyczących automatyzacji.

Jaka jest ich przewaga jako eksportera technologii? Często oferują nie tylko adsorbery, ale także schemat integracji z istniejącym łańcuchem procesowym. Pamiętam projekt wychwytywania CO2 z gazów odlotowych przy produkcji amoniaku. Chińscy koledzy z podobnej firmy poprosili przede wszystkim nie tylko o skład gazu, ale także o szczegółowe schematy pracy sprężarek i harmonogramy planowych przeglądów profilaktycznych całego warsztatu. Ponieważ tryb pracy pompy próżniowej w układzie NPV wpływa bezpośrednio na obciążenie tych sprężarek. Jest to poziom zrozumienia, który wynika wyłącznie z faktycznego doświadczenia w uruchomieniu, a nie ze sprzedaży katalogowej.

I tu leży główny punkt dla kupującego. Wybierając chińskiego dostawcę należy patrzeć nie na piękny model 3D instalacji, ale na jego portfolio zrealizowanych projektów o podobnych parametrach gazu. Nie pytaj „jaki stopień oczyszczenia?”, ale „jak zachowa się system, jeśli ciśnienie w sieci zakładu wzrośnie o 15%?” lub „jaka będzie dynamika spadku pojemności sorbentu po 8000 godzinach pracy z naszą konkretną domieszką siarkowodoru?”. Odpowiedzi na takie pytania natychmiast oddzielają tych, którzy zarabiają, od tych, którzy tylko sprzedają.

NPV nie jest magiczną różdżką, ale narzędziem, które kryje w sobie pułapki

Bezcieplna desorpcja próżniowa jest oczywiście energetycznie korzystniejszym cyklem w porównaniu z adsorpcją zmiennotermiczną (TSA). Główną zaletą są oszczędności na ogrzewaniu. Jednak w praktyce wykorzystania go do CO2 jest sporo „ale”. Pierwszym z nich jest wymagana próżnia. Aby skutecznie usunąć cząsteczki CO2 z np. zeolitu 13X, potrzebna jest dość głęboka próżnia. Oznacza to drogie, wysokiej jakości pompy próżniowe (najczęściej śrubowe lub rotacyjne pompy łopatkowe z systemem uszczelnienia olejowego) i absolutną szczelność kolumn. Chińscy producenci sprzętu często idą na kompromis, oferując tańsze pompy łopatkowe. Ale w warunkach ciągłej pracy w agresywnym środowisku (nawet oczyszczony gaz zawiera ślady) żywotność takich pomp może być 2-3 razy krótsza niż ich europejskich odpowiedników. I to trzeba od razu uwzględnić w kosztach operacyjnych.

Drugi kamień to wilgoć. Jeśli gaz przed adsorberem CO2 nie zostanie odpowiednio wysuszony, woda zajmie miejsce na sorbencie szybciej niż dwutlenek węgla. W układach NPV z trybem cyklicznym jest to szczególnie istotne, ponieważ trudniej jest desorpować wodę za pomocą próżni. W jednym z zakładów w Kazachstanie pojawił się dokładnie taki problem: wstępne suszenie na sitach molekularnych było niestabilne. W rezultacie kolumny zeolitowe CO2 szybko straciły wydajność. Ostatecznie znaleziono rozwiązanie nie polegające na wymianie sorbentu, ale udoskonaleniu trybu oczyszczania i zainstalowaniu dodatkowego, bardziej czułego analizatora punktu rosy na wlocie. Nawiasem mówiąc, chińscy inżynierowie natychmiast wysłali swojego specjalistę - spędził on na miejscu dwa tygodnie, zbierając dane. To cenne.

Trzecią kwestią, o której niewiele się mówi, są efekty termiczne. Adsorpcja CO2 jest procesem egzotermicznym, natomiast desorpcja w próżni jest procesem endotermicznym. W szybkich cyklach BPD (rzędu kilku minut) mogą wystąpić lokalne zmiany temperatury wewnątrz kolumny, które prowadzą do naprężeń mechanicznych w warstwie sorbentu i jej zniszczenia (powstanie drobin, pyłu). Widziałem, jak po sześciu miesiącach pracy adsorber został otwarty - a dolne warstwy spiekały się w grudki na skutek ciągłego cyklicznego ogrzewania i chłodzenia, choć według paszportu temperatura się nie zmieniała. Konstruktorzy z Chin przyznali później, że dla tak krótkich cykli konieczne było zainstalowanie na wlocie innego rodzaju dystrybutora gazu, aby front adsorpcji działał bardziej równomiernie. Doświadczenie kupione krwią.

Sorbenty: obietnice producentów a rzeczywistość fabryczna

Rynek sorbentów w Chinach jest ogromny. Zeolit ​​można kupić w setkach małych fabryk. Ale nie każdy nadaje się do cyklu NPV. Kluczowe parametry: nie tylko pojemność CO2 przy niskim ciśnieniu cząstkowym (to wszystko wykazano w badaniach laboratoryjnych), ale także kinetyka sorpcji-desorpcji, wytrzymałość na ścieranie mechaniczne (po 100 000 cykli różnicy ciśnień) i odporność na „zatrucie?” inne komponenty.

Wielu chińskich eksporterów w swoich prezentacjach odwołuje się do sorbentów na bazie modyfikowanych materiałów mezoporowatych, czyli MOF (szkieletów metaloorganicznych). Wyglądają rewolucyjnie, a pojemność robi wrażenie. Jednak na skalę przemysłową ich zastosowanie do gazów spalinowych jest nadal rzadkie. Drogi. Głównym koniem pociągowym są te same zeolity i, w pewnym stopniu, impregnowany węgiel aktywny. FirmaTechnologia Chengdu Yizhi, sądząc po ich otwartych materiałach, opiera się na sorbentach zeolitowych własnej konstrukcji, dostosowanych specjalnie do cyklu desorpcji próżniowej. Ważna uwaga: jako instytut projektowy często oferują sorbent jako część pakietu technologicznego, a nie jako oddzielny produkt. To logiczne – to oni odpowiadają za działanie całego systemu.

Z praktyki: kupiliśmy kiedyś partię „ulepszonych”? zeolit ​​od jednego znanego chińskiego producenta. W warunkach laboratoryjnych wszystko było idealne. Jednak w rzeczywistej instalacji, gdzie cykl desorpcji próżniowej trwał nie 3 minuty (jak w teście), ale 7 (jak to miało miejsce zgodnie z technologią), sorbent zaczął szybko ulegać degradacji. Okazało się, że przy dłuższym działaniu próżni dochodziło do niecałkowitego usunięcia związanej wody i konstrukcja stopniowo się zapadała. Producent oczywiście stwierdził, że złamaliśmy reżim. Spór donikąd nie prowadził. Wniosek: sorbent i reżim technologiczny stanowią jedną całość. Lepiej kupić je od jednego dostawcy, który zagwarantuje kompletny system.

Integracja i „pod klucz”: gdzie leżą ukryte trudności

Chińskie firmy lubią mówić „pod klucz”. Ale dla kupującego z WNP ta koncepcja wymaga więcej szczegółów. ?Dozorca więzienny? — czy to wtedy dostarczono sprzęt, zainstalowano go przy użyciu importowanych instalatorów i uruchomiono? A może obejmuje pełną integrację z systemem oprzyrządowania klienta, przeszkolenie lokalnego personelu, dostawę części zamiennych na 3 lata z wyprzedzeniem i zdalne wsparcie? Różnica jest kolosalna.

Z doświadczenia wynika, że ​​najbardziej udanymi projektami były te, w których po stronie chińskiej pracował nie tylko zespół sprzedaży, ale także oddany inżynier procesu, który mógł podejmować decyzje na miejscu. Któregoś dnia na etapie rozruchu okazało się, że kołnierze na gazociągu klienta mają inny standard (GOST vs ANSI). Chińscy instalatorzy bez zastanowienia zaproponowali po prostu wspawanie adapterów. Wymagałoby to jednak zamknięcia sąsiedniej produkcji. W rezultacie ich inżynier zasadniczo znalazł gotowe pierścienie pośrednie w lokalnym mieście - problem został rozwiązany bez spawania. Ta elastyczność ma swoją cenę.

Kolejnym bolesnym problemem jest automatyzacja. Często chińscy dostawcy dostarczają swoim szafom sterowniczym interfejs w języku chińskim i angielskim. Ale dla naszego operatora, który od 20 lat pracuje na urządzeniach radzieckich, może to być bariera. Dobrzy eksporterzy, nastawieni na długotrwałe relacje, stawiają na lokalizację: tłumaczenie interfejsu, dostosowanie schematów sygnalizacji do lokalnych standardów, prowadzenie szkoleń nie przez tłumacza, ale przy zaangażowaniu rosyjskojęzycznego inżyniera. Na stronie internetowejyzkjhx.rujasne jest, że nad tym pracują – informacje są ustrukturyzowane z myślą o naszych odbiorcach. Jest to pośredni znak, że inwestują na rynku.

I na koniec integracja: ekologia i dokumenty. Dostawa instalacji wychwytywania CO2 jest często częścią większego projektu środowiskowego. Chińscy dostawcy muszą dostarczyć pełny pakiet obliczeń, certyfikatów i, co najważniejsze, metod testowych do akceptacji. Zdarzały się przypadki, gdy instalacja działała, lecz nie udało się wykazać za pomocą pomiarów, że osiągnęła deklarowaną skuteczność wychwytu na poziomie 90% ze względu na rozbieżności w metodologii pobierania próbek. Wszystko to należy uzgodnić na etapie specyfikacji technicznych.

Patrząc w przyszłość: dokąd zmierza technologia i rynek

Zapotrzebowanie na rozwiązania w zakresie wychwytywania CO2 będzie tylko rosło, a Chiny są tutaj jednym z głównych graczy. Trendu nie widać jednak w gigantycznych instalacjach dla elektrociepłowni, ale w bardziej kompaktowych, modułowych rozwiązaniach dla średniej wielkości sektora przemysłowego: cementowni, hutnictwa, petrochemii. W tym przypadku technologia PDD, ponieważ jest stosunkowo mniej energochłonna, ma przewagę.

Chińskie firmy aktywnie eksperymentują obecnie z systemami hybrydowymi: na przykład połączeniem wstępnego stężenia CO2 na membranie z końcową adsorpcją na zeolitach w trybie PPV. Umożliwia to zmniejszenie wielkości adsorberów i zwiększenie czystości produkcyjnego CO2. Podczas gdy wcześniej wychwycony CO2 był często po prostu wyrzucany, obecnie coraz częściej rozważa się go jako produkt rynkowy dla przemysłu spożywczego, produkcji suchego lodu lub wtryskiwania do formacji w celu wtryskiwania ultrafioletem. Zmienia to ekonomikę całego projektu.

Dla eksporterów oznacza to odejście od sprzedaży „żelaza?” na sprzedaż „technologii i usług?”. Będzie zapotrzebowanie na firmy, które mogą nie tylko dostarczyć instalację, ale także pomóc w opracowaniu modelu biznesowego recyklingu wychwyconego CO2 i wydawania kredytów węglowych (jeśli ma to znaczenie dla kraju zakupu). Ci, którzy pozostaną w ramach prostej inżynierii, mogą stracić.

W szczególności w odniesieniu do adsorpcji podczas NPV głównymi kierunkami rozwoju są tworzenie trwalszych i selektywnych sorbentów, które działają w rzeczywistych warunkach nieoczyszczonego gazu oraz doskonalenie systemów kontroli cyklu opartych na sztucznej inteligencji. Wyobraź sobie system, który analizuje skład gazu wlotowego w czasie rzeczywistym i sam optymalizuje czas trwania faz adsorpcji i desorpcji próżniowej, aby zmaksymalizować wydajność i zminimalizować zużycie. Chińskie firmy technologiczne, zwłaszcza te z doświadczeniem w chemii, npTechnologia Chengdu Yizhi, mają wszelkie szanse, aby znaleźć się w gronie liderów w tej dziedzinie. Ich siła leży w bliskości dużych zakładów przemysłowych w domu, gdzie mogą testować nowe rozwiązania w terenie. warunkach, aby zdobyć to samo doświadczenie praktyczne, które następnie stanie się ich głównym atutem eksportowym.

W rezultacie, wybierając chińskiego partnera do projektu adsorpcji CO2, nie należy patrzeć na wielkie nazwiska, ale na głębokość zrozumienia technologii, chęć dzielenia się doświadczeniami (także tymi nieudanymi) i umiejętność zobaczenia w swoim projekcie nie tylko sprzedaży, ale wspólnej pracy nad długoterminowym rezultatem. To właśnie te firmy, nawet jeśli nie są największe, ostatecznie wygrywają i przynoszą realne korzyści.