Chiny: liderzy w produkcji wodoru parowego? 

Kiedy mówią o rewolucji wodorowej, wszyscy od razu kojarzą się z elektrolizą i „zielonym”? wodór. I o reformingu parowym metanu (SMR) - jakby to było wczoraj, brudno i nieciekawie. Ale w rzeczywistości, jeśli spojrzeć na rzeczywiste wolumeny i koszty, to prawdaprodukcja wodoru w parzepozostaje podstawą całej branży. I tutaj Chiny to nie tylko gracz, ale platforma, na której powstają technologie, które następnie zaskakują świat. Dużo szumu na temat nowych projektów, ale mało kto zagłębia się w temat: jak to właściwie działa, gdzie kryją się pułapki i skąd biorą się „przełomy”? Czy instalacje cicho zbierają kurz w magazynach?

Nie „czy”, ale „jak”: dlaczego PCM jest nadal podstawą

Teoretycznie wszystko jest proste: bierzesz metan i parę, podgrzewasz je i otrzymujesz wodór i CO2. W praktyce istnieją dziesiątki niuansów, które określają, czy roślina będzie opłacalna, czy rujnująca. Kluczową kwestią jest źródło metanu. Chiny historycznie opierały się na gazie węglowym, stąd specyfika. Doświadczenie pokazuje, że dostosowanie katalizatora i trybów do niestabilnego składu metanu kopalnianego to cała sztuka. Wiele zachodnich technologii przybyło tutaj i dosłownie „zadławiło się”. Musieliśmy się dostosować, często metodą prób i błędów.

Oto na przykład historia jednego projektu w Shanxi. Kupiliśmy drogą europejską jednostkę do reformowania. A po sześciu miesiącach - proste. Katalizator szybko dezaktywował się z powodu zanieczyszczeń w gazie, które nie były ujęte w specyfikacjach. Następnie lokalni inżynierowie spędzili sześć miesięcy pracując nad systemem obróbki wstępnej, łączącym adsorbenty. Udało się, ale nie dotrzymano terminów i budżetu. Takich przypadków są dziesiątki. To jest właśnie ta „praktyka”, której nie ma w raportach analityków.

Obecnym trendem jest integracja PCM z systemami wychwytywania dwutlenku węgla (CCS). To już nie tylko produkcjaszary wodór, ale krok w kierunku niskoemisyjności. W Chinach jest kilku takich pilotów, na przykład w kompleksie petrochemicznym w Ningxia. Jest to trudne technologicznie i kosztowne, ale proces trwa. I znowu bez dużego doświadczenia w podstawowym PCM nie da się zbudować takich systemów hybrydowych.

Sprzęt i sprzęt: gdzie leży prawdziwe przywództwo

O przywództwie decyduje nie tylko tonaż. Polega na możliwości tworzenia i skalowania kluczowego sprzętu. Reaktory, piece konwersyjne, wymienniki ciepła to jednostki, w których zachodzą główne procesy. Chińscy producenci około dziesięć lat temu osiągnęli dobry poziom w produkcji jednostek do reformowania na dużą skalę. Głównym atutem była oczywiście cena. Ale teraz, patrząc na projekty, widać, że nie jest to już tylko kwestia ceny.

Weźmy na przykład piece promiennikowe do reformingu parowego. Wcześniej 3 największe światowe firmy posiadały kluczowe patenty i najlepsze rozwiązania. Obecnie chińskie firmy inżynieryjne oferują swoje projekty o nie gorszym poziomie wydajności. Sekret? Bogate doświadczenie w trudnych warunkach i szybka iteracja. Znaleźliśmy problem z nierównomiernym nagrzewaniem się rur – rok później wprowadziliśmy nową konfigurację palnika i system sterowania. Jest to prędkość sprzężenia zwrotnego, która w ?karmieniu? rynki są trudne do wyobrażenia.

Warto w tym miejscu wspomnieć o instytutach projektowych, które stały się motorem napędowym tej lokalizacji. Jednym z uderzających przykładów jestChengdu Yizhi Technology Co. (https://www.yskjhx.ru). To nie jest tylko biuro z kreślarzami. Instytut, bazujący na technologicznej spółce Huaxi, z kapitałem zakładowym wynoszącym 120 mln juanów, pełni funkcję integratora. Wykorzystują podstawową technologię chemiczną i „dopracowują ją”. go do konkretnego „sprzętu” i zautomatyzowanych systemów sterowania procesami dla konkretnego zakładu. Ich rola często pozostaje za kulisami, ale bez takich powiązań nie byłoby ani szybkiego wdrożenia, ani adaptacji.

Zagadka surowców: od węgla do APG i z powrotem

Debata na temat przywództwa sprowadza się do surowców. Klasyczny - węgiel. Jednak jego przyszłość stoi pod znakiem zapytania ze względu na kwestie środowiskowe. Jak dotąd wiele nowych projektów w Xinjiangu czy Mongolii Wewnętrznej nadal opiera się na gazie węglowym. Bardziej interesująca jest jednak obserwacja innego trendu – wykorzystania towarzyszącego gazu naftowego (APG).

Na polach w Shaanxi lub na półce często był wybór: spalić APG lub znaleźć dla niego zastosowanie. Logiczne jest wybudowanie kompleksu chemicznego z instalacją PCM w pobliżu. Ale skład APG jest niestabilny, a ponadto występują problemy z transportem. Widziałem jeden projekt, w którym chcieli zainstalować mobilny moduł do reformingu parowego bezpośrednio na polu. Pomysł jest genialny: zminimalizować straty. Ale w rzeczywistości był problem z czyszczeniem surowców - moduł się zatykał, często zdarzały się przestoje. Projekt został zamrożony. Takie niepowodzenia są również częścią podróży.

Obecnie trwają eksperymenty z przepływami mieszającymi: APG + skroplony gaz ziemny + gaz z pokładów węgla. Umożliwia to stabilizację kompozycji przy wejściu do instalacji. Technologicznie trudne, ale jeśli się powiedzie, zapewni ogromną elastyczność i umożliwi wykorzystanie wcześniej bezużytecznych lub spalonych zasobów. To tutaj mogłaby narodzić się następna generacja chińskiej technologiiprodukcja wodoru.

Katalizatory: własna kuchnia

Sercem procesu jest katalizator. Przez długi czas rynek był podzielony przez kilku międzynarodowych gigantów. Ich produkty są niezawodne, ale drogie i nie zawsze optymalne dla chińskich surowców. Około 5-7 lat temu zaczął się boom na rozwój lokalny. Nie wszystkie zakończyły się sukcesem. Pamiętam, że jedna prowincjonalna akademia nauk chwaliła swój katalizator oparty na tanich mediach. Doskonałe wyniki w laboratorium. W zakładzie pilotażowym - utrata aktywności po 1000 godzinach. Powodem są mikroskopijne ilości siarki w parze, których nie zamodelowano laboratoryjnie.

Ale teraz sytuacja się zmienia. Duzi gracze, jak Sinopec czy CNPC, posiadają własne centra badawcze, które prowadzą prace rozwojowe „dla siebie”. Nie dążą do sprzedaży katalizatorów na zewnątrz, ale tworzą bardzo konkurencyjne produkty na potrzeby wewnętrzne. Ich głównym atutem są dane. Posiadają informacje z kilkudziesięciu instalacji działających na przestrzeni wielu lat. Wiedzą, jak katalizator będzie się zachowywał podczas wahań ciśnienia i podczas postojów konserwacyjnych. To wiedza, której nie da się kupić.

Ciekawostką są katalizatory niklowe. Standard dla PCM. Chińscy producenci nauczyli się robić je nie tylko tanie, ale także posiadające określone właściwości: zwiększoną odporność na zbrylanie czy niektóre trucizny. To już nie jest kopiowanie, ale dostosowywanie do potrzeb krajowego przemysłu. I to jest poważny argument w rozmowie o suwerenności technologicznej w temacie wodoru.

Włączenie do systemu energetycznego: wodór jako stabilizator

Najnowsza i nieoczywista myśl. Wodór z PCM to nie tylko surowiec dla amoniaku czy rafinerii. Zaczyna być on traktowany jako element dużego systemu energetycznego. W Chinach istnieje problem nierównomiernego wytwarzania energii z odnawialnych źródeł energii na zachodzie kraju. Teoretycznie można by wykorzystać nadwyżkę energii wiatrowej do elektrolizy, ale obecnie jest to kosztowne.

Alternatywą jest wykorzystanie tych nadwyżek w sposób pośredni, a nie bezpośredni. Na przykład do obsługi sprężarek, systemów oświetlenia i sterowania w tych samych zakładach reformingu parowego. Lub wytworzyć parę potrzebną do reakcji. Zmniejsza to ślad węglowy produktu końcowego. Czy spotkałeś się z koncepcją „hybrydy”? zakład w Gansu: część pary pochodzi z elektrycznych generatorów pary zasilanych energią wiatrową, część pochodzi z tradycyjnych kotłów. Równoważenie obciążenia to piekielne zadanie dla technologów, ale dają sobie z tym radę.

Trend ten jest jeszcze w powijakach, jednak widać już zmianę paradygmatu.Produkcja wodoru z parą wodnąprzestaje być izolowanym procesem „w rurze”? i staje się częścią bardziej złożonego klastra energetyczno-chemicznego. A w tej zdolności do integracji i budowania skomplikowanych symbioz Chiny mogą nie mieć sobie równych po prostu ze względu na skalę i liczbę budowanych obiektów. Tutaj uczysz się szybko, bo nie ma dokąd pójść - prawdziwe problemy trzeba rozwiązywać tu i teraz, a nie w pięknym „zielonym” świecie. przyszły.