中国：コークス炉ガスを浄化する新技術？ 

「新しいテクノロジー」について聞くのはいつですか?この分野ですぐに聞きたいのですが、一体何が「新しい」と考えられているのでしょうか?多くの人は、特に最初は、ナノ膜やプラズマ治療のような革新的なものを想像します。しかし実際には、コークス化学、特に規模の大きな中国では「新しい？」多くの場合、ゼロからの発明ではなく、すでに知られているプロセスの徹底的な近代化とスマートな統合を意味します。ここでの主な推進要因はガス純度だけではなく、エネルギー効率、すべての成分のリサイクル（特に硫化水素とシアン化水素）、そしてもちろん、年々厳しくなる厳しい環境基準などの複合的な要素です。資本コストや運転コストを考慮せずに「高純度」だけを追求するのは間違いです。超効率のスクラバーを導入したプロジェクトを見てきましたが、試薬の大量消費や設備のメンテナンスの困難などの理由で、設備が遊休状態になっていました。重要なのは、テクノロジーは先進的なだけでなく、継続的なサイクルにおいてコスト効率と信頼性が高くなければならないということです。

アンモニア水から複雑な触媒システムまで: アプローチの進化

振り返ってみると、中国におけるこのジャンルの古典は長らく、同じASサイクルであるアンモニア水をベースとした手法でした。機能し、テスト済みですが、独自の問題点もあります。機器の腐食、堆積物の形成、およびチオシアン酸アンモニウムなどの副生成物の廃棄は頭痛の種です。今のトレンドは、単なる「中立化？」から脱却することです。貴重な成分を選択的に抽出します。コークスガスの精製高価な品目ではなくなり、バリューチェーンのリンクになります。たとえば、硫化水素を抽出して、同じ化学サイクルの必要に応じて元素硫黄、またはより有望な硫酸を現場で直接生成します。

過去 5 ～ 7 年間に私が観察した最も興味深い変化の 1 つは、特に HCN と残留有機化合物の除去のための接触酸化法の積極的な導入です。複雑な計算式には立ち入りませんが、重要なのは、特定の温度で特殊な触媒上でこれらの有害な不純物が CO2、N2、水に燃焼されるということです。ここでの重要な問題は、触媒の活性ではなく（これは達成可能である）、その安定性と他のガス成分による被毒に対する耐性である。私は山西省のパイロットプラントを見ましたが、そこでは樹脂の含有量の変動と入口の粉塵により、触媒層が焼結し、規定の 3 年ではなく 6 か月で活性を失いました。前洗浄システムを抜本的に変更する必要がありました。

私の意見では、この組み合わせ、つまり予備的な機械的および化学的洗浄と最終的な触媒によるアフターバーニングの中にこそ、最も現実的な道があると考えています。これはある種の「魔法」ではありません。テクノロジー、すなわちテクノロジーチェーン。ちなみに、多くの中国のエンジニアリング会社は現在、まさにこのような複雑な「ターンキー」ソリューションを提供しています。彼らは設計、機器の供給、試運転を担当します。たとえば成都宜之科技有限公司(彼らのウェブサイトはhttps://www.yzkjhx.ru）。これが彼らのプロフィール、特にコークスおよび化学産業における設計と実装です。ちなみに、彼らは単なる機器の販売者ではなく、華西技術に基づいて設立された研究所であり、特定の生産のための真剣な研究と適応作業を意味します。

ほこり、樹脂、ベンゼン炭化水素：掃除はどこから始めますか?

一次ガス処理の問題が解決されない限り、徹底した洗浄に関する会話は無意味です。コークス炉バッテリーの出口のコークスガスは、粉塵、タール滴、ナフタレンの爆発性混合物です。すべてを直接触媒上に置いたり、高価な試薬を含む吸収体に入れたりすると、それで終わりです。したがって、最初の必須の段階は、電気集塵機とあらゆる種類のスクラバーキャッチャーです。ここでは、すべてが標準であるように見えます。しかし、ニュアンスは細部にあります。

例えば、樹脂回収の効率化。古いサイクロンや遠心スクラバーは、特に微細なフラクションには十分に対応できません。最近では静電樹脂トラップ（TEC）が設置されることが多くなりました。それらは優れていますが、ガス温度を完全に制御する必要があります。ガス温度が樹脂の露点を下回ると、電極に問題が発生します。河北省のある工場では、TES 前の熱交換器の故障により温度が低下し、樹脂が沈殿電極上で直接凝結し始め、短絡が発生して 1 週間のダウンタイムが発生したという話がありました。緊急に冗長性のある追加のヒーターを設置する必要がありました。

もう一つのポイントは、ベンゼン炭化水素の除去です。もちろん、それらは価値のある製品として抽出されますが、深い精製段階の前に、これを可能な限り完全に行うことが重要です。なぜなら、ベンゼン蒸気は多くの触媒にとっても有毒だからです。ここでの技術は油の吸収から活性炭の吸着まで多岐にわたります。選択は、量と必要な抽出の程度によって異なります。真空再生機能を備えた吸着技術が、小規模な設備で、その規模に比べてコンパクトかつ非常に効率的に使用され、どのように成功しているかを見たことがあります。

硫化水素との戦い: モノエタノールアミンから湿式触媒まで

硫化水素が大敵です。ここの武器庫は巨大です。古典的なアミン精製 (MEA、DEA) は、特に高度な精製 (最大 20 ～ 50 mg/m3) を達成する必要がある場合に、今でも広く使用されています。しかし、その欠点は、アミンの再生に多くのエネルギーを消費することと、アミンの分解を引き起こす HCN と COS の存在に敏感であることです。そのため、今ではコンビの道を歩むことが多くなりました。

いわゆる湿式接触酸化法。本質的に、これは、鉄または他の金属をベースとした触媒の存在下での液相におけるHCNおよびH2Sの酸化です。ちなみに、この技術は新しいものではありませんが、中国の技術者が大幅に改良し、触媒溶液の安定性を高め、再生システムを簡素化しました。主な利点は、硫化水素とシアン化水素の両方を同時に除去でき、例えばチオシアン酸アンモニウムや硫酸アンモニウムが副生成物として得られることです。経済はすぐに魅力的になります。

実際に私は、この方法の成功は前段階でのガス準備の品質に大きく依存するという事実に直面しました。ガス中に樹脂状物質やゴミが多く残っていると「詰まり」ませんか？触媒溶液が泡を形成し、効率が低下します。したがって、このようなシステムを導入するには、1 つのユニットを交換するだけでなく、ガス精製チェーン全体の徹底的な監査が常に必要です。これは、冒頭でお話しした統合的アプローチの問題に関連します。

シアン化水素: 目に見えないが潜伏性

HCN は二次的に記憶されることがよくありますが、無駄です。これは強力な毒であるだけでなく、多くの技術的問題の原因でもあります。これは機器の腐食（特に結露領域）を引き起こし、触媒を汚染し、廃水の処理を複雑にします。従来の方法では、アルカリスクラバーに吸収させてシアン化ナトリウムまたはフェロシアン化物を生成します。しかし、これらの製品の市場は限られており、さらなる処理や廃棄は別の悩みの種です。

今日では、気相中で直接 HCN を破壊する方法にますます注目が集まっています。たとえば、ゼオライトまたは酸化アルミニウム触媒での同じ接触加水分解です。 HCN は水蒸気の存在下で NH3 と CO に分解します。この技術は効果的ですが、やはり、触媒毒からガスを非常に慎重に予備精製する必要があります。さらに、生成されたアンモニアはどこかで処分する必要があり、システム全体に戻ります。

興味深い事例は、遼寧省の工場の近代化工事中のものでした。そこで彼らは包括的な方法で問題を解決しました。H2S と HCN を一緒に除去する湿式接触酸化ユニットを設置し、溶液中に生成されたチオシアン酸アンモニウムを濃縮して化学産業向けの商品として販売しました。これで洗浄システム全体の費用が支払われたとは言いませんが、運用コストは大幅に削減されました。このような決定は、まさに次のようなデザイン機関の活動の精神に基づいています。成都宜之科技有限公司私の意見では、彼らの強みは、プロセスを単独ではなく、工場の生産回路の一部として見ていることです。登録資本金が 1 億 2,000 万元であるということは、このような複雑なプロジェクトを実行する大きなチャンスがあることを示しています。

仕上げ磨きとコントロール: トレンドはどこに向かっているのか

硫黄とシアン化物からの洗浄の主な段階の後、最終的な「研磨」の問題がしばしば生じます。ガス – 残留微量の不純物、有機蒸気、臭気の除去。ここでは、活性炭への吸着技術（特殊な試薬を含浸させる場合もあります）や、コンパクトな反応器での熱または触媒によるアフターバーニングが使用されることが増えています。

これは、敏感な施設で燃料として使用されたり、都市ネットワークに供給されたりするガスに特に当てはまります。コントロールが鍵となります。最新のシステムには、H2S と O2 だけでなく、HCN、NH3、および一般的な有機化合物を対象とした連続ガス分析装置が装備されています。データは自動プロセス制御システムに流れ、スクラバーの動作モードと試薬の投与量をリアルタイムで調整できます。

私が見ている主なトレンドはデジタル化と「知的化？」です。クリーニングユニット。ここで話しているのは「人工知能」ではなく、モデリングとセンサーからのデータに基づいてプロセスを最適化し、メンテナンスの必要性 (触媒の交換やスクラバーの洗浄など) を予測する高度な制御システムのことです。これは、ハードウェア ソリューション自体をテストした後の論理的な次のステップです。試薬とエネルギーを節約し、修理までの走行距離を延ばします - これがこの最適化によってもたらされるものです。そして、前述のエンジニアリング会社を含む中国の技術サプライヤーは、この分野の開発を積極的に進めており、機器だけでなく技術とその管理システムも提供しています。

結論ではなく、本当に「新しい」とは何なのか？

では、今日の中国において、最終的に新技術と呼べるものは何でしょうか?これは単なるセンセーショナルな設定ではありません。これは、第一に、古典的な手法 (触媒 + 吸収 + 酸化) の徹底的な近代化とハイブリッド化です。第二に、精製とリサイクルと副産物の生成の間には厳密な関連性があり、プロセス全体の経済性が変化します。第三に、これは統合的で体系的な設計アプローチであり、予備洗浄、本洗浄、最終洗浄がすべての相互影響を考慮して単一の全体として設計されます。

そしておそらく最も重要なことは適応力です。普遍的な解決策はありません。山西省の巨大なコークス工場では見事に機能するものでも、小規模なプラントでは法外に高価で複雑になる可能性があります。したがって、導入の成功は常に、ソースガス、プラントの能力、最終製品の要件、および環境規制の詳細な分析に基づいています。これはまさに、Chengdu Yizhi Technology のような企業の専門家が営業担当者としてではなく、テクノロジー パートナーとして活動しているように見えることです。おそらく、これが最新のアプローチとの主な違いです。販売されるのは機器ではなく、与えられた予算内でのガス純度の結果が保証されることです。そして、この結果の背後には、力学から触媒作用、自動化に至るまで、あらゆる範囲のソリューションが存在します。