中国：排ガス利用のための新技術？ 

「新しい排ガス利用技術」について耳にするのはいつですか?中国では、やはりマーケティングが最初に考えられます。誰もがイノベーションを叫んでいますが、実際には、古き良き PSA (圧力スイング吸着) やメンブレンが新しいパッケージに入っているだけであることがよくあります。しかし、過去 5 ～ 7 年で状況は大きく変化しました。革命があったわけではありませんが、これまで燃焼されたり、失礼ですが単に排出されたりしていた流れに対して、最大限に機能する具体的な解決策が現れました。そして主な推進力はエコロジーそのものではなく、厳格な資源経済学と「クリーンな生産」政策です。企業にとって、これらの割合を獲得することは利益を生むことになります。

「に違いない」から「具体的にどのように?」へ: アプローチの進化

以前は、典型的な話でした。設備には、主に不純物を含む水素からなる排ガスの流れがあります。プロジェクトに従って、それをトーチまたは炉の燃料に向けます。リサイクル技術はありますが、設備投資が高く、投資収益率には疑問があります。そしてすべてがフリーズしてしまう。今ではアプローチが異なります。 「どう活用するか？」ではなく、「この流れの中で今ここで価値があるものは何か？」水素？その後、精製されて水素化処理などの工程に戻されます。炭化水素C1～C4?次に、燃料ガスに精製するか、組成が許せば個々の留分を分離します。キーワード -統合。このテクノロジーは抽象的に選択されるのではなく、製品が既存のプラント レイアウトに導入される特定の時点で選択されます。

以下は山東省のある製油所での実例です。水素を豊富に含む水素分解装置からの流れがありましたが、圧力はわずか 0.3 MPa で、かなりの量の CO が含まれていました。古典的な膜法やスイング吸着は、圧力が低く、CO を深く除去する必要があるため、あまり適していませんでした。ハイブリッド ソリューションが見つかりました。最初に粗洗浄と圧縮が行われ、次に CO に対応する多層吸着剤を備えた特殊構成の短サイクル吸着 (PSA) ユニットが使用されました。水素はプロセスに戻り、カロリーがまだ高い廃棄物部分はフレアではなく、ボイラー用の燃料ガス ネットワークに送られました。 3年で元が取れます。しかし、ここで重要なことは、成功は超新技術によるものではなく、特定の条件に合わせた精密なエンジニアリングによるものであるということです。多くの失敗は、まさに「箱入り」のものを使用するという事実によるものです。解決策を見つけて、それを台無しにしてみてください。

見落とされがちなもう 1 つの点は、排ガス組成の安定性です。理論的には、フローが特徴付けられ、サンプルが採取され、設計が作成されます。実際には、主要な設備、原材料、触媒のモードに応じて、組成物は「浮遊」する可能性があります。技術に十分な動作ウィンドウがない場合、製品が仕様を満たさなかったり、装置のコークスが発生したりするなどの問題が発生します。バッファタンクを設置するか、より高価ですがオンライン分析および自動制御システムを設置する必要があります。これは、FEED (設計) 段階で考慮されなければ、プロジェクトの経済全体を食いつぶすのと同じ「些細なこと」です。

テクノロジー動物園: 現場で実際に機能するもの

誇大宣伝を脇に置くと、今日、いくつかの地域が中国の工業地帯を支配しています。まず、これは当然のことですが、膜分離ターゲット成分（同じ水素）の分圧が高い流れの場合。後述する成都の企業など、中国の膜メーカーは大きな進歩を遂げています。彼らのフィルムはすでに選択性と安定性において西洋の類似品と競合しており、著しく安価です。しかし、膜はエアロゾル、重炭化水素、可塑剤の影響を受けやすいため、非常に高品質な予備洗浄が必要です。

第二に、スイングサイクル吸着 (PSA)。ここでの進歩は主に制御アルゴリズムと吸着剤の設計であり、これにより水素損失を削減し、吸着剤の耐用年数を延ばすことが可能になります。サイクルを最適化し、層状吸着剤 (モレキュラーシーブ + 活性炭) を使用することで、かなり汚れた流れから 90% の水素抽出率を達成している設備を見たことがあります。しかし、これはエネルギーを消費し、再生にはかなりの量の燃料ガスが使用されます。

そして3つ目のトレンドは、極低温技術。使用頻度は低く、主に燃料ガスだけでなく高純度の液体製品 (エタン、LPG) を取得する必要がある大流量の場合に使用されます。設備投資は非常に高額だが、統合化学複合体を構築する神華社や中国石油化工（Sinopec）のような巨大企業にとって、これは正当化される。これらは炭素循環を「閉じ」、排ガスを熱分解の原料に変換します。

しかし、生物学的手法や工業規模でのプラズマ化学プロセスについて話すのは時期尚早です。研究室のサンプルもあり、パイロット設置もニュースになっていますが、商業的な信頼性や理解できる経済性からはまだ程遠いです。このような「ダークホース」への投資は、企業自体からではなく、主に国の研究資金を通じて行われています。

注目の事例: 成都 Yizhi テクノロジー体験

実用化について話すという文脈では、経験は興味深いものです成都宜之科技有限公司(成都華西化工技術の子会社)。彼らのウェブサイト (https://www.yzkjhx.ru）はデザイン機関として位置づけており、これがキーワードです。彼らは単に機器を販売するだけではなく、フルサイクルのエンジニアリングを行っています。彼らの公開事件から、彼らの専門分野が化学と石油精製のガスであることは明らかです。

私が間接的に研究する機会を得た彼らのプロジェクトの 1 つは、オレフィン製造プラントからの排ガスの回収でした。問題は典型的なもので、定期的に燃焼するさまざまな組成の流れ (エチレン、エタン、プロピレン、水素) でした。標準的な解決策は、別個の分別プラントを構築することですが、これには時間と費用がかかります。 Yizhi のエンジニアは、水素と軽質オレフィンの一部を分離して戻すための予備膜ユニットを備えたスキームを提案および実装し、エタンが豊富な残りの流れは追加の原料として熱分解炉に直接送られました。基本的に、彼らはリサイクルを主要プロセスに組み込み、独立した複合体の作成を回避しました。

ここに価値があるものは何ですか？技術的な奇跡ではなく、システム思考です。彼らは植物を単一の生物として見ました。登録資本金 1 億 2,000 万元の設計機関である同社の強みは、詳細なプロセスモデリング (Aspen HYSYS など) を実行し、標準ソリューションではなくカスタマイズされたソリューションを提供できることです。同社のポートフォリオには PSA と膜システムの両方が含まれていますが、その選択は常に特定の顧客に対する技術的および経済的な計算によって正当化されます。

もちろん、彼らにとってもすべてが順調に進んでいるわけではありません。冶金工場でコークス炉ガスを利用する初期のプロジェクトの 1 つでは、タールと粉塵によるプレフィルターの急速な詰まりに直面しました。洗浄システムをその場で変更し、追加の洗浄ステージを導入する必要がありました。その結果、予算超過や納期の遅延が発生しました。しかし、そのような経験は専門的な成長の一部です。現在では、入口での原材料の純度に対して、より保守的な許容範囲を設定していると確信しています。

パンフレットには書かれていない落とし穴と教訓

新しいテクノロジーについて話すとき、落とし穴を無視することはできません。何よりもまず -低濃度での経済性。フロー内の貴重なコンポーネントが 15 ～ 20% 未満である場合、ほとんどの場合、プロジェクトは開始されません。隔離にかかるコストは製品のコストを超えます。場合によっては、精製システム全体を構築するよりも、バーナーを近代化して、最寄りの炉で低カロリー燃料としてガスを直接使用する方が有益な場合があります。

2番目の石はインフラストラクチャです。美しく純粋な水素を分離したとします。しかし、どこに提出すればいいのでしょうか？プラントに適切な圧力または受け入れ用の空き容量を備えた水素パイプラインのネットワークがない場合、プロジェクトは巨額の追加投資の必要に直面することになります。多くの場合、最適な解決策は最大限の精製ではなく、「十分に優れた」製品を入手することです。最寄りの消費場所で使用します。

3つ目は営業費用（OPEX）です。新しい触媒、特殊な吸着剤、膜エレメント - これらすべてには独自の耐用年数と交換コストがあります。供給とサービスが単一の外国供給業者に依存している場合、これらは大きなリスクとなります。ちなみに、これは中国の現地メーカーの発展にとって強力なインセンティブとなります。パスポートによると、サービスの信頼性と可用性は、効率の数パーセントよりも重要な場合があります。

そして最後は人的要因です。複雑なリサイクルプラントを維持する必要があります。工場に訓練を受けた人員がいない場合、最先端の技術であっても機能しないままになるか、半分の能力で稼働することになります。プロジェクトの成功には、常に「ハードウェア」の供給だけでなく、技術者やオペレーターの十分なトレーニング、詳細な規定の作成が含まれます。これがなければ、どんなイノベーションも頭の痛い問題になってしまいます。

将来を見据えて、風はどちらに吹いているでしょうか？

では、肝心なことは何でしょうか？中国は排ガス処理のための魔法の杖を発明したわけではない。しかし、ここでは、既存のテクノロジーを実用的かつ経済的に健全に実装するための強力なエコシステムが構築されています。推進要因 - グリーン政策の展開、排出規制の強化、そしてより重要なことに、成熟度の高まりと、次のような地元のエンジニアリング会社間の競争が挙げられます。成都宜志テクノロジー.

私の意見では、未来はハイブリッド システムに属します。 PSA や膜ではなく、特定のストリームの価値を最大化するために選択された両方の組み合わせです。また、デジタル化の背景には、リアルタイム データと予測分析を使用して、原材料の組成が変化する条件下でリサイクル プラントの動作モードを最適化することもあります。

主な変化は意識です。排ガスは、廃棄しなければならない廃棄物であるという認識がますます薄れています。これは、十分に活用されていない資源、潜在的な収入源、または少なくとも主要な生産における運営コストを削減する方法としてますます見なされています。そしておそらく、これが最も重要な「新技術」です。 - 機器ではなく、アプローチです。そして、ご存知のとおり、テクノロジーは需要に従います。そして、ここでの需要は明らかに増加しています。