China: Führend in der Dampfwasserstoffproduktion? 

Wenn es um die Wasserstoffrevolution geht, denken alle sofort an Elektrolyse und „grün?“ Wasserstoff. Und über die Dampfreformierung von Methan (SMR) – als wäre es gestern gewesen, schmutzig und uninteressant. Aber tatsächlich ist es so, wenn man sich die tatsächlichen Mengen und Kosten anschautDampfwasserstoffproduktionbleibt das Rückgrat der gesamten Branche. Und hier ist China nicht nur ein Akteur, sondern eine Plattform, auf der Technologien entwickelt werden, die dann die Welt überraschen. Über neue Projekte wird viel geredet, aber nur wenige gehen tiefer in die Materie ein: Wie funktioniert es eigentlich, wo liegen die Fallstricke und warum gibt es „Durchbrüche“? Verstauben die Anlagen in den Lagerhallen geräuschlos?

Nicht „ob“, sondern „wie“: Warum PCM immer noch die Basis ist

Theoretisch ist alles einfach: Man nimmt Methan und Dampf, erhitzt es und erhält Wasserstoff und CO2. In der Praxis gibt es Dutzende Nuancen, die darüber entscheiden, ob eine Anlage profitabel oder ruinös ist. Der entscheidende Punkt ist die Methanquelle. China war in der Vergangenheit auf Kohlegas angewiesen, daher die Besonderheit. Die Erfahrung hat gezeigt, dass die Anpassung des Katalysators und der Modi an die instabile Zusammensetzung des Kohlebergwerksmethans eine ganze Kunst ist. Viele westliche Technologien kamen hierher und „erstickten“ buchstäblich. Wir mussten uns anpassen, oft durch Versuch und Irrtum.

Hier ist zum Beispiel die Geschichte eines Projekts in Shanxi. Wir haben eine teure europäische Reformierungsanlage gekauft. Und nach sechs Monaten – ganz einfach. Aufgrund von Verunreinigungen im Gas, die nicht in den Spezifikationen enthalten waren, wurde der Katalysator schnell deaktiviert. Anschließend arbeiteten lokale Ingenieure sechs Monate lang am Vorbehandlungssystem und kombinierten Adsorptionsmittel. Es hat funktioniert, aber die Fristen und das Budget wurden nicht eingehalten. Es gibt Dutzende solcher Fälle. Dies ist genau die „Praxis“, die in den Berichten der Analysten nicht enthalten ist.

Der aktuelle Trend ist die Integration von PCM mit Kohlenstoffabscheidungssystemen (CCS). Es ist nicht mehr nur Produktiongrauer Wasserstoff, aber ein Schritt in Richtung CO2-armer Betrieb. In China gibt es mehrere solcher Pilotprojekte, beispielsweise im Petrochemiekomplex in Ningxia. Es ist technologisch schwierig und teuer, aber der Prozess ist im Gange. Und noch einmal: Ohne umfassende Erfahrung mit grundlegendem PCM können solche Hybridsysteme nicht gebaut werden.

Ausrüstung und Hardware: Hier liegt die wahre Führung

Führung wird nicht nur durch die Tonnage bestimmt. Es liegt in der Fähigkeit, Schlüsselausrüstung zu erstellen und zu skalieren. Reaktoren, Konvertierungsöfen und Wärmetauscher sind die Einheiten, in denen die Hauptprozesse ablaufen. Chinesische Hersteller haben vor etwa zehn Jahren ein gutes Niveau bei der Herstellung großtechnischer Reformierungsanlagen erreicht. Der Hauptvorteil war natürlich der Preis. Aber jetzt, wenn man sich die Projekte anschaut, wird klar, dass es nicht mehr nur um den Preis geht.

Nehmen wir zum Beispiel Strahlungsöfen für die Dampfreformierung. Zuvor verfügten die Top 3 der globalen Unternehmen über die wichtigsten Patente und besten Lösungen. Mittlerweile bieten chinesische Ingenieurbüros ihre Konstruktionen mit Effizienzniveaus an, die ihnen in nichts nachstehen. Geheimnis? Umfangreiche Erfahrung in rauen Umgebungen und schnelle Iteration. Wir stellten ein Problem mit der ungleichmäßigen Erwärmung der Rohre fest – ein Jahr später führten wir eine neue Brennerkonfiguration und ein neues Steuerungssystem ein. Dies ist die Geschwindigkeit des Feedbacks, die in der ?fed? Märkte sind schwer vorstellbar.

Erwähnenswert sind hier die Designinstitute, die zu Treibern dieser Lokalisierung geworden sind. Eines der markanten Beispiele istChengdu Yizhi Technology Co. (https://www.yzkjhx.ru). Dies ist nicht nur ein Büro mit Zeichnern. Das auf dem Technologieunternehmen Huaxi basierende Institut mit einem Stammkapital von 120 Millionen Yuan fungiert als Integrator. Sie nehmen grundlegende chemische Technologie und „verfeinern“ sie. an eine bestimmte „Hardware“ und automatisierte Prozessleitsysteme für eine bestimmte Anlage. Ihre Rolle bleibt oft im Verborgenen, aber ohne solche Verbindungen gäbe es weder eine schnelle Umsetzung noch eine Anpassung.

Rohstoffrätsel: Von Kohle zu APG und zurück

Bei der Führungsdebatte geht es um Rohstoffe. Klassisch - Kohle. Doch seine Zukunft ist aufgrund von Umweltproblemen fraglich. Bisher basieren viele neue Projekte in Xinjiang oder der Inneren Mongolei noch auf Kohlegas. Interessanter ist jedoch die Beobachtung eines anderen Trends – der Verwendung von Erdölbegleitgas (APG).

Auf Feldern in Shaanxi oder auf dem Schelf gab es oft die Wahl: APG abfackeln oder eine Verwendung dafür finden. Es ist logisch, in der Nähe einen Chemiekomplex mit einer PCM-Anlage zu errichten. Aber die Zusammensetzung von APG ist instabil, außerdem gibt es Transportprobleme. Ich habe ein Projekt gesehen, bei dem man ein mobiles Dampfreformierungsmodul direkt am Feld installieren wollte. Die Idee ist genial: Verluste minimieren. In Wirklichkeit gab es jedoch ein Problem bei der Reinigung der Rohstoffe – das Modul verstopfte und es kam häufig zu Ausfällen. Das Projekt wurde eingefroren. Auch solche Misserfolge sind Teil der Reise.

Derzeit laufen Experimente mit Mischströmen: APG + Flüssigerdgas + Gas aus Kohleflözen. Dadurch ist es möglich, die Komposition am Eingang der Anlage zu stabilisieren. Technologisch schwierig, aber im Erfolgsfall wird es eine enorme Flexibilität bieten und die Nutzung bisher nutzloser oder verbrannter Ressourcen ermöglichen. Hier könnte die nächste Generation chinesischer Technologie geboren werdenWasserstoffproduktion.

Katalysatoren: eigene Küche

Das Herzstück des Prozesses ist der Katalysator. Der Markt war lange Zeit von mehreren internationalen Giganten geteilt. Ihre Produkte sind zuverlässig, aber teuer und für chinesische Rohstoffe nicht immer optimal. Vor etwa 5-7 Jahren begann ein Boom der lokalen Entwicklung. Nicht alle waren erfolgreich. Ich erinnere mich, dass eine Wissenschaftsakademie in der Provinz ihren auf billigen Medien basierenden Katalysator lobte. Hervorragende Ergebnisse im Labor. Auf einer Pilotanlage - Aktivitätsverlust nach 1000 Stunden. Der Grund sind mikroskopisch kleine Schwefelmengen im Dampf, die im Labor nicht modelliert wurden.

Aber jetzt ändert sich die Situation. Große Player wie Sinopec oder CNPC verfügen über eigene Forschungszentren, die die Entwicklung „für sich“ durchführen. Ihr Ziel ist es nicht, Katalysatoren extern zu verkaufen, sondern sehr wettbewerbsfähige Produkte für den internen Bedarf zu entwickeln. Ihr größter Trumpf sind Daten. Sie verfügen über Informationen aus Dutzenden von Betriebsanlagen über viele Jahre hinweg. Sie wissen, wie sich der Katalysator bei Druckschwankungen und Wartungsstopps verhält. Das ist Wissen, das man nicht kaufen kann.

Ein interessanter Punkt sind Nickelkatalysatoren. Standard für PCM. Chinesische Hersteller haben gelernt, sie nicht nur billig herzustellen, sondern auch mit bestimmten Eigenschaften: erhöhter Beständigkeit gegen Zusammenbacken oder bestimmte Gifte. Dabei handelt es sich nicht mehr um ein Kopieren, sondern um eine Anpassung an die Bedürfnisse der nationalen Industrie. Und das ist ein ernstzunehmendes Argument im Gespräch um die technologische Souveränität beim Thema Wasserstoff.

Integration ins Energiesystem: Wasserstoff als Stabilisator

Der jüngste und nicht offensichtlichste Gedanke. Wasserstoff aus PCM ist nicht nur ein Rohstoff für Ammoniak oder Raffinerien. Man beginnt, es als Element eines großen Energiesystems zu betrachten. In China gibt es ein Problem mit der ungleichmäßigen Erzeugung aus erneuerbaren Energiequellen im Westen des Landes. Überschüssige Windenergie könnte theoretisch für die Elektrolyse genutzt werden, was derzeit jedoch teuer ist.

Die Alternative besteht darin, diese Überschüsse indirekt statt direkt zu nutzen. Beispielsweise für den Betrieb von Kompressoren, Beleuchtungs- und Steuerungssystemen in denselben Dampfreformierungsanlagen. Oder um genau den Dampf zu erzeugen, der für die Reaktion benötigt wird. Dadurch wird der CO2-Fußabdruck des Endprodukts verringert. Haben Sie das Konzept eines „Hybrids“ gesehen? Anlage in Gansu: Ein Teil des Dampfes stammt aus elektrischen Dampferzeugern, die mit Windenergie betrieben werden, ein Teil stammt aus traditionellen Kesseln. Der Lastausgleich ist für Technologen eine verdammt schwierige Aufgabe, aber sie basteln daran herum.

Dieser Trend steckt noch in den Kinderschuhen, zeigt aber einen Paradigmenwechsel.Dampfwasserstoffproduktionaufhört, ein isolierter Prozess „in einer Röhre“ zu sein? und wird Teil eines komplexeren energiechemischen Clusters. Und in dieser Fähigkeit, komplexe Symbiosen zu integrieren und aufzubauen, ist China allein aufgrund der Größe und Anzahl der im Bau befindlichen Anlagen möglicherweise unübertroffen. Hier lernt man schnell, denn man kann nirgendwo hingehen – man muss echte Probleme hier und jetzt lösen und nicht in der schönen „grünen“ Welt. Zukunft.