China: Neue Technologien zur Abgasnutzung? 

Wann hören Sie von „neuen Abgasnutzungstechnologien“? In China ist der erste Gedanke wieder Marketing. Alle schreien nach Innovation, doch in Wirklichkeit handelt es sich oft um gute alte PSA (Druckwechseladsorption) oder Membranen, nur in neuer Verpackung. Aber in den letzten fünf bis sieben Jahren hat sich das Bild wirklich verändert. Es ist nicht so, dass es eine Revolution gegeben hätte, aber für die Ströme, die zuvor entweder verbrannt oder, entschuldigen Sie, einfach abgelassen wurden, sind spezifische Lösungen entstanden, die voll und ganz funktionierten. Und der Haupttreiber ist nicht einmal die Ökologie selbst, sondern die strikte Ökonomie der Ressourcen und die Politik der „sauberen Produktion“. Für Unternehmen ist es rentabel geworden, diese Prozentsätze zu erzielen.

Von ?muss sein? zu „Wie genau?“: die Entwicklung des Ansatzes

Zuvor eine typische Geschichte: Die Anlage hat einen Restgasstrom, hauptsächlich Wasserstoff mit Verunreinigungen. Richten Sie es je nach Projekt auf einen Brenner oder auf Ofenbrennstoff. Es gibt eine Recyclingtechnologie, aber die Investitionskosten sind hoch und die Kapitalrendite fraglich. Und alles friert ein. Jetzt ist der Ansatz ein anderer. Nicht „Wie können wir es nutzen?“, sondern „Was in diesem Fluss hat hier und jetzt Wert?“ Wasserstoff? Anschließend wird es gereinigt und einem Prozess, beispielsweise dem Hydrotreating, wieder zugeführt. Kohlenwasserstoffe C1-C4? Anschließend erfolgt entweder eine Veredelung zu Brenngas oder, sofern die Zusammensetzung dies zulässt, eine Trennung einzelner Fraktionen. Schlüsselwort -Integration. Die Technologieauswahl erfolgt nicht abstrakt, sondern für einen konkreten Zeitpunkt, an dem das Produkt in das bestehende Anlagenlayout eingebracht wird.

Hier ist ein Live-Beispiel aus einer Raffinerie in Shandong. Es gab einen Strom aus einem Hydrocracker, der reich an Wasserstoff war, aber nur einen Druck von 0,3 MPa und eine ordentliche Menge CO aufwies. Die klassische Membranmethode oder die Wechseladsorption waren aufgrund des niedrigen Drucks und der Notwendigkeit einer tiefen CO-Entfernung nicht sehr geeignet. Es wurde eine Hybridlösung gefunden: zunächst eine grobe Reinigung und Verdichtung, dann eine spezielle Konfiguration einer Kurzzyklus-Adsorptionseinheit (PSA) mit mehrschichtigen Adsorptionsmitteln, die mit CO zurechtkommt. Der Wasserstoff gelangte zurück in den Prozess, und der noch kalorienreiche Abfallanteil wurde nicht in die Fackel, sondern in das Brenngasnetz für die Kessel geleitet. Hat sich in 3 Jahren amortisiert. Aber hier ist es wichtig: Der Erfolg beruhte nicht auf superneuen Technologien, sondern auf präziser Konstruktion für spezifische Bedingungen. Viele Misserfolge sind gerade auf die Tatsache zurückzuführen, dass sie „eingepackt“ werden. Lösung und versuchen Sie es zu vermasseln.

Ein weiterer Punkt, der oft übersehen wird, ist die Stabilität der Abgaszusammensetzung. Theoretisch wird die Strömung charakterisiert, Proben entnommen und ein Entwurf erstellt. In der Praxis kann die Zusammensetzung je nach Art der Hauptanlage, Rohstoffen und Katalysator „schweben“. Wenn die Technologie nicht über ein ausreichendes Betriebsfenster verfügt, beginnen Probleme: Das Produkt entspricht nicht der Spezifikation oder die Ausrüstung verkokt. Es ist notwendig, Puffertanks oder, teurer, Online-Analyse- und automatische Kontrollsysteme zu installieren. Dies ist dieselbe „Kleinigkeit“, die die gesamte Wirtschaftlichkeit des Projekts verschlingt, wenn sie nicht in der FEED-(Entwurfs-)Phase berücksichtigt wird.

Technologischer Zoo: Was auf Websites wirklich funktioniert

Wenn wir den Hype beiseite lassen, dominieren heute mehrere Bereiche die chinesischen Industriestandorte. Erstens ist das natürlichMembrantrennungfür Strömungen mit hohem Partialdruck der Zielkomponente (dem gleichen Wasserstoff). Chinesische Membranhersteller, wie das Unternehmen aus Chengdu, auf das später noch eingegangen wird, haben große Fortschritte gemacht. Ihre Filme konkurrieren bereits hinsichtlich Selektivität und Stabilität mit westlichen Analoga und sind deutlich günstiger. Aber Membranen sind empfindlich gegenüber Aerosolen, schweren Kohlenwasserstoffen und Weichmachern – eine sehr hochwertige Vorreinigung ist erforderlich.

Zweitens,Swing-Cycle-Adsorption (PSA). Fortschritte gibt es hier vor allem bei Regelalgorithmen und Adsorberdesigns, die es ermöglichen, Wasserstoffverluste zu reduzieren und die Lebensdauer des Adsorbens zu erhöhen. Ich habe Installationen gesehen, bei denen durch die Optimierung des Kreislaufs und den Einsatz geschichteter Adsorbentien (Molekularsiebe + Aktivkohle) eine Wasserstoffextraktionsrate von 90 % aus eher schmutzigen Strömen erreicht wird. Dies ist jedoch energieaufwändig – für die Regeneration werden erhebliche Mengen an Brenngas verbraucht.

Und der dritte Trend –kryogene Technologien. Sie werden seltener eingesetzt, vor allem bei großen Durchflüssen, bei denen nicht nur Brenngas, sondern auch flüssige Produkte (Ethan, LPG) von hoher Reinheit gewonnen werden müssen. Die Investitionsausgaben sind himmelhoch, aber für Giganten wie Shenhua oder Sinopec, die integrierte Chemiekomplexe bauen, ist dies gerechtfertigt. Sie „schließen“ den Kohlenstoffkreislauf und wandeln Restgase in Ausgangsstoffe für die Pyrolyse um.

Aber es ist noch zu früh, um über biologische Methoden oder irgendwelche plasmachemischen Prozesse im industriellen Maßstab zu sprechen. Es gibt Labormuster, Pilotanlagen sind ebenfalls in den Nachrichten, aber von kommerzieller Zuverlässigkeit und nachvollziehbarer Wirtschaftlichkeit sind sie noch weit entfernt. Investitionen in solche „dunklen Pferde“ kommen überwiegend aus staatlichen Forschungsgeldern und nicht von den Unternehmen selbst.

Fall im Fokus: Chengdu Yizhi Technology Experience

Im Zusammenhang mit der Diskussion über die praktische Umsetzung sind Erfahrungen interessantChengdu Yizhi Technology Co.(eine Tochtergesellschaft von Chengdu Huaxi Chemical Technology). Ihre Website (https://www.yzkjhx.ru) positioniert sie als Designinstitut, und das ist das Schlüsselwort. Sie verkaufen nicht nur Ausrüstung, sondern betreiben komplettes Engineering. Aus ihren offenen Fällen geht klar hervor, dass sie sich auf Gase in der Chemie und Ölraffination spezialisiert haben.

Eines ihrer Projekte, das ich indirekt studieren konnte, war die Rückgewinnung von Restgas aus einer Olefinproduktionsanlage. Das Problem war klassisch: ein Strom variabler Zusammensetzung (Ethylen, Ethan, Propylen, Wasserstoff), der periodisch verbrannt wurde. Die Standardlösung besteht darin, eine separate Fraktionierungsanlage zu bauen, was jedoch zeitaufwändig und teuer ist. Die Ingenieure von Yizhi schlugen ein Schema mit einer Vormembraneinheit zur Trennung und Rückführung eines Teils des Wasserstoffs und der leichten Olefine vor und implementierten es. Der verbleibende, mit Ethan angereicherte Strom wurde als zusätzlicher Rohstoff direkt zum Pyrolyseofen geleitet. Im Wesentlichen haben sie das Recycling in den Hauptprozess integriert und so die Schaffung eines eigenständigen Komplexes vermieden.

Was ist hier wertvoll? Kein technisches Wunder, sondern Systemdenken. Sie betrachteten die Pflanze als einen einzigen Organismus. Ihre Stärke als Designinstitut mit einem Grundkapital von 120 Millionen Yuan liegt in der Fähigkeit, detaillierte Prozessmodellierungen durchzuführen (Aspen HYSYS usw.) und kundenspezifische statt Standardlösungen anzubieten. Ihr Portfolio umfasst sowohl PSA- als auch Membransysteme, die Wahl wird jedoch immer durch eine technische und wirtschaftliche Berechnung für einen bestimmten Kunden gerechtfertigt.

Natürlich läuft auch bei ihnen nicht alles glatt. Bei einem der ersten Projekte zur Nutzung von Koksofengas in einem Hüttenwerk kam es zu einer schnellen Verstopfung der Vorfilter durch Teer und Staub. Wir mussten die Waschanlage spontan umbauen und eine zusätzliche Reinigungsstufe einführen. Dies führte zu Budgetüberschreitungen und Terminverzögerungen. Aber solche Erfahrungen sind Teil der beruflichen Weiterentwicklung. Ich bin mir sicher, dass sie konservativere Toleranzen für die Reinheit der Rohstoffe am Einlass festlegen.

Fallstricke und Lektionen, die nicht in Broschüren beschrieben sind

Wenn man über neue Technologien spricht, kann man die Fallstricke nicht ignorieren. In erster Linie -Wirtschaft in geringen Konzentrationen. Wenn die wertvolle Komponente im Fluss weniger als 15–20 % beträgt, wird das Projekt in den meisten Fällen nicht erfolgreich sein. Die Kosten für die Isolierung werden die Kosten des Produkts übersteigen. Manchmal ist es rentabler, Gas durch Modernisierung der Brenner direkt als kalorienarmen Brennstoff im nächstgelegenen Ofen zu nutzen, als ein komplettes Reinigungssystem zu bauen.

Der zweite Stein ist die Infrastruktur. Nehmen wir an, Sie haben wunderschönen, reinen Wasserstoff isoliert. Aber wo soll man es einreichen? Wenn die Anlage nicht über ein Netz von Wasserstoffleitungen mit geeignetem Druck oder freie Aufnahmekapazität verfügt, werden für das Projekt enorme zusätzliche Investitionen erforderlich sein. Oft ist die optimale Lösung nicht die maximale Reinigung, sondern ein Produkt, das „gut genug“ ist. zur Verwendung an der nächstgelegenen Verbrauchsstelle.

Der dritte Punkt sind die Betriebskosten (OPEX). Neue Katalysatoren, spezielle Adsorbentien, Membranelemente – all das hat seine eigene Lebensdauer und Austauschkosten. Wenn Lieferungen und Leistungen von einem einzigen ausländischen Lieferanten abhängig sind, sind das große Risiken. Dies ist übrigens ein starker Anreiz für die Entwicklung lokaler Hersteller in China. Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit des Dienstes sind manchmal wichtiger als ein paar Prozent Effizienz laut Reisepass.

Und das Letzte ist der menschliche Faktor. Eine komplexe Recyclinganlage muss unterhalten werden. Wenn in der Anlage kein geschultes Personal vorhanden ist, bleibt selbst die fortschrittlichste Technik still oder arbeitet mit halber Kapazität. Erfolgreiche Projekte umfassen immer nicht nur die Lieferung von „Hardware“, sondern auch eine umfassende Schulung von Technologen und Bedienern sowie die Ausarbeitung detaillierter Vorschriften. Ohne dies wird jede Innovation zu Kopfschmerzen.

Blick nach vorn: Aus welcher Richtung weht der Wind?

Was ist also das Endergebnis? China hat keinen Zauberstab für die Abgasentsorgung erfunden. Doch hier ist ein leistungsstarkes Ökosystem für die praktische und wirtschaftlich sinnvolle Umsetzung bestehender Technologien entstanden. Treiber – grüne politische Entwicklungen, strengere Emissionsvorschriften und, was noch wichtiger ist, die wachsende Reife und der Wettbewerb unter lokalen Ingenieurunternehmen wie zChengdu Yizhi-Technologie.

Meiner Meinung nach gehört die Zukunft hybriden Systemen. Nicht PSA oder Membranen, sondern Kombinationen aus beidem, die ausgewählt wurden, um den Wert eines bestimmten Stroms zu maximieren. Und auch hinter der Digitalisierung steht der Einsatz von Echtzeitdaten und prädiktiven Analysen zur Optimierung der Betriebsweisen von Recyclinganlagen unter Bedingungen einer sich ändernden Rohstoffzusammensetzung.

Die Hauptveränderung findet im Bewusstsein statt. Abgas wird immer weniger als Abfall wahrgenommen, der vernichtet werden muss. Es wird zunehmend als ungenutzte Ressource, als potenzielle Einnahmequelle oder zumindest als Möglichkeit zur Senkung der Betriebskosten in der Hauptproduktion angesehen. Und das ist vielleicht die wichtigste „neue Technologie“? – nicht in der Ausstattung, sondern in der Herangehensweise. Und Technologie folgt bekanntlich der Nachfrage. Und hier wächst die Nachfrage deutlich.