China: Nutzung von Ethylen-Restgas? 

Wenn man diese Frage sieht, denkt man ehrlich gesagt als Erstes an ein typisches Missverständnis: „Ethylen-Endgas“? – Hierbei handelt es sich um eine Art homogene Substanz, die nach einem einzigen Rezept verarbeitet werden kann. In der Praxis hängt alles von der spezifischen Zusammensetzung, dem Druck und vor allem von der Wirtschaftlichkeit des Prozesses in einer bestimmten Anlage ab. Viele Recyclingprojekte scheitern nicht an der Technik, sondern daran, dass diese „Schwänze“ zunächst falsch eingeschätzt wurden.

Was verbirgt sich hinter dem Begriff „Tail Gas“?

Beginnen wir mit den Grundlagen, die aus irgendeinem Grund in allgemeinen Rezensionen oft übersehen werden.Ethylen-Endgas– Dies ist nicht nur ein Abfluss aus der C2-Splitterkolonne. Seine Zusammensetzung ist ein Cocktail aus Ethylen, Ethan, Methan, Wasserstoff und manchmal Propylen und Acetylen. Der Prozentsatz ist der entscheidende Faktor. An einem Produktionsstandort kann dies ein Strom mit 60 % Ethylen sein, an einem anderen - mit 20 %, verdünnt mit Stickstoff. Und es wird sofort klar, warum es keine universelle Lösung gibt.

Ein häufiger Fehler besteht zu Beginn darin, für Strömungen mit niedrigen Partialdrücken der Zielkomponenten die Membrantrennung oder die Druckzyklusadsorption (PCA) zu verwenden. Die Effizienz sinkt katastrophal, die Kapitalkosten rechnen sich nicht. Ich habe ein Projekt gesehen, bei dem versucht wurde, Ethylen aus einem Strom mit einem Gesamtdruck von 3 bar und einem Ethylengehalt von 15 % abzutrennen. Die Membranen erreichten einfach nicht den Design-Enrichment-Faktor und die Anlage steht still.

Hier ist es wichtig, auf die Quelle zu schauen. Gas aus einer Pyrolyseanlage, aus einer Ethan-Dehydrierungsanlage oder vielleicht Abgase aus Lagertanks? Davon hängt nicht nur die Zusammensetzung ab, sondern auch das Vorhandensein giftiger Verunreinigungen für Katalysatoren in Folgeprozessen. Beispielsweise können Acetylen oder CO für Hydrierungs- oder Polymerisationssysteme schädlich sein, wenn das Gas recycelt wird.

Hauptarten des Recyclings: nicht nur Theorie

Abgesehen von schönen Präsentationen sind in China tatsächlich mehrere Bereiche weit verbreitet. Die erste – und offensichtlichste – Rückführung in den Pyrolyseofen als Brenngas. Es scheint einfach und billig zu sein. Allerdings gibt es hier eine Nuance: Der Heizwert solcher Abgase schwankt stark. Wenn Sie die Zusammensetzung des Brennstoffgemisches nicht stabilisieren, kann es zu Problemen mit dem Temperaturregime in den Brennern, lokaler Überhitzung und erhöhtem NOx kommen. In einigen alten Raffinerien machen sie das – sie verbrennen sie einfach, aber in modernen Anlagen mit strengen Umweltstandards wird das nicht mehr funktionieren.

Der zweite Weg ist Trennung und Recycling. Dabei sind die Technologien der Tiefkühlung und der Niedertemperaturdestillation führend. Aber sie verbrauchen Energie. Nur bei großen Mengen und hohem Gehalt an Ziel-C2+ gerechtfertigt. Ein klassisches Beispiel ist die InstallationRückgewinnung von Ethylen-Restgasim Ningbo Heyuan-Komplex, wo Ströme mit hohem Ethan- und Ethylengehalt getrennt und zum Prozesskopf zurückgeführt werden. Aufgrund der Größenordnung konvergierten die wirtschaftlichen Aspekte.

Der dritte Weg, der immer mehr an Bedeutung gewinnt, ist die Nutzung als Rohstoff für die Synthese. Zum Beispiel Hydroformylierung oder Direktoxidation. Dabei handelt es sich jedoch um eine chemische Umwandlung, die einen separaten, oft launischen katalytischen Prozess erfordert. Ohne detaillierte Pilottests ist die Umsetzung riskant. Ich kenne einen Fall in einer Fabrik in der Provinz Jiangsu, wo versucht wurde, die Produktion von Propionaldehyd aus Ethylen-Restgas zu organisieren. Das Projekt geriet in der Phase der Katalysatorentwicklung ins Stocken – er wurde aufgrund von Spurenmengen an Schwefel schnell deaktiviert.

Praktische Schwierigkeiten und Fallstricke

Darüber wird in Lehrbüchern selten geschrieben, aber man findet es auf jeder Website. Das erste sind Zusammensetzungsschwankungen. Ein Pyrolyseofen ist kein Uhrwerk; die Zusammensetzung der Rohstoffe ändert sich, die Modi werden angepasst. Und das Endgas?schwimmt? zusammen mit diesem. Das Recyclingsystem sollte nicht auf Durchschnittswerte ausgelegt sein, sondern auf eine mögliche Bandbreite. Ansonsten in einem ?perfekten? Tag kann es sein, dass der Kompressor unzumutbar belastet wird oder der Abscheider nicht mehr zurechtkommt.

Das zweite sind Fragen der Materialwissenschaft. Enthält das Gas Feuchtigkeit und Spuren von Säuren, beginnt die Korrosion, wenn es unter den Taupunkt abkühlt. Standard-Kohlenstoffstahl ist für Abschnitte mit niedrigen Temperaturen möglicherweise nicht geeignet. Sie müssen Edelstahl einbauen, was das Projekt teurer macht. Und wenn es dabei verwendet wirdAdsorptionoder Membrantrennung können Verunreinigungen (auch in ppm) das Adsorbens irreversibel vergiften oder die Membranen verstopfen.

Das dritte Problem ist die Integration des neuen Recyclingsystems in die bestehende Anlageninfrastruktur. Oft ist kein freier Platz vorhanden, man muss unter Druck stehende Rohrleitungen durchtrennen und lange Stopps koordinieren. Manchmal wird der wirtschaftliche Effekt der Entsorgung durch die Kosten dieser Installations- und Organisationsarbeiten aufgezehrt.

Erfahrung mit der Chengdu Yizhi-Technologie: kein Allheilmittel, sondern ein systematischer Ansatz

Im Rahmen eines Gesprächs über Integration und praktische Umsetzung sind die Erfahrungen von Designinstituten erwähnenswert. Einer von ihnen istChengdu Yizhi Technology Co.(eine Tochtergesellschaft von Chengdu Huaxi Chemical Technology). Sie verkaufen keine „Zauberkästen“, sondern agieren als Designinstitut für den gesamten Zyklus. Ihre Websiteyzkjhx.ru– es handelt sich tatsächlich um ein Portfolio abgeschlossener petrochemischer Projekte.

Was ist an ihrem Ansatz wertvoll? Sie beginnen nicht mit einer Technologieauswahl, sondern mit einer detaillierten Prüfung eines bestimmten Restgasstroms in einer bestimmten Anlage. Die Probenentnahme erfolgt zu unterschiedlichen Tageszeiten und in unterschiedlichen Betriebsmodi der Anlage. Sie erstellen ein reales Bild und arbeiten nicht mit Passdaten. Dann modellieren sie die Optionen: Irgendwo ist es rentabler, ein Vormodul zu installierenGastrennung, um irgendwo die Ethylenkonzentration vor dem Recycling zu erhöhen – integrieren Sie den Durchfluss in das Brenngassystem mit Vormischung und Brennwertregelung.

Aus ihrer Praxis: Es gab ein Projekt für eine PVC-Produktionsanlage, bei dem Abgas mit niedrigem Ethylengehalt (ca. 25 %) erfolgreich in das Brennstoffsystem für Kessel integriert wurde, jedoch mit der Installation eines Online-Analysesystems und einer automatischen Steuerung der Gemischzusammensetzung. Die Lösung ist zwar nicht die modernste, aber zuverlässig und rechnet sich durch die Reduzierung des Erdgaseinkaufs. Ein weiteres ihrer Projekte, die Neugestaltung des Rückgewinnungssystems im Ethylenkomplex, ermöglichte eine Steigerung der Ethylenrückführung um 2-3 %, was bei großen Mengen einen erheblichen wirtschaftlichen Effekt hatte.

Blick in die Zukunft: Trends und wirtschaftliche Zwänge

Wohin geht alles? Der Trend geht natürlich in Richtung Digitalisierung und Predictive Analytics. Online-Sensoren zur Zusammensetzungsanalyse, die mit einem Prozessleitsystem (PCS) verbunden sind, das Änderungen im Durchfluss vorhersagen und den Betrieb der Rückgewinnungsanlage anpassen kann. Das ist keine Science-Fiction mehr; Solche Systeme beginnen mit der Implementierung.

Der zweite Trend ist die Miniaturisierung und Modularisierung von Installationen. Keine riesigen Werkstätten, sondern kompakte, fast Container-basierte Lösungen für die Nutzung kleiner Gasströme in mittleren und kleinen Unternehmen. Das könnte eine Nische werden.

Aber der größte Begrenzer ist – und das war schon immer – die Wirtschaft. Der Marktpreis für Ethylen, die Stromkosten für den Betrieb von Kryoanlagen, Zölle für CO2-Emissionen. Wenn der Preis des Produkts niedrig und die Energie teuer ist, wird selbst die fortschrittlichste Technologie zur Wiederverwertung von Ethylen aus Abgasen unrentabel sein. Alle technischen Lösungen basieren auf dieser einfachen Berechnung. Daher ist die optimale Lösung oft nicht die technologisch ausgereifteste, sondern die am besten an die örtlichen Gegebenheiten und Preise angepasste Lösung. Manchmal ist es einfach eine gut organisierte Verbrennung mit Wärmerückgewinnung. Und daran ist nichts auszusetzen – das ist Ingenieurspraxis.