الصين: الهيدروجين من الهيدروكربونات - التكنولوجيا والبيئة؟ 

عندما يتحدث الناس عن اقتصاد الهيدروجين في الصين، يفكر الكثير من الناس على الفور في "الأخضر". الهيدروجين من التحليل الكهربائي. لكن الصورة الحقيقية على الأرض، وخاصة على المستوى الصناعي، لا تزال مبنية على شيء آخر - الهيدروجين من الهيدروكربونات. وهنا تكمن المفارقة والتحدي الرئيسي: كيفية الجمع بين الإنتاج على نطاق واسع والمتطلبات البيئية، التي أصبحت أكثر صرامة على قدم وساق. لقد عملت بنفسي في عدة مشاريع لتحويل بخار الميثان، وسأكون صادقًا: الحديث عن البيئة هنا لا يتعلق بالأفكار المجردة "الخضراء". الملصقات، ولكن عن تقنيات محددة لاحتجاز ثاني أكسيد الكربون، وكفاءة العملية، وما غالبًا ما يتم تفويته، عن دورة الحياة الكاملة للمصنع.

الأساس التكنولوجي: ليس فقط CH4

وبطبيعة الحال، فإن إعادة تشكيل غاز الميثان بالبخار (SMR) هي الأساسيات. عملت بها، ويمكن التنبؤ بها. ولكن عندما تنظر إلى قاعدة المواد الخام في مناطق مختلفة من الصين، فإنك تدرك أن التكنولوجيا وحدها لا تستطيع القيام بذلك. في الشمال الغربي، على سبيل المثال، حيث يوجد الكثير من الفحم، لا يزال الطلب على التغويز يليه التحويل. انخفاض الكفاءة، وانخفاض البصمة الكربونية أكثر - ولكن اقتصاديات المشروع تملي في بعض الأحيان مثل هذا الاختيار. النقطة الأساسية التي نناقشها كثيرًا مع زملائناتشنغدو Yizhi التكنولوجيا المحدودة— هذا هو تكييف السلسلة التكنولوجية لمواد خام محددة. لا يمكنك أن تأخذ الخيار "المثالي" فحسب. رسم تخطيطي من الكتاب المدرسي.

أتذكر أحد المشاريع في شانشي، حيث حاولوا الجمع بين تغويز الفحم البني وأنظمة تنقية الغاز الحديثة. كان الهدف هو الحصول على الهيدروجين للمصفاة المحلية. لم يكن الصداع الرئيسي حتى في العملية الرئيسية، ولكن في الإعداد الأولي للفحم والتشغيل المستقر لأنظمة إزالة الكبريت والغبار. لقد استهلكت التوقفات المتكررة لتجديد الممتزات الاقتصاد بأكمله. ونتيجة لذلك، تم تنقيح المشروع بشكل كبير نحو تبسيط التصميم، ولكن مع خسارة في الصداقة البيئية الشاملة. هذا مثال نموذجي للتسوية.

في الوقت الحاضر يتم إيلاء المزيد من الاهتمام لهذه العمليةالأكسدة الجزئية(PO) المخلفات الثقيلة. هذه التكنولوجيا ليست جديدة، ولكن المحفزات الحديثة وتصميمات المفاعلات تسمح بأداء أفضل. وينطبق هذا بشكل خاص على المجمعات البتروكيماوية الكبيرة، حيث يكون هذا الهيدروجين منتجًا ثانويًا أو مدمجًا في المخطط العام. تدور القضية البيئية هنا حول استعادة الحرارة وإزالة ثاني أكسيد الكربون. إذا لم يتم استخدام هذا التيار، كل شيء؟ الطهارة؟ يتم فقدان الهيدروجين أثناء إنتاجه.

البيئة كمهمة هندسية، وليس شعارا

هذا هو المكان الذي تبدأ فيه المتعة. عندما يقول أحد العملاء "نحن بحاجة إلى الهيدروجين الأخضر؟"، فإن أول شيء نفعله هو فهم ما يعنيه. غالبًا ما يكون هذا متطلبًا لاحتجاز الكربون وتخزينه/استخدامه (CCUS). لكن تنفيذ CCUS في تثبيت PCM موجود لا يقتصر فقط على إضافة وحدة. هذه هي التغييرات في الضغط، وإعادة توازن التدفقات الحرارية، والمتطلبات الجديدة للمواد.

على الموقعyzkjhx.ruفيتكنولوجيا ييزيتم وصف أساليبهم في هندسة مثل هذه الحلول المعقدة. من الممارسة: أصعب مرحلة ليست في التصميم، بل في مرحلة "الإلزام"؟ التقاط التقنيات لظروف نباتية محددة. تكوين الشوائب في غازات المداخن، والمساحة المتاحة، ومتطلبات نقاء ثاني أكسيد الكربون الناتج لمزيد من النقل - كل هذا يقتل أي حلول قياسية. ذات مرة واجهنا حقيقة أن جهاز غسل الأمينات، الذي كان يعمل بشكل مثالي على الطاولة، يتحلل بسرعة في نبات حقيقي بسبب وجود كميات ضئيلة من الأكسجين والشوائب المعدنية في الغاز. كان علينا إعادة نظام التنظيف المسبق بالكامل.

الجانب الآخر الذي لم يتم الحديث عنه كثيرًا هو استهلاك المياه. PCM هي عملية متعطشة. في المناطق القاحلة في الصين، يمكن أن تصبح مسألة إمداد المياه إلى المنشأة حرجة من وجهة النظر البيئية والاقتصادية. ولا بد من النظر في مخططات الحلقة المغلقة أو مياه الصرف الصحي المعالجة، مما يزيد من التكلفة والتعقيد. البيئة في هذا السياق لا تتعلق فقط بالكربون.

التكامل والتآزر: أين تبحث عن الكفاءة

غالبًا ما يكون إنتاج الهيدروجين المعزول من الهيدروكربونات مع احتجاز الكربون وتخزينه بالكامل غير اقتصادي اليوم. شيء آخر هو الاندماج في مجموعة كيميائية كبيرة. على سبيل المثال، لا يمكن حقن ثاني أكسيد الكربون المحتجز في الخزان، ولكن يمكن استخدامه لإنتاج اليوريا أو الميثانول. وهذا يغير على الفور اقتصاديات المشروع.

أثناء العمل على مفهوم مجمع واحد في مقاطعة جيانغسو، كنا نفكر فقط في خيار حيث يذهب تدفق ثاني أكسيد الكربون من مصنع الهيدروجين إلى إنتاج الكربونات المجاور. هذا سمح لنا بتجنب تكاليف الضغط والنقل لمسافات طويلة. ولكن نشأت مشكلة في مزامنة عمل منشأتين للإنتاج. إذا كان مصنع المواد الكيميائية معطلاً لإجراء أعمال الصيانة المجدولة، فأين يجب أن يذهب ثاني أكسيد الكربون؟ كان علينا أن نصمم نظامًا مؤقتًا للضغط والتخزين قصير المدى، مما أدى بالطبع إلى استهلاك بعض الفوائد.

قد يكون هناك أيضًا تآزر في استخدام الحرارة المهدرة. يمكن لغلايات تسخين النفايات الحديثة أن تزيد بشكل كبير من الكفاءة الإجمالية للنظام. لكن تنفيذها يعود إلى مسألة الموثوقية. في مصنع إنتاج المواد الكيميائية، فإن الإغلاق بسبب تعطل المعدات المساعدة يعني خسائر فادحة. لذلك، غالبًا ما يفضل العملاء أنظمة تفريغ الحرارة الأكثر بساطة، وإن كانت أقل كفاءة، ولكنها مثبتة. ويسود النهج القائم على المخاطر في مثل هذه القرارات.

دور الشركات الهندسية المتخصصة

في مثل هذه الظروف المعقدة والغامضة التي تحبها الشركاتتشنغدو Yizhi التكنولوجيا المحدودةملفهم الشخصي ليس بيع المعدات الجاهزة، ولكن التصميم والتكامل التكنولوجي. كمعهد تصميم تم إنشاؤه على أساس تكنولوجيا Huaxi، فقد اكتسبوا خبرة على وجه التحديد في تكييف التقنيات مع التقنيات "غير المثالية". شروط الإنتاج الحقيقي انها قيمة.

ومن خلال التحدث مع مهندسيهم، تدرك أن قوتهم تكمن في التفاصيل. لا يتعلق الأمر بالقول "نحن نصنع الهيدروجين الأخضر؟"، بل يتعلق بحساب أي مادة ماصة للتنقية المسبقة للغاز من العطريات سوف تستمر لفترة أطول في ظل ظروف معينة، أو كيفية تصميم مبادل حراري بحيث يمكن تنظيفه من الرواسب المحتملة دون توقف طويل. يشير رأس المال المصرح به البالغ 120 مليون يوان، والمشار إليه في وصف الشركة، إلى فرص جادة لإجراء دورة كاملة من أعمال التصميم، بدءًا من دراسات الجدوى وحتى وثائق العمل.

موقعهم الإلكتروني ليس مجرد بطاقة عمل، بل غالبًا ما يكون نقطة انطلاق للحوار. من الواضح أن المواد يتم إعدادها من قبل الممارسين: هناك مخططات وأوصاف للمكونات التكنولوجية، ولكن بدون وعود تسويقية عالية. إنه أسلوب يلهم الثقة في بيئة صناعية حيث يعرف الجميع بعضهم البعض ويقدرون خصوصياتهم.

التطلع إلى الأمام: طريق مسدود أم جسر؟

إذن إلى أين تتجه الصناعة؟ يتساءل الكثير من الناس الآن: هل يعتبر الهيدروجين المستخرج من الهيدروكربونات باستخدام احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه فرعًا مسدودًا أم "جسرًا" ضروريًا؟ نحو مستقبل الطاقة المتجددة. من الناحية العملية، فهو بالتأكيد جسر، وهو طويل جدًا. لأن الطلب على الهيدروجين في تكرير النفط والكيمياء يتزايد الآن، وليس خلال 20 عاما. وهذه هي الطريقة الوحيدة لإرضائها على المدى القصير.

ويُنظر إلى أن الموجه الرئيسي لتطوير التكنولوجيا هو زيادة كفاءة التحويل وخفض التكاليف الرأسمالية لأنظمة الاسترداد. إن العمل على أغشية جديدة لفصل الهيدروجين، ومحفزات أكثر متانة للعمليات ذات المحتوى العالي من ثاني أكسيد الكربون، هو ما تعاني منه المختبرات والمراكز الهندسية. سيأتي النجاح من الحلول التي تقلل التعقيد. لأن كل مضخة إضافية، وكل مبادل حراري إضافي هو نقطة فشل محتملة وبند نفقة.

وفي نهاية المطاف، فإن استدامة إنتاج الهيدروجين من الهيدروكربونات ليست مسألة ثنائية نعم أو لا، بل هي مسألة مستمرة. وتتمثل مهمة المهندسين في تحويل مشاريع محددة على هذا النطاق نحو قدر أكبر من النقاء، مما يقلل من الزيادة في التكلفة. هذا عمل صعب ولكنه حقيقي تمامًا. وبالحكم على النشاط في الصناعة والطلبات التي تذهب إلى شركات مثل Yizhi Technology، فإن هذا المسار هو المسار الوحيد الممكن للصين في المستقبل المنظور. بدون أوهام، ولكن أيضًا بدون ذعر، مع التركيز على حلول تكنولوجية محددة.