الصين: تقنيات جديدة لتنظيف غاز فرن فحم الكوك؟ 

متى تسمع عن "التقنيات الجديدة؟" في هذا المجال، أريد أن أسأل على الفور – ما الذي يعتبر "جديدًا" بالضبط؟ كثير من الناس، خاصة في البداية، يتخيلون شيئًا ثوريًا، مثل الأغشية النانوية أو العلاج بالبلازما. لكن من الناحية العملية، في كيمياء فحم الكوك، خاصة في الصين بحجمها، "جديدة؟" في كثير من الأحيان لا يعني الاختراع من الصفر، ولكن التحديث العميق والتكامل الذكي للعمليات المعروفة بالفعل. والمحرك الرئيسي هنا لا يقتصر على نقاء الغاز فحسب، بل إنه معقد أيضاً: كفاءة استخدام الطاقة، وإعادة تدوير كافة المكونات (وخاصة كبريتيد الهيدروجين وسيانيد الهيدروجين)، وبطبيعة الحال، المعايير البيئية الصارمة، التي تصبح أكثر صرامة في كل عام. ومن الخطأ السعي فقط إلى "درجة عالية من التطهير"، دون الأخذ بعين الاعتبار تكاليف رأس المال والتشغيل. لقد رأيت مشاريع تم فيها إدخال أجهزة غسل الغاز فائقة الكفاءة، ولكن بسبب الاستهلاك الهائل للكواشف أو صعوبة صيانة المنشآت، ظلت المنشآت معطلة. خلاصة القول هي أن التقنيات لا يجب أن تكون متقدمة فحسب، بل يجب أن تكون فعالة من حيث التكلفة ويمكن الاعتماد عليها في دورة مستمرة.

من ماء الأمونيا إلى الأنظمة الحفزية المعقدة: تطور النهج

إذا نظرت إلى الوراء، فإن كلاسيكيات هذا النوع في الصين لفترة طويلة هي طرق تعتمد على ماء الأمونيا، وهي نفس دورة AS. إنه يعمل، وقد تم اختباره، ولكن لديه نقاط الألم الخاصة به. تآكل المعدات، وتكوين الرواسب، والتخلص من المنتجات الثانوية، مثل ثيوسيانات الأمونيوم، يسبب الصداع. الاتجاه الآن هو الابتعاد عن مجرد "التحييد"؟ لاستخراج انتقائي للمكونات القيمة.تنقية غاز فحم الكوكيتوقف عن كونه عنصرًا مكلفًا ويصبح حلقة في سلسلة القيمة. على سبيل المثال، استخراج كبريتيد الهيدروجين لإنتاج الكبريت الأولي، أو حمض الكبريتيك، وهو الأمر الأكثر واعدة، مباشرة في الموقع لتلبية احتياجات نفس الدورة الكيميائية.

أحد التحولات الأكثر إثارة للاهتمام التي لاحظتها خلال السنوات الخمس إلى السبع الماضية هو الإدخال النشط لطرق الأكسدة الحفزية، خاصة لإزالة HCN والمركبات العضوية المتبقية. لن أخوض في صيغ معقدة، لكن النقطة المهمة هي أنه عند استخدام محفزات خاصة عند درجات حرارة معينة، يتم حرق هذه الشوائب الضارة إلى ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين والماء. المشكلة الأساسية هنا ليست في نشاط المحفز (وهذا يمكن تحقيقه)، ولكن في استقراره ومقاومته للتسمم بمكونات الغاز الأخرى. لقد رأيت مصنعًا تجريبيًا في شانشي، حيث، بسبب التقلبات في محتوى الراتنجات والغبار عند المدخل، تلبيدت طبقة المحفز وفقدت نشاطها في ستة أشهر بدلاً من الثلاث سنوات المذكورة. كان علينا إجراء تعديل جذري على نظام التنظيف المسبق.

في هذا المزيج - الغسيل الميكانيكي والكيميائي الأولي بالإضافة إلى الحرق التحفيزي النهائي - الآن، في رأيي، يكمن المسار الأكثر عملية. هذا ليس نوعًا من "السحر". التكنولوجيا، وهي السلسلة التكنولوجية. بالمناسبة، تقدم العديد من الشركات الهندسية الصينية الآن مثل هذه الحلول المعقدة "الجاهزة للاستخدام". إنهم يعتنون بالتصميم وتوريد المعدات والتشغيل. مثل على سبيل المثالتشنغدو Yizhi التكنولوجيا المحدودة(موقعهم على الانترنت هوhttps://www.yzkjhx.ru). هذا هو ملفهم الشخصي - التصميم والتنفيذ على وجه التحديد في صناعات فحم الكوك والصناعات الكيماوية. إنهم، بالمناسبة، ليسوا مجرد بائعين للمعدات، ولكن المعهد الذي تم إنشاؤه على أساس تقنية Huaxi، مما يعني ضمنا البحث الجاد وأعمال التكيف لإنتاج معين.

الغبار والراتنجات وهيدروكربونات البنزين: أين يبدأ التنظيف؟

أي محادثة حول التنظيف العميق لا معنى لها إذا لم يتم حل مشكلة معالجة الغاز الأولية. غاز فحم الكوك عند مخرج بطاريات فرن فحم الكوك عبارة عن خليط متفجر من الغبار وقطرات القطران والنفثالين. إذا وضعت كل ذلك مباشرة على محفز أو في جهاز امتصاص باستخدام كاشف باهظ الثمن، فهذه هي النهاية. ولذلك فإن المرحلة الأولى والإلزامية هي المرسبات الكهربائية وجميع أنواع أجهزة التقاط الغاز. يبدو أن كل شيء قياسي هنا. لكن الفروق الدقيقة تكمن في التفاصيل.

على سبيل المثال، كفاءة جمع الراتنج. لا تتأقلم الأعاصير القديمة وأجهزة غسل الغاز بالطرد المركزي بشكل جيد، خاصة مع الأجزاء الدقيقة. في الوقت الحاضر، غالبًا ما يتم تركيب مصائد الراتنج الكهروستاتيكية (TEC). إنها جيدة، ولكنها تتطلب التحكم الكامل في درجة حرارة الغاز - إذا كانت أقل من نقطة الندى للراتنجات، تبدأ مشاكل الأقطاب الكهربائية. كانت هناك قصة في أحد المصانع في خبي عندما انخفضت درجة الحرارة بسبب عطل في المبادل الحراري أمام TES، وبدأ الراتنج في التكثف مباشرة على أقطاب هطول الأمطار، مما تسبب في حدوث ماس كهربائي وتوقف لمدة أسبوع. كان علينا تركيب سخان إضافي بشكل عاجل مع التكرار.

نقطة أخرى هي إزالة الهيدروكربونات البنزين. يتم استخلاصها بالطبع كمنتج قيم، ولكن من المهم القيام بذلك على أكمل وجه قدر الإمكان قبل مراحل التنقية العميقة. لأن بخار البنزين يعتبر أيضًا سمًا للعديد من المحفزات. تتراوح التقنيات هنا من امتصاص الزيت إلى امتصاص الكربون المنشط. يعتمد الاختيار على الكميات ودرجة الاستخراج المطلوبة. لقد رأيت كيف تم استخدام تقنية الامتزاز مع تجديد الفراغ بنجاح في منشأة صغيرة - بشكل مضغوط وفعال للغاية بالنسبة لحجمها.

الحرب على كبريتيد الهيدروجين: من الإيثانولامين الأحادي إلى الحفز الرطب

كبريتيد الهيدروجين هو العدو الرئيسي. الترسانة هنا ضخمة. لا تزال تنقية الأمينات الكلاسيكية (MEA، DEA) مستخدمة على نطاق واسع، خاصة عندما يكون ذلك ضروريًا لتحقيق درجة عالية من التنقية (تصل إلى 20-50 ملجم/م3). لكن عيوبه هي ارتفاع استهلاك الطاقة لتجديد الأمينات والحساسية لوجود HCN وCOS، مما يسبب تحلل الأمين. لذلك، الآن غالبا ما يأخذون طريق الجمع.

ما يسمىطريقة الأكسدة الحفزية الرطبة. في الأساس، هو أكسدة HCN وH2S في الطور السائل في وجود محفز يعتمد على الحديد أو معادن أخرى. بالمناسبة، هذه التكنولوجيا ليست جديدة، لكن المهندسين الصينيين قاموا بتحسينها بشكل كبير، مما أدى إلى زيادة استقرار المحلول الحفاز وتبسيط نظام التجديد. الميزة الرئيسية هي أنه يمكن إزالة كل من كبريتيد الهيدروجين وسيانيد الهيدروجين في وقت واحد، للحصول، على سبيل المثال، على ثيوسيانات الأمونيوم أو كبريتات الأمونيوم كمنتج ثانوي. يصبح الاقتصاد على الفور أكثر جاذبية.

ومن الناحية العملية، واجهت حقيقة أن نجاح هذه الطريقة يعتمد بقوة على جودة تحضير الغاز في المراحل السابقة. إذا بقي الكثير من المواد الراتنجية أو الغبار في الغاز، فإنها "تسد"؟ يشكل المحلول الحفاز رغوة وتقل كفاءته. ولذلك، فإن تنفيذ مثل هذا النظام يتطلب دائمًا إجراء مراجعة شاملة لسلسلة تنقية الغاز بأكملها، وليس مجرد استبدال وحدة واحدة. ويتعلق ذلك بمسألة النهج المتكامل الذي تحدثت عنه في البداية.

سيانيد الهيدروجين: غير مرئي ولكنه خبيث

غالبًا ما يتم تذكر HCN بشكل ثانوي، ولكن دون جدوى. وهذا ليس سمًا قويًا فحسب، بل إنه أيضًا سبب للعديد من المشكلات التكنولوجية. فهو يسبب تآكل المعدات (خاصة في مناطق التكثيف)، ويسمم المحفزات، ويعقد عملية التخلص من مياه الصرف الصحي. تتمثل الطرق التقليدية في الامتصاص في أجهزة غسل الغاز القلوية لإنتاج سيانيد الصوديوم أو الفيروسيانيدات. لكن سوق هذه المنتجات محدود، كما أن معالجتها الإضافية أو التخلص منها يمثل مشكلة منفصلة.

في الوقت الحاضر، يتم إيلاء المزيد والمزيد من الاهتمام لطرق تدمير HCN مباشرة في الطور الغازي. على سبيل المثال، نفس التحلل المائي التحفيزي على محفزات الزيوليت أو أكسيد الألومنيوم. يتحلل HCN في وجود بخار الماء إلى NH3 وCO. وهذه التكنولوجيا فعالة، ولكنها مرة أخرى تتطلب تنقية أولية دقيقة للغاية للغاز من السموم الحفزية. بالإضافة إلى ذلك، يجب التخلص من الأمونيا الناتجة في مكان ما، وهو ما يعيدنا إلى النظام ككل.

إحدى الحالات المثيرة للاهتمام كانت أثناء تحديث المصنع في لياونينغ. هناك قاموا بحل المشكلة بطريقة شاملة: قاموا بتركيب وحدة أكسدة حفزية رطبة لإزالة مشتركة لـ H2S وHCN، ثم تم بعد ذلك تركيز ثيوسيانات الأمونيوم المتكون في المحلول وبيعه كمنتج تجاري للصناعة الكيميائية. لن أقول إن هذا ساهم في دفع تكاليف نظام التنظيف بأكمله، لكنه أدى إلى خفض تكاليف التشغيل بشكل كبير. مثل هذه القرارات هي على وجه التحديد روح عمل معاهد التصميم مثلتشنغدو Yizhi التكنولوجيا المحدودةقوتهم، في رأيي، هي أنهم ينظرون إلى العملية ليس بمعزل عن غيرها، ولكن كجزء من دائرة الإنتاج في المصنع. ويشير رأس مالها المسجل البالغ 120 مليون يوان أيضًا إلى وجود فرص جدية لتنفيذ مثل هذه المشاريع المعقدة.

إنهاء التلميع والتحكم: حيث يتجه الاتجاه

بعد المراحل الرئيسية للتنظيف من الكبريت والسيانيد، غالبا ما تنشأ مسألة "التلميع" النهائي. الغاز - إزالة الكميات الضئيلة المتبقية من الشوائب والأبخرة العضوية والروائح. وهنا، يتم استخدام تقنيات الامتزاز على الكربون المنشط (المشرب أحيانًا بكواشف خاصة) أو، بشكل متزايد، الحرق اللاحق الحراري أو التحفيزي في المفاعلات المدمجة.

وينطبق هذا بشكل خاص على الغاز الذي يستخدم كوقود في المنشآت الحساسة أو الذي يتم توفيره لشبكات المدن. يصبح التحكم هو المفتاح. تم تجهيز الأنظمة الحديثة بأجهزة تحليل الغاز المستمرة ليس فقط لكبريتيد الهيدروجين والأكسجين، ولكن أيضًا لـ HCN وNH3 والمركبات العضوية العامة. تتدفق البيانات إلى نظام التحكم الآلي في العملية، والذي يمكنه ضبط أوضاع تشغيل أجهزة الغسيل وجرعات الكواشف في الوقت الفعلي.

الاتجاه الرئيسي الذي أراه هو الرقمنة و"الفكرنة"؟ وحدات التنظيف. نحن لا نتحدث عن "الذكاء الاصطناعي"، بل عن أنظمة التحكم المتقدمة التي تعمل، بناءً على النمذجة والبيانات المستمدة من أجهزة الاستشعار، على تحسين العملية والتنبؤ بالحاجة إلى الصيانة (على سبيل المثال، استبدال المحفز أو غسل جهاز الغسيل). هذه هي الخطوة المنطقية التالية بعد اختبار حلول الأجهزة نفسها. توفير الكواشف والطاقة، وزيادة المسافة المقطوعة بين عمليات الإصلاح - وهذا ما يوفره هذا التحسين. ويعمل موردو التكنولوجيا الصينيون، بما في ذلك الشركات الهندسية المذكورة، على تطوير هذا المجال بنشاط، ولا يقدمون المعدات فحسب، بل التكنولوجيا بالإضافة إلى نظام الإدارة الخاص بها.

بدلاً من الاستنتاج: ما هو الجديد حقاً؟؟

إذن ما الذي يمكن أن نطلق عليه في نهاية المطاف التكنولوجيات الجديدة في الصين اليوم؟ هذا ليس مجرد إعداد مثير. هذا أولاً تحديث عميق وتهجين للطرق الكلاسيكية (التحفيز + الامتصاص + الأكسدة). ثانياً، هناك ارتباط صارم بين التنقية وإعادة التدوير وإنتاج المنتجات الثانوية، مما يغير اقتصاديات العملية برمتها. ثالثا، هذا نهج متكامل ومنهجي للتصميم، حيث يتم تصميم التنظيف الأولي والرئيسي والنهائي ككل واحد، مع مراعاة جميع التأثيرات المتبادلة.

وربما يكون الشيء الأكثر أهمية هو القدرة على التكيف. لا توجد حلول عالمية. إن ما يعمل ببراعة في مصنع فحم الكوك العملاق في شانشي قد يكون باهظ التكلفة ومعقدًا بالنسبة لمصنع أصغر. ولذلك، تعتمد عمليات التنفيذ الناجحة دائمًا على تحليل متعمق للغاز المصدر، وقدرات المصنع، ومتطلبات المنتجات النهائية واللوائح البيئية. وهذا على وجه التحديد ما يفعله المتخصصون في شركات مثل Chengdu Yizhi Technology، حيث لا يعملون كمندوبي مبيعات، بل كشركاء في التكنولوجيا. ربما يكون هذا هو الفرق الرئيسي بين النهج الحديث: لا يتم بيع المعدات، بل نتيجة مضمونة لنقاء الغاز ضمن ميزانية معينة. ووراء هذه النتيجة تكمن مجموعة كاملة من الحلول - بدءًا من الميكانيكا ووصولاً إلى التحفيز والأتمتة.