चीन: कोक ओवन गैस से हाइड्रोजन - संभावनाएँ? 

जब आप "कोक ओवन गैस से हाइड्रोजन?" सुनते हैं, तो कई लोग तुरंत एक पुरानी, लगभग संग्रहालय जैसी प्रक्रिया के बारे में सोचते हैं। और यही मुख्य ग़लतफ़हमी है. वास्तव में, यह पुरातनवाद के बारे में नहीं है, बल्कि एक उप-उत्पाद को दूसरा जीवन कैसे दिया जाए जो अन्यथा बस एक मशाल में जल जाएगा। चीन में, कोक उत्पादन की भारी मात्रा के साथ, यह मुद्दा लंबे समय से सैद्धांतिक से विशुद्ध रूप से व्यावहारिक - और बहुत विवादास्पद हो गया है।

सिर्फ एक पार्श्व धारा नहीं, बल्कि एक कच्चा माल आधार

सुंदर प्रस्तुतियों को छोड़कर, मुख्य बात रचना और निरंतरता है। कोक ओवन गैस प्राकृतिक गैस नहीं है; इसकी संरचना कोयले के प्रकार, कोकिंग मोड और यहां तक ​​कि मौसम के आधार पर भिन्न होती है। हाइड्रोजन की मात्रा 50% से 60% तक हो सकती है, लेकिन इसके साथ मीथेन, कार्बन मोनोऑक्साइड, भारी हाइड्रोकार्बन और, गंभीर रूप से, सल्फर भी आता है। अभ्यास में आपके सामने आने वाली पहली चीज़ "हाइड्रोजन उत्पादन" नहीं है, बल्कि प्रारंभिक शुद्धिकरण है। हाइड्रोजन सल्फाइड, साइनाइड, नेफ़थलीन - गैस पहुंचने से पहले यह सब हटा दिया जाना चाहिएसोखना इकाई. कई परियोजनाएँ इस स्तर पर लड़खड़ा जाती हैं और तैयारी की लागत को कम आंकती हैं।

उदाहरण के लिए, शांक्सी की एक पुरानी फ़ैक्टरी में उन्होंने खुरदुरी सफ़ाई के तुरंत बाद झिल्ली पृथक्करण स्थापित करने का प्रयास किया। विचार गति और मितव्ययिता था। लेकिन झिल्लियां जल्दी ही अवशिष्ट रेजिन से भर गईं और परियोजना गहरे डाउनटाइम में चली गई। मुझे क्लासिक्स की ओर वापस जाना पड़ा -दबाव स्विंग सोखना(पीएसए), लेकिन अधिक गंभीर प्री-वॉश के साथ? गैस इससे पूंजीगत लागत और परिचालन संबंधी कठिनाइयाँ दोनों बढ़ गईं। यह पता चला कि सस्ते कच्चे माल के लिए सस्ती तैयारी की आवश्यकता नहीं होती है।

और यहां आप सिर्फ एक इंजीनियरिंग फर्म और एक विशेष डिजाइन संस्थान के बीच अंतर देख सकते हैं। केवल गैस पृथक्करण ही नहीं, बल्कि कोक रसायन विज्ञान को भी गहराई से समझना आवश्यक है। मैंने ऐसी परियोजनाएँ देखी हैं जहाँ गैस उत्पादन की चक्रीयता और उसके तापमान मापदंडों को ध्यान में रखते हुए प्रक्रिया लाइन भट्टी से ही बनाई गई थी। यह पहले से ही एक अलग स्तर है. वैसे, चीन में इस संकीर्ण क्षेत्र में व्यवस्थित रूप से काम करने वाले कुछ लोगों में से एक हैचेंगदू यिझी प्रौद्योगिकी कंपनी(उनकी वेबसाइट हैyzkjhx.ru). वे हुआक्सी रासायनिक प्रौद्योगिकी से विकसित हुए हैं और, अपने पोर्टफोलियो को देखते हुए, इस मुद्दे पर व्यापक रूप से विचार करते हैं: वे सिर्फ एक पीएसए इकाई नहीं बेचते हैं, बल्कि गैस स्वीकृति से लेकर वाणिज्यिक हाइड्रोजन उत्पादन तक के पूरे चक्र को डिजाइन करते हैं। उनका अनुभव बिल्कुल यही है कि कच्चे माल के विस्तृत अध्ययन के बिना आप ज्यादा दूर तक नहीं जा पाएंगे।

अर्थशास्त्र: कहां छिपा है मुनाफा?

मुख्य तर्क?के लिये? - कच्चे माल की कम लागत. गैस वास्तव में मुफ़्त है, इसे बस निपटाने की जरूरत है। लेकिन यह निवेशकों के लिए एक जाल है. मुख्य लागत शुद्धिकरण और पृथक्करण और फिर हाइड्रोजन के संपीड़न और भंडारण में पूंजी निवेश है। पीएसए से शुद्ध हाइड्रोजन अभी तक कोई उत्पाद नहीं है। चाहे जो भी हो, इसे उपभोक्ता की आवश्यकताओं के अनुरूप लाया जाना चाहिएतेल शोधन, अमोनिया उत्पादनया उभर रहा हैहाइड्रोजन ऊर्जा.

जिन परियोजनाओं में मैंने भाग लिया उनमें से एक में हर चीज़ की गणना सबसे छोटे विवरण तक की गई थी। यह पता चला है कि ब्रेक-ईवन बिंदु दृढ़ता से दो कारकों पर निर्भर करता है: कोक ओवन बैटरी की स्थिरता (ताकि गैस की मात्रा में कोई डाउनटाइम या उतार-चढ़ाव न हो) और वैकल्पिक हाइड्रोजन की कीमत, उदाहरण के लिए, मीथेन के भाप सुधार से। जब प्राकृतिक गैस की कीमतें कम होती हैं, तो कोक की पूरी अर्थव्यवस्था? हाइड्रोजन ढह जाता है. लेकिन चीन में, हाल के वर्षों में, नीति स्रोतों में विविधता लाने और कार्बन पदचिह्न को कम करने की दिशा में आगे बढ़ रही है। और यहां उप-उत्पाद गैसों से हाइड्रोजन को दूसरी हवा मिलती है - उतनी आर्थिक नहीं जितनी पर्यावरणीय और रणनीतिक।

एक और बारीकियां - हाइड्रोजन निष्कर्षण के बाद अपशिष्ट गैस का क्या करें? इसका अभी भी ऊष्मीय मान है। सबसे तार्किक तरीका यह है कि इसे कोक ओवन को गर्म करने या भाप उत्पन्न करने के लिए संयंत्र की ऊर्जा प्रणाली में वापस कर दिया जाए। लेकिन इसके लिए मौजूदा बुनियादी ढांचे के साथ एकीकरण की आवश्यकता है, और पुराने कारखानों में इसका आधुनिकीकरण एक अलग सिरदर्द है। यह एक पहेली बन गई है जहां तकनीकी समाधान सीधे अर्थव्यवस्था को प्रभावित करते हैं।

तकनीकी कांटे: पीएसए, झिल्ली या क्रायोजेनिक्स?

दुनिया पर हावी हैपीएसए तकनीक. विश्वसनीय, सिद्ध, आपको 99.999% तक हाइड्रोजन शुद्धता प्राप्त करने की अनुमति देता है। लेकिन इंस्टॉलेशन भारी हैं, वाल्व और स्वचालन की एक जटिल प्रणाली की आवश्यकता होती है, और रखरखाव करना महंगा है। उपरोक्त यिझी टेक्नोलॉजी सहित चीनी निर्माताओं ने बहुत पहले ही इस उपकरण का स्थानीयकरण कर दिया है, जिससे लागत कम हो गई है। लेकिन आप भौतिकी को मूर्ख नहीं बना सकते - प्रक्रिया चक्रीय है, अपशिष्ट प्रवाह के साथ हाइड्रोजन का नुकसान होता है (15-25% तक)। बड़ी प्रस्तुतियों के लिए यह पहले से ही महत्वपूर्ण है।

झिल्ली पृथक्करण अधिक सुंदर दिखता है - कॉम्पैक्ट, कम चलने वाले हिस्से। लेकिन, जैसा कि मैंने पहले ही बताया, यह इनलेट गैस की शुद्धता के लिए महत्वपूर्ण है। यदि सफाई के बाद कोक ओवन गैस में उच्च हाइड्रोकार्बन या सुगंधित वाष्प के अंश भी रह जाते हैं, तो झिल्ली विफल हो जाती है। मैंने संयुक्त योजनाओं के प्रयास देखे हैं: रफ क्लीनिंग -> मेम्ब्रेन (हाइड्रोजन के बड़े हिस्से को अलग करना) -> एक छोटे पीएसए पर फिनिशिंग। सिद्धांत रूप में, यह पूंजी और परिचालन लागत के मामले में इष्टतम है। व्यवहार में, दो भिन्न तकनीकी लाइनों को प्रबंधित करने की जटिलता अक्सर सारी बचत को ख़त्म कर देती है।

क्रायोजेनिक पृथक्करण बहुत बड़ी मात्रा और ऐसे मामलों के लिए होता है जब न केवल हाइड्रोजन, बल्कि, उदाहरण के लिए, एथिलीन को भी अलग करना आवश्यक होता है। मानक कोक रसायन विज्ञान के लिए यह अक्सर अनावश्यक होता है। निष्कर्ष? कोई सर्वमान्य समाधान नहीं है. प्रौद्योगिकी का चुनाव हमेशा कच्चे माल की शुद्धता, उत्पाद की आवश्यक मात्रा और शुद्धता के साथ-साथ अधिक जटिल प्रबंधन के लिए ग्राहक की तत्परता के बीच एक समझौता होता है।

अभ्यास से मामला: "सूखी" गैस के साथ एक गैर-स्पष्ट समस्या

मैं एक स्पष्ट विफलता को साझा करना चाहूंगा, जो कच्चे माल की विशिष्टताओं को अच्छी तरह से दर्शाती है। हेबै में एक संयंत्र में पीएसए संयंत्र के सफल स्टार्ट-अप के बाद, कुछ महीनों के बाद उत्पादकता में धीरे-धीरे गिरावट शुरू हुई। दबाव, तापमान - सब कुछ सामान्य है, अधिशोषक ताज़ा हैं। हमने काफी देर तक इसकी वजह ढूंढी. पता चला कि बरसात के मौसम में कोकिंग के लिए आपूर्ति किये गये कोयले की नमी बढ़ गयी। बदले में, इससे कोक ओवन गैस की संरचना प्रभावित हुई: इसकी हाइड्रोजन सामग्री थोड़ी कम हो गई और CO सामग्री बढ़ गई। लेकिन मुख्य बात यह है कि कार्यशाला में माइक्रॉक्लाइमेट बदल गया, और अधिक वायुमंडलीय नमी गैस उपचार प्रणाली में प्रवेश कर गई।

प्री-पीएसए सुखाने वाली इकाइयों में अवशोषक मानक स्थितियों के लिए डिज़ाइन किए गए थे, और यह अतिरिक्त नमी पर्याप्त नहीं थी। परिणामस्वरूप, कच्ची गैस पीएसए स्तंभों में प्रवेश कर गई, और नमी "जहर" बनने लगी? जिओलाइट अवशोषक हाइड्रोजन के सूक्ष्म शुद्धिकरण के लिए जिम्मेदार हैं। समस्या का समाधान महँगे अवशोषकों को बदलने से नहीं, बल्कि इनलेट सुखाने की प्रणाली में सुधार करने और मौसम के आधार पर नियमों में संशोधन करने से हुआ। तुच्छ? कागज़ पर - हाँ. व्यवहार में, कई सप्ताह का डाउनटाइम और ढेर सारा उत्पाद खो जाता है। यह वही "अभ्यास" है जो पाठ्यपुस्तकों में नहीं है।

कहां बेचें? बाजार शुद्धता तय करता है

हाइड्रोजन प्राप्त करना आधी लड़ाई है। इसे बेचने की जरूरत है. और यहीं पर पवित्रता का सवाल उठता है. रिफाइनरियों में हाइड्रोट्रीटिंग के लिए, 99.9% अक्सर पर्याप्त होता है। लेकिन ईंधन सेल या इलेक्ट्रॉनिक्स को बिजली देने के लिए, CO के सख्त नियंत्रण के साथ 99.999% या उससे अधिक के स्तर पर शुद्धता की आवश्यकता होती है, जो उत्प्रेरक के लिए जहर है। कोक ओवन गैस, सबसे उन्नत शुद्धिकरण के बाद भी, हमेशा विशिष्ट हाइड्रोकार्बन की अशुद्धियों का जोखिम उठाती है।

इसलिए, चीन में अधिकांश मौजूदा परियोजनाएं विशेष रूप से संयंत्र के पास के औद्योगिक उपभोक्ताओं - समान रिफाइनरियों या रासायनिक संयंत्रों पर लक्षित हैं। संपीड़ित या तरलीकृत हाइड्रोजन के परिवहन के लिए बुनियादी ढांचे का निर्माण एक अलग कहानी है, जिसमें निवेश पर रिटर्न अभी भी संदिग्ध है। संभावना स्थानीय समूहों के निर्माण में देखी जाती है: एक कोक संयंत्र - हाइड्रोजन उत्पादन - एक नजदीकी उपभोक्ता उद्यम। इससे लॉजिस्टिक जोखिम और लागत कम हो जाती है।

यह दिलचस्प है कि कुछ कंपनियां, उदाहरण के लिए, वही चेंग्दू यिझी टेक्नोलॉजी कंपनी लिमिटेड, जो 120 मिलियन युआन की पंजीकृत पूंजी के साथ एक डिजाइन संस्थान के रूप में तैनात है, संभावित बाजारों के विश्लेषण सहित टर्नकी समाधान पेश करती है। यह सही दृष्टिकोण है, क्योंकि यह समझे बिना कि आप किसे और किस कीमत पर हाइड्रोजन बेचेंगे, यहां तक ​​कि सबसे तकनीकी रूप से उन्नत इंस्टॉलेशन भी बोझ बन जाता है।

परिणाम: संभावनाएं हैं, लेकिन वे सांसारिक हैं

तो क्या कोई संभावना है? निश्चित रूप से हां। लेकिन यह भविष्य की कोई सफल "हरित" तकनीक नहीं है, बल्कि पहले से मौजूद विशाल उद्योग के लिए एक व्यावहारिक, संसाधन-कुशल समाधान है। इसके चालक हाइड्रोजन के लिए फैशन नहीं हैं, बल्कि सख्त पर्यावरण मानक (संबंधित गैसों के भड़कने पर प्रतिबंध) और अपशिष्ट निपटान की आर्थिक व्यवहार्यता हैं।

मुख्य क्षमता एकीकरण में निहित है। व्यक्तिगत ?हाइड्रोजन के निर्माण में नहीं? कार्यशालाएँ, और उत्पाद क्षेत्रों में से एक के रूप में हाइड्रोजन वेक्टर के साथ संपूर्ण कोक-रासायनिक प्रक्रिया का गहन आधुनिकीकरण। इसके लिए बड़े निवेश और दक्षताओं की आवश्यकता होती है, जो हर किसी के पास नहीं होती।

व्यक्तिगत रूप से, मैं इसे सतर्क आशावाद के साथ देखता हूँ। तकनीक नई नहीं है, इसके नुकसान ज्ञात हैं। परियोजना की सफलता पीएसए या मेम्ब्रेन के बीच चयन से नहीं, बल्कि इंजीनियरिंग की गुणवत्ता, कच्चे माल के आधार के विकास की गहराई और संयमित आर्थिक गणनाओं से निर्धारित होगी, जो हर चीज को ध्यान में रखती है - कोयले की मौसमी नमी की मात्रा तक। यह शौकीनों के लिए क्षेत्र नहीं है. यह उन लोगों के लिए एक नौकरी है जो कोक रसायन विज्ञान को अंदर से समझते हैं और जटिल, गैर-मानक समस्याओं को हल करने के लिए तैयार हैं। और, सौभाग्य से, बाज़ार में पहले से ही ऐसे खिलाड़ी मौजूद हैं।