चीन: कोक ओवन गैस से हाइड्रोजन - संभावनाएँ? 

कोक ओवन गैस से हाइड्रोजन एक स्पष्ट विचार जैसा लगता है, है ना? खासकर चीन में, जहां कोक रसायन सिर्फ एक उद्योग नहीं है, बल्कि औद्योगिक संस्कृति की एक पूरी परत है। लेकिन जब आप इसमें खोजबीन करना शुरू करते हैं, तो आपको पता चलता है कि "स्पष्ट विचार" के बीच कुछ है? और वास्तविक, लागत प्रभावी और सुरक्षित अभ्यास - एक खाई। बहुत से लोग तुरंत शुद्ध हाइड्रोजन धारा और हरित प्रमाणपत्र की कल्पना करते हैं, सीओ, हाइड्रोजन सल्फाइड, टार और इस तथ्य के बारे में भूल जाते हैं कि कोक ओवन गैस मुख्य रूप से कोक संयंत्रों के लिए ईंधन है। इस गैस को उनसे दूर ले जाने का अर्थ है संपूर्ण ऊर्जा उत्पादन प्रणाली का पुनर्निर्माण करना। शायद इस विरोधाभास से शुरुआत करना उचित होगा।

सिर्फ एक उप-उत्पाद नहीं: कोक ओवन गैस की वास्तविकता

जैसे संस्थानों के सहयोग से परियोजनाओं पर काम कर रहे हैंचेंगदू यिझी प्रौद्योगिकी कंपनी(वैसे, यह उनकी वेबसाइट है,https://www.yzkjhx.ru- पृथक्करण प्रौद्योगिकियों पर एक उपयोगी संसाधन), आपको लगातार धातुकर्मियों से एक ही अनुरोध मिलता है: "हां, हमारे पास गैस है, लेकिन हमारे पास अपनी जरूरतों के लिए पर्याप्त नहीं है?" और यही मुख्य बिंदु है.कोक गैस- "अपशिष्ट" नहीं, जो बस निपटान की प्रतीक्षा कर रहा है। यह एक कैलिब्रेटेड ऊर्जा वाहक है, जिसका उपयोग कोक ओवन बैटरी को गर्म करने, कोयले को सुखाने और कभी-कभी भाप उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। इसकी संरचना लगभग 55-60% H2, 25-30% CH4 है, बाकी CO, N2, भारी हाइड्रोकार्बन और अशुद्धियाँ हैं। प्रारंभिक ताप मान प्रक्रिया चक्र के लिए महत्वपूर्ण है।

इसलिए, हाइड्रोजन के बारे में बातचीत "इसे कैसे अलग किया जाए?" से शुरू नहीं होती है, बल्कि "ऊर्जा संतुलन की भरपाई कैसे करें?" से शुरू होती है। यदि आप गैस लेते हैंहाइड्रोजन, आपको बदले में कुछ देने की ज़रूरत है - मान लीजिए, प्राकृतिक गैस के लिए भट्टियों का पुनर्निर्माण करें या गर्मी वसूली शुरू करें। ये पूंजीगत लागतें हैं जो परियोजना की अर्थव्यवस्था का कुछ हिस्सा तुरंत खा जाती हैं। शांक्सी की एक फ़ैक्टरी में मैंने सामान्य नेटवर्क से सीधे हाइड्रोजन के चयन के लिए एक झिल्ली इकाई स्थापित करने का प्रयास देखा। ऐसा लगता है कि हर चीज़ की गणना की गई थी, लेकिन कोयले के बैच बदलते समय उन्होंने दबाव और गैस संरचना में उतार-चढ़ाव को ध्यान में नहीं रखा। झिल्लियाँ जल्दी पक गईं और प्रोजेक्ट जम गया। अनुभव महंगा है, लेकिन खुलासा करने वाला है।

और रचना के बारे में एक और बात. मुख्य तीन (H2, CH4, CO) के अलावा, नेफ़थलीन, हाइड्रोजन सल्फाइड और हाइड्रोजन साइनाइड है। हाइड्रोजन पुनर्प्राप्ति के लिए किसी भी स्थापना - चाहे वह दबाव-चक्र सोखना (पीएसए) या झिल्ली हो - इनलेट पर गहरी और बहु-चरणीय सफाई की आवश्यकता होती है। अन्यथा, उत्प्रेरक विषाक्त हो जाते हैं और झिल्लियाँ विफल हो जाती हैं। मानक श्रृंखला: शीतलन, इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर्स, राल हटाना, फिर डीसल्फराइजेशन। यह केवल "फ़िल्टर स्थापित करना" नहीं है, यह एक संपूर्ण रासायनिक कार्यशाला है। और इसकी कीमत अक्सर उन ग्राहकों के लिए आश्चर्य की बात होती है जो केवल पीएसए इकाई के बारे में सोचते थे।

प्रौद्योगिकी चौराहा: पीएसए, झिल्ली या कुछ और?

चीन ऐतिहासिक रूप से लघु चक्र सोखना (एससीए) की ओर अधिक आकर्षित हुआ है। कारण स्पष्ट हैं: तकनीक सिद्ध हो चुकी है, यह 99.999% और उससे अधिक की शुद्धता के साथ हाइड्रोजन प्राप्त करना संभव बनाती है, और साथ ही मीथेन-हाइड्रोजन अंश को अलग करना भी संभव है। उदाहरण के लिए, ऐसे इंस्टॉलेशन डिज़ाइन और आपूर्ति किए जाते हैंचेंगदू यिझी टेक्नोलॉजी कंपनी लिमिटेड- हुआक्सी टेक्नोलॉजी द्वारा निर्मित इस डिजाइन संस्थान के पास गैस पृथक्करण में ठोस अनुभव है। मैंने उनके इंस्टॉलेशन को संचालन में देखा - वे विश्वसनीय हैं, लेकिन उचित संचालन की आवश्यकता है। यहां मुख्य बिंदु एक विशिष्ट गैस संरचना के लिए अधिशोषक का सही चयन और अवशिष्ट गैस (रैफिनेट) के साथ काम करने की क्षमता है।

लेकिन सीसीए कोई रामबाण इलाज नहीं है. इंस्टॉलेशन भारी है, ऊर्जा-गहन है (दबाव बनाने के लिए कंप्रेसर की आवश्यकता होती है), और वाल्व स्विच करने के लिए उच्च गुणवत्ता वाले स्वचालन की आवश्यकता होती है। छोटे गैस प्रवाहों के लिए यह अनुचित रूप से महंगा हो सकता है। यहीं पर झिल्ली प्रौद्योगिकियाँ चलन में आती हैं। वे अधिक कॉम्पैक्ट और संचालित करने में आसान हैं, लेकिन एक बारीकियां है: आउटपुट पर हाइड्रोजन की शुद्धता शायद ही कभी एक बार में 99% से अधिक हो जाती है, और कच्चे माल के दबाव और संरचना पर दृढ़ता से निर्भर करती है। कई अनुप्रयोगों के लिए - उदाहरण के लिए, पेट्रोकेमिकल उद्योग में हाइड्रोट्रीटिंग के लिए - यह पर्याप्त है। लेकिन अगर आपको इलेक्ट्रॉनिक्स या ईंधन कोशिकाओं के लिए अल्ट्रा-शुद्ध हाइड्रोजन की आवश्यकता है, तो आप बाद में शुद्धिकरण के बिना नहीं कर सकते।

एक दिलचस्प हाइब्रिड दृष्टिकोण, जिसका वर्तमान में कई साइटों पर परीक्षण किया जा रहा है, झिल्ली प्रीट्रीटमेंट और पीएसए का संयोजन है। झिल्लियाँ भारी मात्रा में हाइड्रोजन को हटा देती हैं, जिससे अधिक महंगी सोखने वाली इकाई पर भार कम हो जाता है। यह तर्कसंगत लगता है, लेकिन व्यवहार में अलग-अलग गतिशीलता वाली दो प्रणालियों के संचालन को सिंक्रनाइज़ करने में कठिनाइयाँ उत्पन्न होती हैं। अभी के लिए ये पायलट समाधान हैं। व्यक्तिगत रूप से, मेरा मानना ​​है कि प्रौद्योगिकी का चुनाव हमेशा आवश्यक उत्पाद शुद्धता, उपलब्ध पूंजी और स्थानीय कर्मियों की योग्यता के बीच एक समझौता होता है। कभी-कभी एक जटिल पीएसए की तुलना में विभिन्न चयनात्मकता की झिल्लियों के दो चरणों की आपूर्ति करना आसान और सस्ता होता है।

इस हाइड्रोजन को कहां रखें? बाज़ार बनाम घरेलू खपत

इसलिए हमने हाइड्रोजन को अलग कर दिया। और क्या? सबसे आसान तरीका यह है कि इसे उसी संयंत्र में या पड़ोसी उत्पादन में उपयोग किया जाए। कोक उद्योग की अपनी हाइड्रोजनीकरण प्रक्रियाएं हैं, और तेल शोधन की अपनी हाइड्रोट्रीटिंग प्रक्रियाएं हैं। यह सबसे अच्छा विकल्प है, जो संपीड़न और भंडारण के लिए रसद और लागत को कम करता है। लेकिन अक्सर आवंटन क्षमता स्थानीय जरूरतों से अधिक हो जाती है। फिर विदेशी बाज़ार में प्रवेश को लेकर सवाल उठता है.

और यहीं से सबसे कठिन हिस्सा शुरू होता है। चीन में हाइड्रोजन बाज़ार अभी उभर रहा है। परिवहन बुनियादी ढांचे (पाइपलाइन, दबाव वाले टैंकर) की बेहद कमी है। 200 किमी से अधिक परिवहन की लागत स्थानीय रूप से उत्पादित भाप मीथेन सुधार हाइड्रोजन की तुलना में उत्पाद को अप्रतिस्पर्धी बना सकती है। इसलिए, कई परियोजनाएंकोक ओवन गैस से हाइड्रोजनआज वे स्थानीय समूहों के निर्माण से जुड़े हुए हैं: एक कोक संयंत्र + एक तेल रिफाइनरी + संभवतः एक रासायनिक उद्यम। भूगोल ही सब कुछ है.

एक अन्य संभावित उपभोक्ता इस्पात उत्पादन है। कोक को आंशिक रूप से बदलने के लिए ब्लास्ट फर्नेस में हाइड्रोजन का उपयोग करने के प्रयोग चल रहे हैं। लेकिन ये भविष्य की प्रौद्योगिकियाँ हैं, जो अभी भी अपनी प्रारंभिक अवस्था में हैं। यदि आस-पास संबंधित उत्पादन सुविधाएं हैं तो अमोनिया या मेथनॉल को संश्लेषित करने के लिए हाइड्रोजन को निर्देशित करना अधिक यथार्थवादी परिदृश्य है। लेकिन यहां हम फिर से अर्थशास्त्र के सामने आते हैं: कोक ओवन गैस से हाइड्रोजन की लागत, यहां तक ​​कि सभी शुद्धिकरण लागतों को ध्यान में रखते हुए, प्राकृतिक गैस की तुलना में कम है। यह उनका मुख्य तुरुप का इक्का है। लेकिन यह लाभ तभी महसूस किया जा सकता है जब आस-पास कोई विश्वसनीय और स्थिर वितरण चैनल हो।

अर्थशास्त्र और नुकसान: प्रस्तुतियों में क्या नहीं लिखा गया है

व्यवहार्यता अध्ययन में, सब कुछ सहज दिखता है: कच्चे माल की कम लागत (गैस "मुफ़्त" है), हाइड्रोजन की बढ़ती मांग, "हरित" गैस के लिए सरकारी सब्सिडी। प्रौद्योगिकियाँ। वास्तविकता अधिक कठोर है. सबसे पहले, यह मुफ़्त है? कच्चा माल. जैसा कि मैंने पहले ही कहा, गैस निष्कर्षण ईंधन की हानि है। हमें संयंत्र के लिए इस गैस की वास्तविक अवसर लागत पर विचार करने की आवश्यकता है। कभी-कभी यह पता चलता है कि महंगे हाइड्रोजन पृथक्करण संयंत्र में निवेश करने की तुलना में कोक ओवन गैस को पड़ोसी संयंत्र को ईंधन के रूप में बेचना अधिक लाभदायक है।

दूसरे, पूंजीगत लागत. एक पूर्ण परिसर - सफाई से लेकर संपीड़न तक - की लागत लाखों डॉलर है। लौटाने की अवधि अत्यधिक हाइड्रोजन की अंतिम कीमत पर निर्भर करती है, जो बहुत अस्थिर होती है। तीसरा, परिचालन लागत. अधिशोषक, झिल्लियों, सल्फर को हटाने के लिए अभिकर्मकों, संपीड़न के लिए ऊर्जा का प्रतिस्थापन - यह एक निरंतर नकदी बहिर्वाह है। मैंने एक परियोजना देखी, जहां हाइड्रोजन सल्फाइड की उच्च सामग्री के कारण, एक अतिरिक्त ऑक्सीडेटिव डिसल्फराइजेशन चरण स्थापित करना आवश्यक था, जिसने सभी लाभप्रदता को खत्म कर दिया।

और मुख्य बाधा स्थिरता है। कोक उत्पादन चक्रीय है। बैटरी की मरम्मत के लिए नियोजित शटडाउन हैं, और कोयले की गुणवत्ता में उतार-चढ़ाव है। गैस की संरचना और मात्रा स्थिर नहीं है। हाइड्रोजन इंस्टॉलेशन लचीला और ऐसे उतार-चढ़ाव के प्रति प्रतिरोधी होना चाहिए, और यह एक जटिल और महंगा स्वचालन है। सभी प्रौद्योगिकी निर्माता "मानक" बेचते समय इसे ध्यान में नहीं रखते हैं। समाधान. अनुभवचेंगदू यिझी प्रौद्योगिकी कंपनीयहाँ मूल्यवान है क्योंकि, उनकी परियोजनाओं को देखते हुए, वे कोक-रासायनिक उत्पादन की बारीकियों में गहराई से डूबे हुए हैं, और अमूर्त स्थापनाओं की पेशकश नहीं करते हैं।

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तमाम मुश्किलों के बावजूद दिशा में संभावनाएं हैं। कई ड्राइवर हैं. पहली है "दोहरी कार्बन तटस्थता" नीति। चाइना में। यह हमें अपने कार्बन पदचिह्न को कम करने के लिए किसी भी अवसर की तलाश करने के लिए मजबूर करता है।कोक ओवन गैस से हाइड्रोजननिम्न-कार्बन ("हरित?" के साथ भ्रमित न हों) हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए एक उप-उत्पाद का उपयोग है। यह गैस को भड़काने या शुद्धिकरण के बिना ईंधन के रूप में उपयोग करने से बेहतर है। कार्बन क्रेडिट या अन्य प्राथमिकताएँ प्रकट हो सकती हैं।

दूसरा चालक कुछ क्षेत्रों में हाइड्रोजन ऊर्जा और गतिशीलता का विकास है। यदि शांक्सी या हेबेई प्रांतों में हाइड्रोजन फिलिंग स्टेशनों का एक नेटवर्क बनाया जाता है, जहां मुख्य कोक-रासायनिक क्षमताएं केंद्रित हैं, तो कोक ओवन गैस से स्थानीय उत्पादन रणनीतिक रूप से महत्वपूर्ण हो जाएगा। फिलहाल ये लक्षित पहल हैं।

तीसरा कारक तकनीकी है। सस्ती और अशुद्धता-प्रतिरोधी झिल्ली, बड़ी क्षमता वाले अधिशोषक और प्रभावी सफाई विधियां दिखाई दे रही हैं। प्रक्रिया ऊर्जा की खपत कम हो जाती है। इससे अर्थव्यवस्था में सुधार होता है. लेकिन अभ्यास के आधार पर मौलिक निष्कर्ष यह है: सफल वह परियोजना नहीं होगी जो केवल तकनीकी रूप से हाइड्रोजन निकालती है, बल्कि वह परियोजना सफल होगी जो शुरू में पूरे औद्योगिक क्लस्टर की ऊर्जा और संसाधन आपूर्ति के लिए एक विचारशील संतुलन और विश्वसनीय बिक्री के साथ एक व्यापक योजना में बनाई गई है। यह एक जटिल सिस्टम कार्य है, न कि केवल उपकरण खरीदना। और मुझे ऐसा लगता है कि इसी व्यवस्थित दृष्टिकोण में चीन में कोक ओवन गैस से हाइड्रोजन की मुख्य संभावना निहित है।