चीन: हाइड्रोकार्बन से हाइड्रोजन - प्रौद्योगिकी और पारिस्थितिकी? 

जब चीन में लोग हाइड्रोजन के बारे में बात करते हैं, तो कई लोग तुरंत "हरित" की कल्पना करते हैं। इलेक्ट्रोलिसिस. लेकिन पृथ्वी पर वास्तविकता, विशेषकर औद्योगिक पैमाने पर, अभी भी अलग है। मुख्य मात्रा अभी भी हाइड्रोकार्बन से हाइड्रोजन है, और यहां कई बारीकियां हैं जिन्हें अक्सर उद्योग रिपोर्टों में छुपाया जाता है। मैंने स्वयं भाप मीथेन रूपांतरण पर कई परियोजनाओं पर काम किया है, और मैं कह सकता हूं: यहां पारिस्थितिकी के बारे में बातचीत को साधारण नारों तक सीमित नहीं किया जा सकता है। यह अर्थशास्त्र, उपलब्ध प्रौद्योगिकी और उस कार्बन पदचिह्न के बीच एक निरंतर व्यापार-बंद है जिसके बारे में अब हर कोई बहुत चिंतित है।

तकनीकी आधार: केवल एसएमआर नहीं

हां, स्टीम मीथेन रिफॉर्मिंग (एसएमआर) एक क्लासिक है। लेकिन चीन में इसे स्थानीय कच्चे माल में समायोजन के साथ लागू किया जा रहा है। हम अक्सर आदर्श प्राकृतिक गैस के साथ नहीं, बल्कि संबंधित पेट्रोलियम गैस या यहां तक ​​कि कोक ओवन गैस के साथ काम करते हैं। रचना अस्थिर है, इसलिए उत्प्रेरक के साथ सिरदर्द है। मुझे शांक्सी में एक परियोजना याद है, जहां कच्चे माल में उच्च सल्फर सामग्री के कारण, पूर्व-उपचार योजना को पूरी तरह से संशोधित करना पड़ा था। मानक समाधान उपयुक्त नहीं थे; परिणामस्वरूप, जिंक ऑक्साइड और जिओलाइट्स पर आधारित अवशोषक के साथ एक संकर प्रणाली विकसित की गई। दक्षता स्तर तक पहुंच गई है, लेकिन रूपांतरण उत्प्रेरक की सेवा जीवन अभी भी 15% कम हो गई है। यह अनुकूलन की कीमत है.

भारी फीडस्टॉक के लिए आंशिक ऑक्सीकरण (POX) एक अलग कहानी है। प्रौद्योगिकी ऊर्जा-गहन है और इसके लिए एक जटिल और महंगी ऑक्सीजन इकाई की आवश्यकता होती है। लेकिन कुछ मामलों में आप इसके बिना नहीं रह सकते। लियाओनिंग की एक रिफाइनरी में, वे टार प्रसंस्करण के लिए एक POX इकाई शुरू कर रहे थे। मुख्य समस्या इस प्रक्रिया में भी नहीं थी, बल्कि संबंधित उपकरणों में थी - रिएक्टर और हीट एक्सचेंजर्स के लिए गर्मी प्रतिरोधी मिश्र धातु। क्षरण और क्षरण की लगातार समस्याएँ। चीनी समकक्ष हमेशा टिके नहीं रहते; महँगी आयातित सामग्री खरीदनी पड़ी, जिसने पहले तो परियोजना के आर्थिक लाभों को नकार दिया।

वर्तमान में अधिक लचीली तकनीक के रूप में ऑटोथर्मल रिफॉर्मिंग (एटीआर) को लेकर काफी चर्चा है। इसे हाइड्रोजन उपज और उत्सर्जन के मामले में बेहतर बताया जा रहा है। कागज़ पर - हाँ. लेकिन व्यवहार में, कुंजी ऑक्सीजन/भाप/फ़ीड अनुपात का सटीक नियंत्रण है। थोड़ी सी भी विफलता और इष्टतम प्रक्रिया के बजाय आप या तो कालिख या अपरिवर्तित मीथेन के साथ समाप्त हो जाते हैं। मैंने एक पायलट परिसर में ऐसी स्थापना शुरू करने का प्रयास देखा। आदर्श प्रयोगशाला स्थितियों के तहत नियंत्रण प्रणाली को "तेज" किया गया था, लेकिन वास्तव में, गैस लाइन में दबाव के उतार-चढ़ाव ने सब कुछ बर्बाद कर दिया। एल्गोरिदम को दुरुस्त करने में एक महीना लग गया। तो प्रौद्योगिकी आशाजनक है, लेकिन अभी भी बहुत अधिक "चलने" की आवश्यकता है। क्षेत्र में।

पारिस्थितिक विरोधाभास और सीसीएस ट्रिक

यह मुख्य बाधा है. मीथेन से हाइड्रोजन का उत्पादन अनिवार्य रूप से CO2 उत्पन्न करता है। अनेक। इसलिए, अब चीन में "कम कार्बन" होने का दावा करने वाली सभी परियोजनाएं "सीसीएस-रेडी?" उपसर्ग के साथ आती हैं। या ?कार्बन कैप्चर किया गया? लेकिन तत्परता एक बात है और वास्तविक कार्यान्वयन दूसरी बात है। मुख्य समस्या कैप्चर तकनीक भी नहीं है (हालाँकि यह महंगी है), बल्कि रसद और भंडारण है। यह CO2 कहाँ जाना चाहिए? कारखानों के पास औद्योगिक पैमाने पर भंडारण के लिए अधिक भूवैज्ञानिक संरचनाएँ नहीं हैं।

परियोजना मूल्यांकन में शामिल थाहाइड्रोकार्बन से हाइड्रोजनझिंजियांग में पूर्ण चक्र सीसीएस के साथ। तकनीकी रूप से, हर चीज की गणना की जाती है: 90% कैप्चर, एक समाप्त गैस क्षेत्र में CO2 को 150 किमी तक पहुंचाने के लिए एक पाइपलाइन। लेकिन अर्थव्यवस्था डांवाडोल है. कैप्चर की गई और दफनाई गई CO2 की प्रति टन लागत "स्वच्छ" CO2 से होने वाले सभी संभावित मुनाफे को ख़त्म कर देती है। हाइड्रोजन. अधिक सरकारी सब्सिडी या कार्बन कोटा के लिए उच्च कीमतों की प्रतीक्षा में, परियोजना अंततः रुक गई थी। अब तक, चीन में सीसीएस एक सामूहिक अभ्यास से अधिक एक प्रदर्शन परियोजना है।

दूसरा बिंदु अप्रत्यक्ष उत्सर्जन है। हर कोई रूपांतरण प्रक्रिया से ही कार्बन की गणना करता है, लेकिन वे अक्सर "ग्रे" भाग के बारे में भूल जाते हैं। कंप्रेसर, पंप, नियंत्रण प्रणाली के संचालन के लिए बिजली के उत्पादन से पदचिह्न। यदि संयंत्र ऐसे क्षेत्र में स्थित है जहां नेटवर्क कोयले से जुड़ा है, तो समग्र उत्सर्जन की तस्वीर 20-25% तक खराब हो जाती है। इसलिए, अब, डिजाइन करते समय, वे कम से कम आंशिक रूप से जरूरतों को पूरा करने के लिए, अपने स्वयं के नवीकरणीय ऊर्जा प्रतिष्ठानों का उपयोग कर रहे हैं। लेकिन इससे कीमत फिर बढ़ जाती है.

उपकरण और स्थानीयकरण: अब हम कहाँ हैं?

पहले, प्रमुख उपकरण - सुधारक, सिनगैस कंप्रेसर, पीएसए सिस्टम - लिंडे, एयर प्रोडक्ट्स, टॉपसो ​​से सक्रिय रूप से खरीदे गए थे। वर्तमान प्रवृत्ति पूर्ण स्थानीयकरण की ओर है। चीनी निर्माता पहले से ही संश्लेषण गैस कॉलम, हीट एक्सचेंजर्स और नियंत्रण प्रणालियों के निर्माण में अच्छे स्तर पर पहुंच गए हैं। लेकिन उच्च तापमान वाले क्षेत्रों के लिए उत्प्रेरक और कुछ विशेष मिश्र धातुओं के साथ अभी भी कठिनाइयाँ हैं।

के साथ काम करनाचेंगदू यिझी प्रौद्योगिकी कंपनी(यह Huaxi Technology द्वारा बनाया गया एक डिज़ाइन संस्थान है), उनके दृष्टिकोण का अवलोकन किया। वे न केवल तैयार समाधानों की नकल करते हैं, बल्कि अक्सर ग्राहक के विशिष्ट कच्चे माल के लिए प्रौद्योगिकी पैकेजों को अनुकूलित करते हैं। उनकी वेबसाइटyzkjhx.ruवास्तव में, ऐसी गैर-मानक परियोजनाओं का एक पोर्टफोलियो है। उनका अपना विकास है - सल्फर विषाक्तता के प्रतिरोध में वृद्धि के साथ मीथेन रूपांतरण के लिए एक बहुपरत उत्प्रेरक। सिचुआन में एक इंस्टालेशन पर कार्यान्वित किया गया। परिणाम बुरे नहीं हैं, लेकिन फिर भी, आदर्श स्थितियों के लिए। लोड में अचानक बदलाव के साथ, गतिविधि आयातित एनालॉग की तुलना में तेजी से गिर गई। प्रगति हुई है, लेकिन हमें पूर्ण समानता तक पहुंचने के लिए अभी भी काम करना है।

एक दिलचस्प मामला निम्न और मध्यम शक्ति के तैयार मॉड्यूलर इंस्टॉलेशन का उपयोग है। यह विकेन्द्रीकृत हाइड्रोजन उत्पादन की प्रवृत्ति है, उदाहरण के लिए गैस स्टेशनों के लिए। यिझी टेक्नोलॉजी समेत चीनी कंपनियां यहां बहुत सक्रिय हैं। इकट्ठे, जुड़े, लॉन्च किए गए। लेकिन उत्तरी चीन में कठोर सर्दियों या दक्षिण में उच्च आर्द्रता में ऐसे "आउट ऑफ द बॉक्स" समाधानों की विश्वसनीयता एक बड़ा सवाल है। बार-बार रखरखाव रोकना और फ़िल्टर बदलना। विश्वसनीयता अभी भी बड़े स्थिर परिसरों से कमतर है।

मध्यवर्ती: संश्लेषण गैस की भूमिका

अक्सर इस बात को नजरअंदाज कर दिया जाता है कि हाइड्रोजन का उत्पादन हमेशा अंतिम लक्ष्य नहीं होता है। संश्लेषण गैस अपने आप में एक मूल्यवान कच्चा माल है। चीन में, अपने शक्तिशाली रासायनिक उद्योग के साथ, यह अत्यंत महत्वपूर्ण है। कई परियोजनाओं की शुरुआत में लचीले उत्पादन के रूप में कल्पना की गई है: आज हम रिफाइनरियों के लिए हाइड्रोजन की उपज को अधिकतम करते हैं, कल हम मेथनॉल या अमोनिया के उत्पादन के लिए मोड बदल देते हैं।

मेरे सामने ऐसी स्थिति आई, जहां बाजार की स्थितियों में बदलाव (हाइड्रोजन की कीमतें गिरीं, मेथनॉल की कीमतें बढ़ीं) के कारण, ऑपरेटिंग सिस्टम को तत्काल बदलना पड़ा। यह सिर्फ एक सेटअप नहीं था, बल्कि हाइड्रोजन फाइन प्यूरीफिकेशन सिस्टम (पीएसए) में कार्ट्रिज का भौतिक प्रतिस्थापन और कंप्रेसर सिस्टम का पुन: समायोजन था। डाउनटाइम लगभग एक महीने का था। अब, नए इंस्टॉलेशन को डिज़ाइन करते समय, बहुत अधिक लचीलापन बनाया जाता है, लेकिन इसका मतलब फिर से पूंजीगत लागत में वृद्धि है।

दूसरा पहलू हाइड्रोजन की शुद्धता है। ईंधन कोशिकाओं को उच्चतम स्तर की शुद्धि (99.999% तक) की आवश्यकता होती है। हाइड्रोकार्बन कच्चे माल का उपयोग करके इसे प्राप्त करना कठिन और महंगा है। मुख्य अशुद्धियाँ - CO और CO2 - ईंधन सेल उत्प्रेरक के लिए जहर हैं। मानक सोखना विधियाँ हमेशा वांछित परिणाम नहीं देती हैं। आपको संयोजन करना होगा: उच्च-तापमान रूपांतरण, फिर निम्न-तापमान रूपांतरण, फिर पीएसए, और कभी-कभी झिल्ली पृथक्करण भी। प्रत्येक अतिरिक्त चरण में दबाव, ऊर्जा और निश्चित रूप से धन की हानि होती है। इसलिए, "परिवहन के लिए हाइड्रोजन?" मीथेन अभी भी तेल शोधन के लिए उसी हाइड्रोजन के साथ कीमत में प्रतिस्पर्धा नहीं कर सकता है, जहां शुद्धता की आवश्यकताएं कम हैं।

आगे देखें: इस खंड का क्या होगा?

हरित हाइड्रोजन के इर्द-गिर्द तमाम प्रचार के बावजूद, हाइड्रोकार्बन की ग्रे और नीली रेखाएं आने वाले लंबे समय तक चीन पर हावी रहेंगी। इसका कारण बुनियादी ढांचा, लागत और सबसे महत्वपूर्ण कच्चे माल की उपलब्धता है। सवाल यह है कि इस प्रक्रिया को पर्यावरण की दृष्टि से कैसे स्वीकार्य बनाया जाए। मुझे लगता है कि भविष्य किसी एक सफलता में नहीं, बल्कि उपायों के एक सेट में निहित है: सीसीएस का क्रमिक परिचय जहां यह भौगोलिक और आर्थिक रूप से उचित है; प्रतिष्ठानों की बिजली आपूर्ति के लिए नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों के साथ संकरण; और उत्पाद की प्रति इकाई कच्चे माल और ऊर्जा खपत को कम करने के लिए उत्प्रेरक और थर्मल सर्किट की दक्षता पर निरंतर काम करना।

बहुत कुछ कार्बन मूल्य निर्धारण नीतियों पर निर्भर करेगा। यदि CO2 उत्सर्जन की लागत महत्वपूर्ण हो जाती है, तो परियोजनाओं का अर्थशास्त्र नाटकीय रूप से बदल जाएगा। अब कई निर्णय दीर्घकालिक पारिस्थितिकी के बजाय अल्पकालिक अर्थशास्त्र के आधार पर किए जाते हैं।

व्यक्तिगत रूप से, मैं हाइड्रोजन के लिए हाइड्रोकार्बन फीडस्टॉक के आसन्न पूर्ण परित्याग के बारे में सशंकित हूं। बल्कि हम उसका आला देखेंगे. उपभोग केंद्रों या CO2 भंडारण स्थलों के पास बड़े, आधुनिक, संभवतः संकर (आंशिक रूप से बायोमेथेन का उपयोग करने वाले) परिसर। और दूरदराज या छोटे उपभोक्ताओं के लिए, नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों द्वारा संचालित इलेक्ट्रोलाइज़र विकसित किए जाएंगे। लेकिन आधार - रासायनिक उद्योग, तेल शोधन - अगले 20-30 वर्षों तक मीथेन और इसके एनालॉग्स के रूपांतरण के लिए प्रौद्योगिकियों पर आधारित रहेगा। मुख्य बात समस्याओं को दबाना नहीं है, बल्कि पर्यावरण सहित सभी लागतों को ध्यान में रखते हुए उन पर ईमानदारी से काम करना है।