चीन: मेथनॉल से हाइड्रोजन - प्रौद्योगिकी और पारिस्थितिकी? 

जब आप "मेथनॉल से हाइड्रोजन" के बारे में सुनते हैं, तो बहुत से लोग तुरंत प्रयोगशाला स्थापना या दूर के पायलट प्रोजेक्ट के बारे में सोचते हैं। वास्तव में, चीन में यह अब केवल एक तकनीक नहीं है, बल्कि एक संपूर्ण उद्योग है जो दो स्तंभों पर टिका है: प्रक्रिया का वास्तविक अर्थशास्त्र और इसकी पर्यावरणीय स्वीकार्यता। और इन ध्रुवों के बीच बहुत सारी बारीकियाँ हैं जो अक्सर रिपोर्टों में छूट जाती हैं। मैं स्वयं लंबे समय से ऐसी प्रणालियों का मूल्यांकन कर रहा हूं, और मैं कहूंगा: मुख्य गलत धारणा यह मानना ​​है कि चूंकि मेथनॉल रूपांतरण प्रतिक्रिया दशकों से ज्ञात है, इसलिए कार्यान्वयन सरल है। यह सब विवरण पर निर्भर करता है: कच्चे माल की शुद्धता से लेकर आप उप-उत्पाद CO2 का वास्तव में उपयोग कैसे करते हैं।

सिद्धांत से अभ्यास तक: जहां परियोजनाएं लड़खड़ाती हैं

आइए मेथनॉल के क्लासिक भाप सुधार को लें। पाठ्यपुस्तकों में सूत्र सुंदर दिखते हैं, लेकिन व्यवहार में मुख्य पैरामीटर वितरण की निरंतरता है। यदि मेथनॉल को किसी सुविधा में टैंकों में ले जाया जाता है और रुकावट आती है, तो उत्प्रेरक थक सकता है। तापन-शीतलन चक्रों से। मैंने शेडोंग में एक साइट पर एक मामला देखा: इंस्टालेशनमेथनॉल रूपांतरण500 Nm3/h हाइड्रोजन की डिज़ाइन क्षमता ने पहले महीनों में उत्कृष्ट आंकड़े पेश किए, लेकिन छह महीने के ऑपरेशन के बाद गतिविधि में लगभग 15% की गिरावट आई। वजह छोटी सी निकली - लॉजिस्टिक्स के कारण कच्चे माल में समय-समय पर क्लोराइड के अंश पाए जाते थे, जिस पर सप्लायर चुप रहता था।

या दूसरा पहलू - ताप संतुलन। एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया के लिए गर्मी की सटीक आपूर्ति की आवश्यकता होती है। सिद्धांत रूप में, आप ग्रिप गैसों या इलेक्ट्रिक हीटर की गर्मी का उपयोग करते हैं। लेकिन सर्दियों में उत्तरी प्रांतों में, जब साइट पर तापमान -20 डिग्री सेल्सियस तक गिर जाता है, तो रिएक्टर इनलेट पर स्थिर तापमान बनाए रखना एक अलग कार्य बन जाता है। इन्सुलेशन और प्रीहीटिंग सिस्टम पर पुनर्विचार करना आवश्यक है - इससे पूंजीगत लागत बढ़ जाती है, जिसे प्रारंभिक व्यवहार्यता अध्ययन में हमेशा ध्यान में नहीं रखा जाता है।

यहां चेंगदू यिझी टेक्नोलॉजी कंपनी (उनकी वेबसाइट है) के सहयोगियों के अनुभव का उल्लेख करना उचित हैhttps://www.yzkjhx.ru). यह एक गंभीर अधिकृत पूंजी वाला एक डिज़ाइन संस्थान है, जिसे हुआक्सी टेक्नोलॉजी द्वारा बनाया गया है। वे व्यापक इंजीनियरिंग समाधानों पर ध्यान केंद्रित करते हैं, न कि केवल इंस्टॉलेशन बेचने पर। उनके दृष्टिकोण में एक महत्वपूर्ण विवरण दिखाई देता है: वे अक्सर ग्राहकों को एक विशिष्ट संयंत्र से वास्तविक कच्चे माल पर परीक्षण चलाने की पेशकश करते हैं। यह आपको ?पकड़ने? वही अशुद्धियाँ और देर से महंगे संशोधनों से बचते हुए, प्रारंभिक चरण में तकनीकी योजना को समायोजित करें।

पारिस्थितिकी: केवल CO2 के बारे में नहीं

जब लोग पर्यावरण के बारे में बात करते हैं, तो हर कोई तुरंत कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन के बारे में सोचता है। हाँ, मेथनॉल रूपांतरण के दौरान CO2 बनता है। लेकिन प्राकृतिक गैस के पारंपरिक भाप सुधार की तुलना में, कार्बन पदचिह्न भिन्न हो सकता है - यह इस बात पर निर्भर करता है कि यह कितना हरा है। मेथनॉल का स्रोत ही। यदि मेथनॉल को बायोमास से संश्लेषित किया जाता है या CO2 पर कब्जा कर लिया जाता है, तो श्रृंखला अधिक साफ हो जाती है। चीन अब सक्रिय रूप से ऐसी "हरित मेथनॉल" परियोजनाएं विकसित कर रहा है। गुआंग्शी जैसे प्रचुर बायोमास वाले क्षेत्रों में।

हालाँकि, एक कम स्पष्ट पर्यावरणीय पहलू भी है - स्थानीय उत्सर्जन। स्थापनाहाइड्रोजन उत्पादनमेथनॉल से बना यह कॉम्पैक्ट होता है, इसे उपभोक्ता के करीब रखा जा सकता है (जैसे, हाइड्रोजन फिलिंग स्टेशन पर या ग्लास फैक्ट्री में)। यह संपीड़ित या तरलीकृत हाइड्रोजन के परिवहन से जुड़ी रसद और जोखिम को कम करता है। लेकिन साथ ही, मेथनॉल और प्रतिक्रिया उत्पादों के संभावित सूक्ष्म रिसाव को बहुत सख्ती से नियंत्रित करना आवश्यक है। मेथनॉल, हालांकि कुछ हाइड्रोकार्बन की तुलना में कम अस्थिर है, फिर भी जहरीला है।

शंघाई के पास ऑप्टिकल ग्लास उत्पादन संयंत्रों में से एक में, हमें कच्चे माल की निकासी और भंडारण के चरण में अतिरिक्त वाष्प अवशोषण प्रणाली के साथ इंस्टॉलेशन को लैस करने की आवश्यकता का सामना करना पड़ा। यह मूल परियोजना में निर्दिष्ट नहीं था, लेकिन स्थानीय पर्यावरण पर्यवेक्षण की आवश्यकताएं अधिक कठोर हो गई हैं। हमें मॉड्यूल को सक्रिय कार्बन के साथ शीघ्रता से एकीकृत करना था। ऐसी बारीकियों पर सम्मेलनों में शायद ही कभी चर्चा की जाती है, लेकिन वे यह निर्धारित करते हैं कि कोई परियोजना वास्तव में टिकाऊ और पर्यावरण के अनुकूल होगी या नहीं।

तकनीकी विविधताएँ: न केवल सुधार

भाप सुधार मुख्य मार्ग है, लेकिन एकमात्र नहीं। ऑटोथर्मल रिफॉर्मिंग, जहां मेथनॉल का एक हिस्सा हवा द्वारा ऑक्सीकृत होता है, गति प्राप्त कर रहा है, जो एंडोथर्मिक रिफॉर्मिंग प्रतिक्रिया के लिए गर्मी प्रदान करता है। यह तेज़ रैंप-अप देता है और परिवर्तनीय लोड अनुप्रयोगों के लिए बेहतर अनुकूल है। लेकिन एक सिरदर्द है - ऑक्सीकरण क्षेत्र में हवा और तापमान नियंत्रण की सटीक खुराक, ताकि कार्बन मोनोऑक्साइड जैसे उप-उत्पाद मानक से आगे न जाएं।

दूसरी दिशा झिल्ली रिएक्टर है, जहां प्रतिक्रिया के दौरान सीधे हाइड्रोजन छोड़ा जाता है, जिससे संतुलन बदल जाता है। प्रौद्योगिकी दक्षता के मामले में आशाजनक है, लेकिन झिल्ली (अक्सर पैलेडियम) सल्फर और क्लोरीन विषाक्तता के प्रति संवेदनशील होती है। चीन में, चेंगदू यिझी टेक्नोलॉजी कंपनी सहित कई वैज्ञानिक समूह और कंपनियां अधिक प्रतिरोधी मिश्रित झिल्ली पर काम कर रही हैं। उनकी प्रोफ़ाइल सटीक रूप से रासायनिक प्रौद्योगिकियों के डिजाइन और कार्यान्वयन से संबंधित है, इसलिए उनका शोध अक्सर पायलट औद्योगिक नमूनों में अपना रास्ता खोज लेता है।

क्या हमने यह कोशिश की है? हां, 50 एनएम3/घंटा पर एक छोटी स्थापना के लिए झिल्ली मॉड्यूल के साथ एक पायलट परियोजना थी। मुख्य कठिनाई स्वयं झिल्ली में नहीं, बल्कि मेथनॉल को "अति-उच्च शुद्धता" के स्तर तक पूर्व-शुद्ध करने की प्रणाली में निकली। इस पूर्व तैयारी की लागत ने बढ़ते रूपांतरण से होने वाले सभी आर्थिक लाभों को खा लिया। परियोजना को रोक दिया गया था, जिससे यह निष्कर्ष निकला कि बाजार की वर्तमान स्थिति और क्षेत्र में मेथनॉल की कीमतों के लिए, आउटलेट पर हाइड्रोजन के बहु-चरण सोखना शुद्धिकरण के साथ सिद्ध भाप सुधार अधिक लागत प्रभावी है।

अर्थशास्त्र: जब संख्याएँ बोलने लगें

प्रौद्योगिकी के बारे में कोई भी बातचीत पैसे तक सीमित हो जाती है। लागतमेथनॉल से हाइड्रोजनचीन इस क्षेत्र से मजबूती से जुड़ा हुआ है। उन प्रांतों में जहां बड़े पैमाने पर मेथनॉल का उत्पादन होता है (निंग्ज़िया, इनर मंगोलिया), कच्चे माल की कीमत दक्षिण की तुलना में 30-40% कम हो सकती है, जहां इसे परिवहन की आवश्यकता होती है। इसलिए, कोई मानक आर्थिक गणना नहीं है - प्रत्येक परियोजना के लिए स्थानीय परिस्थितियों के संदर्भ की आवश्यकता होती है।

एक महत्वपूर्ण बिंदु संबंधित उत्पाद है। इस प्रक्रिया में निकलने वाली शुद्ध CO2 को फेंका नहीं जा सकता, बल्कि उसी खाद्य उद्योग उद्यमों को या वेल्डिंग के लिए बेचा जा सकता है। लेकिन इसके लिए सफाई, संपीड़न और वितरण प्रणाली में अतिरिक्त निवेश की आवश्यकता होती है। एक छोटी स्थापना के लिए यह अक्सर लाभहीन होता है, लेकिन प्रति दिन कई हजार एनएम3/घंटा की क्षमता वाली बड़ी सुविधाओं के लिए यह पहले से ही महत्वपूर्ण अतिरिक्त आय प्रदान कर सकता है।

पेबैक भी काफी हद तक विकल्प पर निर्भर करता है। यदि आस-पास कोई प्राकृतिक गैस पाइपलाइन नहीं है, और इलेक्ट्रोलाइज़र के लिए एक महंगी "हरी" पाइपलाइन की आवश्यकता होती है। बिजली और बड़े क्षेत्र, तो मेथनॉल संयंत्र बहुत प्रतिस्पर्धी दिखता है। विशेष रूप से फार्मास्युटिकल मध्यवर्ती या धातु ताप उपचार जैसे उद्योगों के लिए, जहां अपेक्षाकृत उच्च शुद्धता वाले हाइड्रोजन की आवश्यकता होती है, लेकिन जरूरी नहीं कि पांच-नौ की।

आगे देखो: हवा किस ओर बह रही है

प्रवृत्ति स्पष्ट है - एकीकरण। स्थापनामेथनॉल-हाइड्रोजनएक पृथक उपकरण बनना बंद हो जाता है। इसे तेजी से एक बड़ी ऊर्जा या रासायनिक प्रणाली के हिस्से के रूप में देखा जा रहा है। उदाहरण के लिए, स्टील मिलों में जहां कोक ओवन गैस की अधिकता होती है, इसका उपयोग मेथनॉल को संश्लेषित करने के लिए किया जा सकता है, और लोहे को कम करने के लिए मेथनॉल से हाइड्रोजन प्राप्त किया जा सकता है। इसके परिणामस्वरूप अतिरिक्त मूल्य वाला एक बंद चक्र बनता है।

एक अन्य वेक्टर नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों के साथ संबंध है। अत्यधिक हवा या सौर ऊर्जा उत्पादन की अवधि के दौरान, बिजली का उपयोग "हरित" बिजली का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है। मेथनॉल ("हरित" H2 के उत्पादन और बाद में कैप्चर किए गए CO2 के साथ संश्लेषण के माध्यम से)। और फिर इस मेथनॉल का उपयोग एक सुविधाजनक ऊर्जा वाहक और हाइड्रोजन के स्रोत के रूप में करें जब कोई सूरज या हवा न हो। इससे आरईएस आंतरायिकता की समस्या हल हो जाती है। चीन में, ऐसी प्रदर्शन परियोजनाएँ पहले ही शुरू की जा चुकी हैं, उदाहरण के लिए, गांसु प्रांत में।

आगे क्या होगा? मैं सोचता हूं कि जो हमारा इंतजार कर रहा है वह क्रांति नहीं, बल्कि विकास है। उत्प्रेरकों में सुधार (अशुद्धियों के प्रति अधिक प्रतिरोध, कम परिचालन तापमान), बढ़िया सफाई प्रणालियों की लागत को कम करना, विभिन्न क्षमताओं के लिए मॉड्यूलर समाधानों का मानकीकरण करना। और, निश्चित रूप से, पूरी श्रृंखला के समग्र कार्बन पदचिह्न को कम करने के लिए नियामक दबाव। प्रौद्योगिकी आशाजनक की श्रेणी से व्यावहारिक की श्रेणी की ओर बढ़ रही है, लेकिन इसकी सफलता सुंदर प्रस्तुतियों से नहीं, बल्कि इंजीनियरों की प्रत्येक युआन की गिनती करने और लॉन्च से एक साल पहले साइट पर समस्याओं का अनुमान लगाने की क्षमता से निर्धारित होती रहेगी। वैसे, वे चेंगदू यिझी टेक्नोलॉजी कंपनी में यही करते हैं, जिसके बारे में आप उनकी वेबसाइट पर अधिक पढ़ सकते हैं। उनका दृष्टिकोण - स्वामित्व की संपूर्ण जीवनकाल लागत को ध्यान में रखते हुए डिज़ाइन करना, न कि केवल उपकरण की कीमत - शायद पूरे उद्योग के लिए हाल के वर्षों का मुख्य सबक है।