चीन: पीएसए हाइड्रोजन - प्रौद्योगिकियां और रुझान? 

जब चीन में लोग हाइड्रोजन के बारे में बात करते हैं, तो बहुत से लोग तुरंत इलेक्ट्रोलाइज़र या विशाल भाप सुधारकों के बारे में सोचते हैं। और के बारे मेंपीएसए हाइड्रोजनअक्सर इसे गौण चीज़ समझा जाता है, महज़ एक सफ़ाई का कदम। लेकिन व्यवहार में, विशेष रूप से पिछले 5-7 वर्षों में, यहीं पर बहुत सारी सूक्ष्मताएँ छिपी हुई हैं जो यह निर्धारित करती हैं कि पूरी परियोजना आर्थिक रूप से व्यवहार्य होगी या नहीं। मैं खुद ऐसी स्थितियों में आया जहां सुधार, कागज पर आदर्श, हाइड्रोजन का उत्पादन किया गया, जिसे तब मानक पीएसए स्थापना द्वारा प्रभावी ढंग से शुद्ध नहीं किया जा सका - और सब कुछ डाउनहिल हो गया।

सिर्फ एक "छलनी" नहीं: जहां वे वास्तव में चीन में पीएसए के साथ ठोकर खाते हैं

मुख्य गलती पीएसए (शॉर्ट-प्रेशर सोखना) तकनीक को कुछ स्थापित और सार्वभौमिक मानना है। चीन में, कच्चे माल बहुत अलग हैं: मेथनॉल सुधार से हाइड्रोजन, क्लोर-क्षार उत्पादन से, कोक ओवन गैस से। अशुद्धियों की संरचना (न केवल सीओ या सीओ2, बल्कि सल्फर, सुगंधित पदार्थ, नमी के अंश भी) मौलिक रूप से भिन्न है। "बॉक्सिंग" समाधान समस्याओं का सीधा रास्ता है। मुझे शेडोंग में एक परियोजना याद है, जहां कच्चे माल के प्रवाह में बेहिसाब दबाव के उतार-चढ़ाव के कारण अधिशोषक "जहर" हो गए थे? अनुमानित समय से कई गुना तेज़. परिणामस्वरूप, केवल छह महीनों के बाद हाइड्रोजन की शुद्धता 99.9% से नीचे गिर गई, हालांकि अनुबंध ने तीन साल के स्थिर संचालन की गारंटी दी थी।

मुख्य बिंदु अधिशोषकों का अनुकूलन और परिचालन चक्र है। अधिशोषक के चीनी निर्माता, जैसे ?शिन्हुआ? या ?Jiangsu Huanqiu?, अच्छे जिओलाइट और सक्रिय कार्बन बनाते हैं, लेकिन उनका चयन लगभग कीमिया जैसा है। न केवल विशिष्ट संरचना को ध्यान में रखना आवश्यक है, बल्कि अशुद्धियों के संभावित शिखर उत्सर्जन को भी ध्यान में रखना आवश्यक है जो एक विशेष मुख्य उत्पादन की विशेषता है। वे अक्सर इस स्तर पर सस्ता शर्बत खरीदकर बचत करते थे, और फिर बार-बार प्रतिस्थापन और डाउनटाइम के लिए अधिक भुगतान करते थे।

एक और बारीकियां स्वचालन और नियंत्रण है। आधुनिक चीनी पीएसए इंस्टॉलेशन अब शुद्ध रिले लॉजिक पर काम नहीं करते हैं। लेकिन कच्चे माल की संरचना में परिवर्तन की भविष्यवाणी करने वाले उन्नत नियंत्रण एल्गोरिदम का कार्यान्वयन अभी भी दुर्लभ है। अधिकतर कठोर चक्र का प्रयोग किया जाता है। नवीकरणीय स्रोतों के साथ एकीकरण करते समय यह चुनौतियाँ पैदा करता है, जैसे कि जब सौर इलेक्ट्रोलिसिस के माध्यम से आंतरायिक उत्पादन से जुड़े फ्लक्स से हाइड्रोजन को शुद्ध करने की आवश्यकता होती है। यहीं पर चीजें दिलचस्प हो जाती हैं - लचीले, "स्मार्ट" उत्पादों की ओर रुझान। पी.एस.ए.

रुझान: लचीलापन, एकीकरण और "हरित" संदर्भ

अब मुख्य चालक तथाकथित "हरित हाइड्रोजन" है। लेकिन इसे इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा उत्पादित करना पर्याप्त नहीं है; इसे प्रभावी ढंग से शुद्ध किया जाना चाहिए। पारंपरिक बड़ी पीएसए इकाइयाँ स्थिर प्रवाह के लिए डिज़ाइन की गई हैं। और यहां प्रवाह उछल सकता है। इसलिए, मॉड्यूलर और शीघ्र पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य सिस्टम के लिए अनुरोध किया गया था। उदाहरण के लिए, मैंने विकास देखाचेंगदू यिझी प्रौद्योगिकी कंपनी(उनकी वेबसाइट हैyzkjhx.ru), जो खुद को रासायनिक प्रौद्योगिकियों में अनुभव के साथ एक डिजाइन संस्थान के रूप में स्थापित करते हैं। वे अस्थिर प्रवाह सहित विशिष्ट के लिए उपचार प्रणालियों को डिजाइन करने पर ध्यान केंद्रित करते हैं। यह केवल उपकरणों की बिक्री नहीं है, बल्कि टर्नकी इंजीनियरिंग है, जो अत्यंत महत्वपूर्ण है।

कार्बन कैप्चर सिस्टम (सीसीयूएस) के साथ एकीकरण फोकस का एक अन्य क्षेत्र है। स्टीम मीथेन रिफॉर्मिंग (एसएमआर) से हाइड्रोजन लंबे समय तक हमारे साथ रहेगा। और यहां पीएसए न केवल शुद्ध एच2 प्राप्त करने के बारे में है, बल्कि बाद के निपटान या उपयोग के लिए सीओ2 की एक केंद्रित धारा जारी करने के बारे में भी है। इस पृथक्करण की दक्षता और प्रवाह धारा के साथ हाइड्रोजन हानि को कम करना एक अलग इंजीनियरिंग कार्य है। चीन में कुछ संयंत्र अब 99.999% शुद्धता पर 90% से ऊपर हाइड्रोजन रिकवरी दर प्राप्त कर रहे हैं, जबकि 95% से अधिक सांद्रता पर CO2 का उत्पादन कर रहे हैं। लेकिन पायलट प्लांट में नहीं, बल्कि वास्तविक औद्योगिक परिस्थितियों में इसे हासिल करना एक और चुनौती है।

विकेंद्रीकरण की ओर रुझान भी प्रभावित करता है। 100,000 एनएम3/घंटा के लिए एक विशाल इंस्टॉलेशन के बजाय, कई मध्यम या छोटे इंस्टॉलेशन बनाए जाते हैं, जो खपत के बिंदुओं के करीब स्थित होते हैं। इससे पीएसए की आवश्यकताएं बदल जाती हैं: छोटे प्रतिष्ठानों के लिए ऊर्जा दक्षता पर अधिक जोर, ऑन-साइट रखरखाव में आसानी, और संभवतः दूरस्थ निगरानी और निदान। मैंने देखा कि कैसे झेजियांग में एक रासायनिक पार्क ने तुलना के लिए विभिन्न आपूर्तिकर्ताओं से तीन अपेक्षाकृत छोटे पीएसए सिस्टम स्थापित किए। विश्वसनीयता और परिचालन लागत के परिणाम काफी भिन्न थे।

व्यावहारिक बाधाएँ और ख़तरे

सबसे बड़ी बाधाओं में से एक रखरखाव कर्मचारियों की योग्यता है। जटिल मल्टी-पोर्ट वाल्व, संवेदनशील वाल्व जिन्हें नियमित जांच की आवश्यकता होती है, अधिशोषक की स्थिति का निदान - ये जल्दी से नहीं सिखाए जाते हैं। अक्सर साइटों पर मुझे यह तथ्य देखने को मिलता है कि यांत्रिकी की एक टीम मुख्य उत्पादन को अच्छी तरह से जानती है, लेकिन उनके लिए पीएसए इंस्टॉलेशन एक ब्लैक बॉक्स है। यदि कोई समस्या होती है तो आपूर्तिकर्ता के इंजीनियरों को बुलाया जाता है, जिससे लंबे समय तक काम बंद रहता है। कुछ कंपनियाँ, जिनमें उल्लिखित कंपनी भी शामिल हैचेंगदू यिझी प्रौद्योगिकी कंपनी, अब अनुबंध में ऑन-साइट प्रशिक्षण के एक विस्तारित चक्र को शामिल करना अनिवार्य है, लेकिन यह अभी तक व्यापक अभ्यास नहीं बन पाया है।

मुद्दा घटकों की विश्वसनीयता का है. वाल्व सबसे कमजोर कड़ी हैं. चीनी निर्माताओं ने पहले ही सीख लिया है कि अच्छे अवशोषक और नियंत्रण प्रणालियाँ कैसे बनाई जाती हैं, लेकिन तेज़ पीएसए चक्रों के लिए उच्च-आवृत्ति वाल्व कभी-कभी अभी भी विदेशों में खरीदे जाते हैं या कॉपी किए जाते हैं, और यह स्थायित्व को प्रभावित करता है। सिचुआन में अमोनिया उत्पादन संयंत्रों में से एक में एक कहानी थी जब ऑपरेशन के एक वर्ष के बाद एक मॉड्यूल पर वाल्वों के पूरे बैच को तत्काल बदलना आवश्यक था - वे चक्रों की गणना की गई संख्या का सामना नहीं कर सके।

ऊर्जा की खपत अक्सर अनदेखा किया जाने वाला कारक है। पीएसए को शुद्धिकरण, संपीड़न, वैक्यूमिंग के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। उच्च शुद्धता और पुनर्प्राप्ति दर की खोज में, सिस्टम को कभी-कभी अत्यधिक संख्या में चरणों या लंबे चक्रों के साथ डिज़ाइन किया जाता है, जो नाटकीय रूप से परिचालन लागत को बढ़ाता है। शुद्धता, पुनर्प्राप्ति और ऊर्जा खपत के बीच आदर्श संतुलन हमेशा एक समझौता होता है जिसे परियोजना-दर-परियोजना आधार पर मांगा जाता है।

मामला: मेथनॉल उत्पादन के साथ एकीकरण

एक अच्छा केस स्टडी निंग्ज़िया मेथनॉल संयंत्र का आधुनिकीकरण है। वहां उप-उत्पाद हाइड्रोजन युक्त गैस थी, जो पहले बस भड़क जाती थी। हमने इसे शुद्ध करने और मेथनॉल संश्लेषण प्रक्रिया में हाइड्रोजन वापस करने के लिए पीएसए की आपूर्ति करने का निर्णय लिया। यह एक सामान्य प्रोजेक्ट जैसा प्रतीत होगा.

लेकिन समस्या संरचना में थी: H2, CO, CO2 के अलावा, नाइट्रोजन का एक अच्छा प्रतिशत और उच्च हाइड्रोकार्बन के निशान थे। मानक योजना सामना नहीं कर सकी, हाइड्रोजन की शुद्धता कम थी, और संश्लेषण रिएक्टर में इसकी वापसी संतुलन को बिगाड़ सकती थी। से जुड़े एक संस्थान के डिज़ाइनरहुआक्सी टेक्नोलॉजी(जैसा कि विवरण में बताया गया हैचेंगदू यिझी प्रौद्योगिकी कंपनी, वे इस कंपनी द्वारा बनाए गए थे), एक गैर-मानक समाधान प्रस्तावित किया: एक दो-चरण पीएसए। पहले चरण में बड़ी मात्रा में CO2 और भारी अशुद्धियाँ हटाई गईं, दूसरे में, अधिशोषक के एक अलग सेट के साथ, CO और नाइट्रोजन को बारीक रूप से शुद्ध किया गया। मुझे हाइड्रोजन हानि को कम करने के लिए चक्रों की स्थापना के साथ छेड़छाड़ करनी पड़ी।

परिणामस्वरूप, लॉन्च और रन-इन अवधि के बाद, 99.99% की शुद्धता के साथ हाइड्रोजन की स्थिर आपूर्ति प्राप्त करना और कुल मेथनॉल उपज में कई प्रतिशत की वृद्धि करना संभव था। लेकिन सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि इंस्टॉलेशन का भुगतान अनुमानित 4 वर्षों में नहीं, बल्कि लगभग 6 वर्षों में हुआ। क्यों? उन्होंने अधिक जटिल प्रणाली को बनाए रखने की बढ़ती लागत और शासन को समायोजित करने के लिए कच्चे माल की संरचना के अधिक लगातार विश्लेषण की आवश्यकता को ध्यान में नहीं रखा। यह एक सामान्य कहानी है: सब कुछ उत्तम इंजीनियरिंग है, लेकिन अर्थव्यवस्था अनियमित परिचालन लागत के कारण लड़खड़ा रही है।

आगे देखें: चीन में पीएसए का क्या होगा

मुझे लगता है कि आने वाले वर्षों में हम क्रांति नहीं बल्कि विकास देखेंगे। ध्यान यथासंभव शुद्ध हाइड्रोजन का उत्पादन करने से हट जाएगा? "इसे विशिष्ट परिस्थितियों में यथासंभव सस्ते और स्थिर रूप से उत्पादित करने के लिए?"। इसका मतलब अनुकूलित समाधानों की मांग में वृद्धि है, जहां पीएसए प्रणाली को एक अलग उपकरण के रूप में नहीं, बल्कि संपूर्ण तकनीकी श्रृंखला के एक अभिन्न अंग के रूप में डिज़ाइन किया गया है।

डिजिटलाइजेशन का विकास होगा. अवशोषक की स्थिति की ऑनलाइन निगरानी के लिए सेंसर की शुरूआत, वाल्वों के पूर्वानुमानित रखरखाव के लिए बड़े डेटा का उपयोग, वास्तविक समय में चक्रों के अनुकूलन के लिए डिजिटल ट्विन्स - यह अब एक कल्पना नहीं है, बल्कि प्रतिस्पर्धा के लिए एक आवश्यकता है। चीनी कंपनियाँ, विशेषकर डिज़ाइन संस्थान जैसेचेंगदू यिझी प्रौद्योगिकी कंपनी, यहां एक फायदा है क्योंकि वे स्थानीय वास्तविकताओं के करीब हैं और वास्तविक वस्तुओं पर ऐसे समाधानों का तुरंत परीक्षण कर सकते हैं।

और आखिरी चीज़ है पारिस्थितिकी. कार्बन पदचिह्न को कम करने का दबाव न केवल हाइड्रोजन को शुद्ध करने के लिए, बल्कि संयंत्र-व्यापी उत्सर्जन के प्रबंधन के लिए एक उपकरण के रूप में भी पीएसए में सुधार के लिए मजबूर करेगा। पीएसए स्थापना एक ऐसी इकाई बन सकती है जो एक साथ आर्थिक दक्षता बढ़ाती है (मूल्यवान एच2 लौटाकर) और पर्यावरणीय प्रभाव को कम करती है। यह निवेशकों और राज्य के लिए एक शक्तिशाली तर्क है। तो, अपनी स्पष्ट परिपक्वता के बावजूद, प्रौद्योगिकीपीएसए हाइड्रोजनचीन में अभी भी विकास और जटिलता की काफी संभावनाएं हैं। मुख्य बात यह नहीं भूलना है कि यह हमेशा अभ्यास है, न कि केवल किसी कैटलॉग से एक सिद्धांत।