चीन: PSA हाइड्रोजन - प्रविधि र प्रवृत्ति? 

जब मानिसहरूले चीनमा हाइड्रोजनको बारेमा कुरा गर्छन्, धेरै मानिसहरू तुरुन्तै इलेक्ट्रोलाइजर वा विशाल स्टीम सुधारकहरूको बारेमा सोच्छन्। र बारेPSA हाइड्रोजनप्राय: केहि माध्यमिक रूपमा सोचेको छ, केवल एक सफाई चरण। तर व्यवहारमा, विशेष गरी पछिल्ला ५-७ वर्षमा, यहाँ धेरै सूक्ष्मताहरू छन् जसले सम्पूर्ण परियोजना आर्थिक रूपमा व्यवहार्य हुन्छ कि हुँदैन भनेर निर्धारण गर्दछ। म आफैंले परिस्थितिहरू भेटें जहाँ सुधार, कागजमा आदर्श, हाइड्रोजन उत्पादन भयो, जुन त्यसपछि मानक PSA स्थापनाद्वारा प्रभावकारी रूपमा शुद्ध हुन सकेन - र सबै कुरा तलतिर गयो।

केवल एक "चालनी" मात्र होइन: जहाँ तिनीहरू वास्तवमै चीनमा PSA सँग ठोक्किन्छन्

मुख्य गल्ती PSA (छोटो-दबाव शोषण) प्रविधिलाई स्थापित र विश्वव्यापी रूपमा विचार गर्नु हो। चीनमा, कच्चा माल धेरै फरक छन्: मिथानोल सुधारबाट हाइड्रोजन, क्लोर-क्षार उत्पादनबाट, कोक ओभन ग्याँसबाट। अशुद्धताको संरचना (CO वा CO2 मात्र होइन, सल्फर, एरोमेटिक्स, आर्द्रताको ट्रेसहरू) एकदम फरक छ। "बक्स" लिनुहोस् एक समाधान समस्याहरूको सीधा मार्ग हो। मलाई शेन्डोङको एउटा परियोजना याद छ, जहाँ कच्चा मालको प्रवाहमा अनावश्यक दबाव उतार-चढावको कारण, शोषकहरू "विषाक्त थिए?" अनुमानित समय भन्दा धेरै गुणा छिटो। नतिजाको रूपमा, हाइड्रोजनको शुद्धता छ महिना पछि 99.9% भन्दा कम भयो, यद्यपि सम्झौताले तीन वर्षको स्थिर सञ्चालनको ग्यारेन्टी गर्यो।

मुख्य बिन्दु adsorbents र सञ्चालन चक्र को अनुकूलन हो। adsorbents को चिनियाँ निर्माता, जस्तै? सिन्हुआ? वा जिआङ्सु ह्वान्किउ?, राम्रो जिओलाइट र सक्रिय कार्बनहरू बनाउँछ, तर तिनीहरूको चयन लगभग कीमिया हो। यो खातामा सामान्य संरचना मात्र होइन, तर विशेष मुख्य उत्पादन को विशेषता हो कि अशुद्धता को सम्भावित शिखर उत्सर्जन पनि लिन आवश्यक छ। तिनीहरू प्रायः यस चरणमा सस्तो सरबेन्टहरू खरिद गरेर बचत गर्छन्, र त्यसपछि बारम्बार प्रतिस्थापन र डाउनटाइमको लागि बढी भुक्तान गरिन्छ।

अर्को nuance स्वचालन र नियन्त्रण छ। आधुनिक चिनियाँ PSA स्थापनाहरू अब शुद्ध रिले तर्कमा काम गर्दैनन्। तर उन्नत नियन्त्रण एल्गोरिदम को कार्यान्वयन कि कच्चा माल को संरचना मा परिवर्तन भविष्यवाणी अझै पनि दुर्लभ छ। प्राय: हार्ड साइकल प्रयोग गरिन्छ। यसले नवीकरणीय स्रोतहरूसँग एकीकरण गर्दा चुनौतीहरू खडा गर्दछ, जस्तै जब हाइड्रोजनलाई सौर्य इलेक्ट्रोलाइसिस मार्फत अन्तरिम उत्पादनसँग सम्बन्धित फ्लक्सहरूबाट शुद्ध गर्न आवश्यक हुन्छ। यो जहाँ चीजहरू रोचक हुन्छन् - लचिलो, "स्मार्ट" उत्पादनहरू तिर प्रवृत्ति। P.S.A.

प्रवृत्तिहरू: लचिलोपन, एकीकरण र "हरियो" सन्दर्भ

अब मुख्य चालक तथाकथित "हरियो हाइड्रोजन" हो। तर यो इलेक्ट्रोलाइसिस द्वारा उत्पादन गर्न पर्याप्त छैन; यसलाई प्रभावकारी रूपमा शुद्ध गर्नुपर्छ। परम्परागत ठूला PSA एकाइहरू स्थिर प्रवाहको लागि डिजाइन गरिएका छन्। र यहाँ प्रवाह उफ्रन सक्छ। त्यसकारण, त्यहाँ मोड्युलर र छिटो पुन: कन्फिगर योग्य प्रणालीहरूको लागि अनुरोध थियो। मैले विकासहरू देखे, उदाहरणका लागि, बाटचेङ्दु यिझी टेक्नोलोजी कं(उनीहरूको वेबसाइट होyzkjhx.ru), जसले आफूलाई रासायनिक प्रविधिहरूमा अनुभव भएको डिजाइन संस्थानको रूपमा स्थान दिन्छ। तिनीहरू अस्थिर, प्रवाह सहित विशिष्टका लागि उपचार प्रणालीहरू डिजाइन गर्नमा केन्द्रित छन्। यो केवल उपकरणको बिक्री मात्र होइन, तर टर्नकी इन्जिनियरिङ्, जुन आलोचनात्मक रूपमा महत्त्वपूर्ण छ।

कार्बन क्याप्चर प्रणाली (CCUS) सँग एकीकरण फोकसको अर्को क्षेत्र हो। स्टीम मिथेन रिफर्मिङ (SMR) बाट हाइड्रोजन लामो समय को लागी हामी संग हुनेछ। र यहाँ PSA शुद्ध H2 प्राप्त गर्ने बारे मात्र होइन, तर पछिको डिस्पोजल वा प्रयोगको लागि CO2 को केन्द्रित स्ट्रिम जारी गर्ने बारे पनि हो। यस पृथकीकरणको प्रभावकारिता र जलविद्युत् प्रवाहको साथ हाइड्रोजन हानिको न्यूनीकरण एक अलग इन्जिनियरिङ कार्य हो। चीनका केही बिरुवाहरूले अब 90% भन्दा माथि 99.999% शुद्धतामा हाइड्रोजन रिकभरी दरहरू प्राप्त गर्दैछन् जबकि 95% भन्दा माथि सांद्रतामा CO2 उत्पादन गर्दैछन्। तर यसलाई पाइलट प्लान्टमा नभई वास्तविक औद्योगिक अवस्थामा हासिल गर्नु अर्को चुनौती हो।

विकेन्द्रीकरणको प्रवृत्तिले पनि असर गर्छ। 100,000 Nm3/h को लागि एउटा ठूलो स्थापनाको सट्टा, धेरै मध्यम वा सानाहरू निर्माण गरिएका छन्, उपभोगको बिन्दुको नजिक अवस्थित। यसले PSA का लागि आवश्यकताहरू परिवर्तन गर्दछ: साना स्थापनाहरूको लागि ऊर्जा दक्षतामा बढी जोड, साइटमा मर्मत गर्न सजिलो, र सम्भवतः टाढाको निगरानी र निदान। मैले झेजियाङको एउटा केमिकल पार्कले तुलनाका लागि विभिन्न आपूर्तिकर्ताहरूबाट तीनवटा साना PSA प्रणालीहरू स्थापना गरेको देखेँ। विश्वसनीयता र परिचालन लागतहरूको लागि परिणामहरू महत्त्वपूर्ण रूपमा भिन्न छन्।

व्यवहारिक बाधा र बाधाहरू

सबैभन्दा ठूलो बाधाहरू मध्ये एक मर्मत कर्मचारीको योग्यता हो। जटिल बहु-पोर्ट भल्भहरू, संवेदनशील भल्भहरू जसलाई नियमित जाँचको आवश्यकता पर्दछ, adsorbents को अवस्थाको निदान - यी चाँडै सिकाइँदैन। प्रायः साइटहरूमा मैले यो तथ्य भेट्टाएँ कि मेकानिक्सको टोलीले मुख्य उत्पादनलाई राम्ररी जान्दछ, तर तिनीहरूका लागि PSA स्थापना ब्ल्याक बक्स हो। यदि कुनै समस्या छ भने, आपूर्तिकर्ताको इन्जिनियरहरू बोलाइन्छ, जसले लामो डाउनटाइम निम्त्याउँछ। उल्लेख गरिएको एक सहित केही कम्पनीहरूचेङ्दु यिझी टेक्नोलोजी कं, अब अनुबंधमा साइटमा प्रशिक्षणको विस्तारित चक्र समावेश गर्न अनिवार्य छ, तर यो अझै व्यापक अभ्यास भएको छैन।

मुद्दा घटकहरूको विश्वसनीयता हो। भल्भहरू सबैभन्दा कमजोर लिङ्क हुन्। चिनियाँ उत्पादकहरूले पहिले नै राम्रो adsorbers र नियन्त्रण प्रणाली कसरी बनाउने भनेर सिकेका छन्, तर छिटो PSA चक्रका लागि उच्च-फ्रिक्वेन्सी भल्भहरू कहिलेकाहीं अझै पनि विदेशमा खरिद गरिन्छ वा प्रतिलिपि गरिन्छ, र यसले स्थायित्वलाई असर गर्छ। सिचुआनको एउटा अमोनिया उत्पादन प्लान्टमा एउटा कथा थियो जब यो एक वर्षको अपरेशन पछि एक मोड्युलमा भल्भको सम्पूर्ण ब्याचलाई तुरुन्तै परिवर्तन गर्न आवश्यक थियो - तिनीहरूले गणना गरिएको चक्रको संख्यालाई सामना गर्न सकेनन्।

ऊर्जा खपत अक्सर बेवास्ता गरिएको कारक हो। PSA लाई शुद्धीकरण, कम्प्रेसन, भ्याकुमिङको लागि ऊर्जा चाहिन्छ। उच्च शुद्धता र रिकभरी दरहरूको खोजीमा, प्रणालीहरू कहिलेकाहीं धेरै चरणहरू वा लामो चक्रहरूको साथ डिजाइन गरिन्छ, जसले नाटकीय रूपमा सञ्चालन लागतहरू बढाउँछ। शुद्धता, रिकभरी र ऊर्जा खपत बीचको आदर्श सन्तुलन सधैं एक सम्झौता हो जुन परियोजना-द्वारा-परियोजना आधारमा खोजिन्छ।

केस: मेथानोल उत्पादनको साथ एकीकरण

एउटा राम्रो केस स्टडी भनेको निङ्जिया मेथानोल प्लान्टको आधुनिकीकरण हो। त्यहाँ उप-उत्पादन हाइड्रोजन युक्त ग्यास थियो, जुन पहिले मात्र भडकिएको थियो। हामीले यसलाई शुद्ध गर्न र मिथेनोल संश्लेषण प्रक्रियामा हाइड्रोजन फिर्ता गर्न PSA आपूर्ति गर्ने निर्णय गर्यौं। यो एक सामान्य परियोजना जस्तो देखिन्छ।

तर समस्या संरचनामा थियो: H2, CO, CO2 को अतिरिक्त, त्यहाँ नाइट्रोजन को एक सभ्य प्रतिशत र उच्च हाइड्रोकार्बन को निशान थियो। मानक योजनाले सामना गर्न सकेन, हाइड्रोजनको शुद्धता कम थियो, र संश्लेषण रिएक्टरमा यसको फिर्तीले सन्तुलन बिग्रन सक्छ। सम्बन्धित संस्थानका डिजाइनरहरूHuaxi प्रविधि(विवरणमा भनिएको छचेङ्दु यिझी टेक्नोलोजी कं, तिनीहरू यस कम्पनी द्वारा सिर्जना गरिएको थियो), एक गैर-मानक समाधान प्रस्तावित: दुई-चरण PSA। पहिलो चरणले ठूलो मात्रामा CO2 र भारी अशुद्धताहरू हटायो, दोस्रोमा, विभिन्न प्रकारका शोषकहरू, राम्ररी शुद्ध CO र नाइट्रोजनको साथ। मैले हाइड्रोजन हानि कम गर्न चक्रहरू सेटअप गर्न टिंकर गर्नुपर्‍यो।

फलस्वरूप, प्रक्षेपण र रन-इन अवधि पछि, 99.99% शुद्धताको साथ हाइड्रोजनको स्थिर आपूर्ति हासिल गर्न र कुल मिथेनोल उपज धेरै प्रतिशतले वृद्धि गर्न सम्भव भयो। तर सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण कुरा यो हो कि स्थापनाले अनुमानित 4 वर्षमा होइन, तर लगभग 6 वर्षमा आफैंको लागि भुक्तान गर्यो। किन? तिनीहरूले थप जटिल प्रणाली कायम राख्नको बढ्दो लागत र शासन समायोजन गर्न कच्चा मालको संरचनाको थप बारम्बार विश्लेषणको आवश्यकतालाई ध्यानमा राखेनन्। यो एउटा सामान्य कथा हो: सबै कुरा उत्तम इन्जिनियरिङ् हो, तर अगणित परिचालन लागतका कारण अर्थतन्त्र लङ्गडाइरहेको छ।

अगाडि हेर्दै: चीनमा PSA लाई के हुनेछ

मलाई लाग्छ कि आगामी वर्षहरूमा हामीले क्रान्ति होइन, तर विकास देख्नेछौं। सकेसम्म धेरै शुद्ध हाइड्रोजन उत्पादन गर्नेबाट फोकस हट्नेछ? "विशिष्ट परिस्थितिहरूमा सकेसम्म सस्तो र स्थिर रूपमा उत्पादन गर्न?" यसको मतलब अनुकूलित समाधानहरूको मागमा वृद्धि भएको हो, जहाँ PSA प्रणालीलाई छुट्टै यन्त्रको रूपमा होइन, तर सम्पूर्ण प्राविधिक श्रृंखलाको अभिन्न अंगको रूपमा डिजाइन गरिएको हो।

डिजिटलाइजेसनको विकास हुनेछ । adsorbents को अवस्था को अनलाइन निगरानी को लागी सेन्सर को परिचय, भल्भ को भविष्यवाणी मर्मत को लागी ठूलो डाटा को उपयोग, वास्तविक समयमा चक्र को अनुकूलन को लागी डिजिटल जुम्ल्याहा - यो अब एक काल्पनिक छैन, तर प्रतिस्पर्धा को लागी एक आवश्यकता हो। चिनियाँ कम्पनीहरू, विशेष गरी डिजाइन संस्थानहरू जस्तैचेङ्दु यिझी टेक्नोलोजी कं, यहाँ एक फाइदा छ किनकि तिनीहरू स्थानीय वास्तविकताहरूको नजिक छन् र वास्तविक वस्तुहरूमा त्यस्ता समाधानहरू द्रुत रूपमा परीक्षण गर्न सक्छन्।

र अन्तिम कुरा पारिस्थितिकी हो। कार्बन फुटप्रिन्ट कम गर्न दबाबले हाइड्रोजन शुद्धीकरणको लागि मात्र होइन, तर बिरुवा-व्यापी उत्सर्जन व्यवस्थापनको लागि एक उपकरणको रूपमा PSA मा सुधार गर्न बाध्य पार्छ। PSA स्थापना एक इकाई बन्न सक्छ जसले एकै साथ आर्थिक दक्षता बढाउँछ (मूल्यवान H2 फिर्ता गरेर) र वातावरणीय प्रभाव कम गर्दछ। यो लगानीकर्ता र राज्यको लागि बलियो तर्क हो। त्यसोभए, यसको स्पष्ट परिपक्वताको बावजुद, प्रविधिPSA हाइड्रोजनचीनसँग अझै पनि विकास र जटिलताका धेरै सम्भावनाहरू छन्। मुख्य कुरा बिर्सनु हुँदैन कि यो सधैं अभ्यास हो, र क्याटलगबाट मात्र सिद्धान्त होइन।