Chine : de nouvelles technologies pour nettoyer les gaz de cokerie ? 

Quand entend-on parler de « nouvelles technologies » ? dans ce domaine, je voudrais immédiatement demander : qu’est-ce qui est exactement considéré comme « nouveau » ? Beaucoup de gens, surtout au début, imaginent quelque chose de révolutionnaire, comme les nanomembranes ou le traitement plasma. Mais en pratique, dans la chimie du coke, notamment en Chine avec son ampleur, « nouveau ? ne signifie souvent pas une invention à partir de zéro, mais une modernisation en profondeur et une intégration intelligente de processus déjà connus. Le principal facteur ici n’est pas seulement la pureté du gaz, mais un complexe : l’efficacité énergétique, le recyclage de tous les composants (en particulier le sulfure d’hydrogène et le cyanure d’hydrogène) et, bien sûr, des normes environnementales strictes, qui deviennent chaque année plus strictes. C'est une erreur de rechercher uniquement un « degré élevé d'épuration », sans tenir compte des coûts d'investissement et d'exploitation. J'ai vu des projets dans lesquels des épurateurs ultra-efficaces ont été introduits, mais en raison de l'énorme consommation de réactifs ou des difficultés d'entretien des installations, celles-ci étaient inutilisées. L’essentiel est que les technologies ne doivent pas seulement être avancées, mais aussi rentables et fiables dans un cycle continu.

De l’eau ammoniaquée aux systèmes catalytiques complexes : évolution de l’approche

Si l’on regarde en arrière, les classiques du genre en Chine sont depuis longtemps des méthodes à base d’eau ammoniaquée, le même cycle AS. Cela fonctionne, cela a été testé, mais cela a ses propres problèmes. Corrosion des équipements, formation de dépôts et avec élimination de sous-produits, comme le thiocyanate d'ammonium, un casse-tête. La tendance est désormais à s’éloigner de la simple « neutralisation ? à l'extraction sélective de composants précieux.Purification du gaz de cokecesse d’être un article coûteux et devient un maillon de la chaîne de valeur. Par exemple, l’extraction du sulfure d’hydrogène pour produire du soufre élémentaire ou, plus prometteur, de l’acide sulfurique directement sur place pour les besoins du même cycle chimique.

L’un des changements les plus intéressants que j’ai observés au cours des 5 à 7 dernières années est l’introduction active de méthodes d’oxydation catalytique, notamment pour l’élimination du HCN et des composés organiques résiduels. Je n'entrerai pas dans les formules complexes, mais le fait est que sur des catalyseurs spéciaux à certaines températures, ces impuretés nocives sont brûlées en CO2, N2 et eau. Le problème clé ici n'est pas l'activité du catalyseur (cela peut être réalisé), mais sa stabilité et sa résistance à l'empoisonnement par d'autres composants gazeux. J'ai vu une usine pilote dans le Shanxi, où, en raison des fluctuations de la teneur en résines et en poussières à l'entrée, la couche de catalyseur frittée et a perdu son activité en six mois au lieu des trois ans indiqués. Nous avons dû modifier radicalement le système de pré-nettoyage.

C'est dans cette combinaison - lavage mécanique et chimique préliminaire et postcombustion catalytique finale - que réside désormais, à mon avis, la voie la plus pratique. Ce n’est pas une sorte de « magie ». la technologie, à savoir la chaîne technologique. D’ailleurs, de nombreuses sociétés d’ingénierie chinoises proposent désormais des solutions « clé en main » aussi complexes. Ils s’occupent de la conception, de la fourniture des équipements et de la mise en service. Comme par exempleChengdu Yizhi Technology Co.(leur site Internet esthttps://www.yzkjhx.ru). Tel est leur profil : conception et mise en œuvre spécifiquement dans les industries du coke et de la chimie. D'ailleurs, il ne s'agit pas seulement de vendeurs d'équipements, mais d'un institut créé sur la base de la technologie Huaxi, ce qui implique de sérieux travaux de recherche et d'adaptation pour une production spécifique.

Poussières, résines, hydrocarbures benzéniques : où commence le nettoyage ?

Toute conversation sur le nettoyage en profondeur n’a aucun sens si la question du traitement primaire des gaz n’est pas résolue. Le gaz de coke à la sortie des batteries des fours à coke est un mélange explosif de poussières, de gouttelettes de goudron et de naphtalène. Si vous mettez le tout directement sur un catalyseur ou dans un absorbeur avec un réactif coûteux, c’est la fin. Par conséquent, la première et obligatoire étape est celle des précipitateurs électriques et de toutes sortes d'épurateurs-récupérateurs. Ici, semble-t-il, tout est standard. Mais les nuances résident dans les détails.

Par exemple, l’efficacité de la collecte de résine. Les vieux cyclones et épurateurs centrifuges ne résistent pas bien, en particulier à la fraction fine. De nos jours, des pièges à résine électrostatiques (TEC) sont souvent installés. Ils sont bons, mais nécessitent un contrôle parfait de la température du gaz - si elle tombe en dessous du point de rosée des résines, des problèmes avec les électrodes commencent. Il y a eu une histoire dans l'une des usines du Hebei où, en raison d'une panne de l'échangeur de chaleur devant le TES, la température a chuté et la résine a commencé à se condenser directement sur les électrodes de précipitation, provoquant un court-circuit et un temps d'arrêt d'une semaine. Nous avons dû installer en urgence un chauffage supplémentaire avec redondance.

Un autre point est l'élimination des hydrocarbures benzéniques. Ils sont bien entendu extraits comme un produit précieux, mais il est important de le faire le plus complètement possible avant les étapes de purification en profondeur. Parce que les vapeurs de benzène sont également un poison pour de nombreux catalyseurs. Ici, les technologies vont de l’absorption d’huile à l’adsorption sur charbon actif. Le choix dépend des volumes et du degré d'extraction recherché. J'ai vu comment la technologie d'adsorption avec régénération sous vide était utilisée avec succès dans une petite installation - de manière compacte et assez efficace pour son échelle.

La guerre contre l’hydrogène sulfuré : de la monoéthanolamine à la catalyse humide

Le sulfure d’hydrogène est le principal ennemi. L'arsenal ici est énorme. La purification classique aux amines (MEA, DEA) est encore largement utilisée, notamment lorsqu'il est nécessaire d'atteindre un degré de purification élevé (jusqu'à 20-50 mg/m3). Mais ses inconvénients sont une consommation d'énergie élevée pour la régénération des amines et une sensibilité à la présence de HCN et de COS, qui provoquent la dégradation des amines. Par conséquent, ils empruntent désormais souvent la voie de la combinaison.

Le soi-disantméthode d'oxydation catalytique humide. Il s'agit essentiellement de l'oxydation de HCN et H2S en phase liquide en présence d'un catalyseur à base de fer ou d'autres métaux. Soit dit en passant, la technologie n'est pas nouvelle, mais les ingénieurs chinois l'ont considérablement améliorée, augmentant la stabilité de la solution catalytique et simplifiant le système de régénération. Le principal avantage est que le sulfure d'hydrogène et le cyanure d'hydrogène peuvent être éliminés simultanément, obtenant, par exemple, du thiocyanate d'ammonium ou du sulfate d'ammonium comme sous-produit. L’économie devient immédiatement plus attractive.

En pratique, j'ai été confronté au fait que le succès de cette méthode dépend fortement de la qualité de la préparation des gaz aux étapes précédentes. S'il reste beaucoup de substances résineuses ou de poussières dans le gaz, elles se « bouchent » ? la solution catalytique forme de la mousse et l'efficacité diminue. Par conséquent, la mise en œuvre d’un tel système nécessite toujours un audit approfondi de l’ensemble de la chaîne de purification des gaz, et pas seulement le remplacement d’une seule unité. Cela rejoint la question d'une approche intégrée, dont j'ai parlé au début.

Le cyanure d'hydrogène : invisible mais insidieux

HCN est souvent évoqué secondairement, mais en vain. Ce n'est pas seulement un poison puissant, mais aussi la cause de nombreux problèmes technologiques. Il provoque la corrosion des équipements (en particulier dans les zones de condensation), empoisonne les catalyseurs et complique l'évacuation des eaux usées. Les méthodes traditionnelles sont l'absorption dans des épurateurs alcalins pour produire du cyanure de sodium ou des ferrocyanures. Mais le marché de ces produits est limité et leur transformation ultérieure ou leur élimination constitue un autre casse-tête.

De nos jours, une attention croissante est portée aux méthodes de destruction du HCN directement en phase gazeuse. Par exemple, la même hydrolyse catalytique sur des catalyseurs zéolitiques ou oxyde d'aluminium. Le HCN en présence de vapeur d'eau se décompose en NH3 et CO. La technologie est efficace, mais, encore une fois, elle nécessite une purification préalable très minutieuse du gaz des poisons catalytiques. De plus, l’ammoniac résultant doit ensuite être éliminé quelque part, ce qui nous ramène au système dans son ensemble.

Un cas intéressant s’est produit lors de la modernisation d’une usine du Liaoning. Là, ils ont résolu le problème de manière globale : ils ont installé une unité d'oxydation catalytique humide pour l'élimination conjointe du H2S et du HCN, et le thiocyanate d'ammonium formé dans la solution a ensuite été concentré et vendu comme produit commercial pour l'industrie chimique. Je ne dirai pas que cela a financé l’ensemble du système de nettoyage, mais cela a considérablement réduit les coûts d’exploitation. De telles décisions s'inscrivent précisément dans l'esprit du travail des instituts de design commeChengdu Yizhi Technology Co.Leur force, à mon avis, réside dans le fait qu’ils envisagent le processus non pas de manière isolée, mais dans le cadre du circuit de production de l’usine. Leur capital social de 120 millions de yuans indique également de sérieuses opportunités pour la mise en œuvre de projets aussi complexes.

Polissage et contrôle de finition : vers où se dirige la tendance

Après les principales étapes de nettoyage du soufre et du cyanure, la question du « polissage » final se pose souvent. gaz – élimination des traces résiduelles d’impuretés, de vapeurs organiques, d’odeurs. Ici, on utilise des technologies d'adsorption sur charbon actif (parfois imprégnés de réactifs spéciaux) ou, de plus en plus, de postcombustion thermique ou catalytique dans des réacteurs compacts.

Cela est particulièrement vrai pour le gaz utilisé comme combustible dans les installations sensibles ou fourni aux réseaux urbains. Le contrôle devient la clé. Les systèmes modernes sont équipés d'analyseurs de gaz en continu non seulement pour le H2S et l'O2, mais également pour le HCN, le NH3 et les composés organiques en général. Les données circulent dans le système de contrôle automatisé du processus, qui peut ajuster les modes de fonctionnement des épurateurs et le dosage des réactifs en temps réel.

La principale tendance que je vois est la numérisation et « l’intellectualisation ? unités de nettoyage. Nous ne parlons pas d’« intelligence artificielle », mais de systèmes de contrôle avancés qui, sur la base de la modélisation et des données des capteurs, optimisent le processus et prédisent les besoins de maintenance (par exemple, remplacement du catalyseur ou lavage du laveur). C'est la prochaine étape logique après avoir testé les solutions matérielles elles-mêmes. Économiser des réactifs et de l'énergie, augmenter le kilométrage entre les réparations, c'est ce que permet cette optimisation. Et les fournisseurs chinois de technologies, y compris les sociétés d'ingénierie mentionnées, développent activement ce domaine, en proposant non seulement des équipements, mais aussi des technologies ainsi que leur système de gestion.

Au lieu d’une conclusion : qu’est-ce qui est réellement « nouveau » ?

Alors, que peut-on finalement appeler les nouvelles technologies en Chine aujourd’hui ? Il ne s’agit pas seulement d’une configuration sensationnaliste. Il s’agit d’abord d’une profonde modernisation et hybridation des méthodes classiques (catalyse + absorption + oxydation). Deuxièmement, il existe un lien étroit entre la purification et le recyclage et la production de sous-produits, ce qui modifie l'économie de l'ensemble du processus. Troisièmement, il s'agit d'une approche intégrée et systématique de la conception, dans laquelle les nettoyages préliminaire, principal et final sont conçus comme un tout, en tenant compte de toutes les influences mutuelles.

Et peut-être que la chose la plus importante est l’adaptabilité. Il n’existe pas de solutions universelles. Ce qui fonctionne à merveille dans une cokerie géante du Shanxi peut s’avérer prohibitif et complexe pour une usine plus petite. Par conséquent, une mise en œuvre réussie repose toujours sur une analyse approfondie de la source de gaz, des capacités de l’usine, des exigences relatives aux produits finaux et des réglementations environnementales. C’est précisément ce que semblent faire les spécialistes d’entreprises comme Chengdu Yizhi Technology, agissant non pas en tant que vendeurs, mais en tant que partenaires technologiques. C'est probablement la principale différence entre l'approche moderne : ce n'est pas du matériel qui est vendu, mais un résultat garanti en matière de pureté du gaz dans le cadre d'un budget donné. Et derrière ce résultat se cache toute une gamme de solutions - de la mécanique à la catalyse et à l'automatisation.