Chine : utilisation du gaz résiduaire éthylène ? 

Pour être honnête, lorsque vous voyez cette question, la première chose qui vous vient à l’esprit est une idée fausse typique : que « le gaz résiduaire d’éthylène ? – c’est une sorte de substance homogène avec laquelle on peut travailler selon une seule recette. En pratique, tout dépend de la composition spécifique, de la pression et, surtout, de la rentabilité du processus dans une usine particulière. De nombreux projets de recyclage échouent non pas à cause de la technologie, mais parce que ces « queues » ont été initialement mal évaluées.

Que se cache-t-il derrière le terme « gaz de queue » ?

Commençons par les bases qui, pour une raison quelconque, sont souvent négligées dans les critiques générales.Gaz résiduaire d'éthylène– il ne s’agit pas simplement d’un écoulement de la colonne de séparation C2. Sa composition est un cocktail d'éthylène, d'éthane, de méthane, d'hydrogène et parfois de propylène et d'acétylène. Le pourcentage est le facteur clé. Sur un site de production, il peut s'agir d'un flux contenant 60 % d'éthylène, sur un autre, de 20 %, dilué avec de l'azote. Et on comprend immédiatement pourquoi il n’existe pas de solution universelle.

Une erreur courante au début est d’essayer d’utiliser la séparation par membrane ou l’adsorption par cycle de pression (ACP) pour des écoulements avec de faibles pressions partielles des composants cibles. L’efficacité chute de manière catastrophique, les coûts d’investissement ne sont pas rentables. J'ai vu un projet où ils essayaient de séparer l'éthylène d'un flux avec une pression totale de 3 bars et une teneur en éthylène de 15 %. Les membranes n’ont tout simplement pas atteint le facteur d’enrichissement prévu et l’installation est inutilisée.

Il est important de regarder la source ici. Du gaz provenant d'une unité de pyrolyse, d'une unité de déshydrogénation d'éthane, ou peut-être des gaz résiduaires provenant de réservoirs de stockage ? Cela dépend non seulement de la composition, mais également de la présence d'impuretés toxiques pour les catalyseurs dans les processus ultérieurs. Par exemple, l'acétylène ou le CO peuvent être destructeurs pour les systèmes d'hydrogénation ou de polymérisation si le gaz est recyclé.

Les principales voies de recyclage : pas seulement de la théorie

Outre les belles présentations, plusieurs domaines sont en fait largement utilisés en Chine. Le premier - et le plus évident - retourne au four de pyrolyse sous forme de gaz combustible. Cela semble simple et bon marché. Mais il y a ici une nuance : le pouvoir calorifique de ces gaz résiduaires fluctue considérablement. Si vous ne stabilisez pas la composition du mélange de carburant, vous pouvez avoir des problèmes de régime de température dans les brûleurs, une surchauffe locale et une augmentation des NOx. Dans un certain nombre d'anciennes raffineries, ils le font - ils les brûlent simplement, mais dans les complexes modernes soumis à des normes environnementales strictes, cela ne fonctionnera plus.

La deuxième voie est la séparation et le recyclage. Les technologies de refroidissement en profondeur et de distillation à basse température sont en tête ici. Mais ils sont énergivores. Justifié uniquement pour les gros volumes et le contenu élevé de la cible C2+. Un exemple classique est l'installationrécupération des gaz résiduaires d'éthylèneau complexe Ningbo Heyuan, où les flux à haute teneur en éthane et en éthylène sont séparés et renvoyés vers la tête de traitement. Les aspects économiques ont convergé en raison de l’échelle.

La troisième voie, qui prend de l'ampleur, est l'utilisation comme matière première de synthèse. Par exemple, hydroformylation ou oxydation directe. Mais il s’agit d’une conversion chimique qui nécessite un processus catalytique distinct, souvent capricieux. La mise en œuvre de ceci est risquée sans tests pilotes détaillés. Je connais un cas dans l'une des usines de la province du Jiangsu, où ils ont tenté d'organiser la production de propionaldéhyde à partir de gaz résiduaire d'éthylène. Le projet s'est arrêté au stade du développement du catalyseur - il s'est rapidement désactivé en raison de traces de soufre.

Difficultés et pièges pratiques

C'est ce qui est rarement écrit dans les manuels scolaires, mais que l'on rencontre sur tous les sites. Le premier concerne les fluctuations de la composition. Un four à pyrolyse n’est pas un mécanisme d’horlogerie ; la composition des matières premières change, les modes s'ajustent. Et le gaz résiduaire ? flotte ? avec cela. Le système de recyclage ne doit pas être conçu pour des valeurs moyennes, mais pour une fourchette possible. Sinon dans un ?parfait ? jour, le compresseur peut recevoir une charge déraisonnable ou le séparateur peut ne plus faire face.

La seconde concerne les questions de science des matériaux. Si le gaz contient de l'humidité et des traces d'acides, la corrosion commence lorsqu'il refroidit en dessous du point de rosée. L'acier au carbone standard peut ne pas convenir aux sections à basse température. Il faut installer de l'acier inoxydable, ce qui rend le projet plus coûteux. Et si dans le processus il est utiliséadsorptionou de séparation membranaire, les impuretés (même en ppm) peuvent empoisonner de manière irréversible l'adsorbant ou obstruer les membranes.

Le troisième casse-tête est l’intégration du nouveau système de recyclage dans l’infrastructure de l’usine existante. Souvent, il n'y a pas d'espace libre, vous devez couper des canalisations sous pression et coordonner de longs arrêts. Parfois, l'effet économique de l'élimination est absorbé par le coût de ces travaux d'installation et d'organisation.

Expérience de Chengdu Yizhi Technology : pas une panacée, mais une approche systématique

Dans le cadre d'une conversation sur l'intégration et la mise en œuvre pratique, il convient de mentionner l'expérience des instituts de design. L'un d'eux estChengdu Yizhi Technology Co.(une filiale de Chengdu Huaxi Chemical Technology). Ils ne vendent pas de « boîtes magiques », mais fonctionnent comme un institut de conception à cycle complet. Leur site internetyzkjhx.ru– il s’agit en fait d’un portefeuille de projets pétrochimiques réalisés.

Qu’est-ce qui est précieux dans leur approche ? Ils ne commencent pas par une sélection technologique, mais par un audit détaillé d’un flux de gaz résiduaire spécifique dans une usine spécifique. Les prélèvements sont effectués à différents moments de la journée, selon différents modes de fonctionnement de l'installation. Ils construisent une image réelle et ne fonctionnent pas avec les données du passeport. Ensuite, ils modélisent les options : quelque part il est plus rentable d'installer un module préliminaireséparation des gaz, pour augmenter la concentration d'éthylène avant le recyclage, quelque part - intégrer le flux dans le système de gaz combustible avec pré-mélange et contrôle du pouvoir calorifique.

De leur pratique : il y avait un projet d'usine de production de PVC, où les gaz résiduaires à faible teneur en éthylène (environ 25 %) étaient intégrés avec succès dans le système de combustible des chaudières, mais avec l'installation d'un système d'analyse en ligne et un contrôle automatique de la composition du mélange. La solution n’est pas la plus high-tech, mais elle est fiable et rentable en réduisant les achats de gaz naturel. Un autre de leurs projets, la refonte du système de récupération du complexe d'éthylène, a permis d'augmenter le retour d'éthylène de 2 à 3 %, ce qui, avec des volumes importants, a fourni un effet économique important.

Regard vers l’avenir : tendances et contraintes économiques

Où va tout ? La tendance est bien entendu à la numérisation et à l’analyse prédictive. Des capteurs d'analyse de composition en ligne liés à un système de contrôle de processus (PCS) capables de prédire les changements de débit et d'adapter le fonctionnement de l'usine de valorisation. Ce n’est plus de la science-fiction ; de tels systèmes commencent à être mis en œuvre.

La deuxième tendance est la miniaturisation et la modularisation des installations. Pas d'ateliers géants, mais des solutions compactes, presque basées sur des conteneurs, pour l'utilisation de petits flux de gaz dans les moyennes et petites entreprises. Cela pourrait devenir une niche.

Mais le principal frein – et cela a toujours été – est l’économie. Le prix de l'éthylène sur le marché, le coût de l'électricité pour le fonctionnement des centrales cryogéniques, les tarifs des émissions de CO2. Si le prix du produit est bas et que l’énergie est chère, alors même la technologie la plus avancée pour recycler l’éthylène des gaz résiduaires ne sera pas rentable. Toutes les solutions techniques dépendent de ce simple calcul. Par conséquent, la solution optimale n’est souvent pas la plus sophistiquée sur le plan technologique, mais la plus adaptée aux conditions et aux prix locaux. Parfois, il s’agit simplement d’une combustion bien organisée avec récupération de chaleur. Et il n’y a rien de mal à cela : c’est une pratique d’ingénierie.