Chine : utilisation du gaz résiduaire éthylène ? 

Lorsqu’il s’agit de recycler le gaz résiduaire d’éthylène en Chine, de nombreuses personnes imaginent immédiatement des usines d’hydrogénation à grande échelle ou des projets coûteux pour le renvoyer à la pyrolyse. Mais la réalité sur le terrain est souvent bien plus prosaïque et complexe. Le principal problème n'est pas le manque de technologie, mais sa faisabilité économique pour une usine particulière, en particulier lorsqu'il s'agit d'installations de production relativement petites ou anciennes. Je vois souvent des ingénieurs essayer d’appliquer des idées « livresques ». décisions sans tenir compte de la composition réelle du gaz, des fluctuations de charge ou d'un simple manque d'espace pour les équipements.

Qu'est-ce qui se cache réellement dans les « queues » ?

Commençons par les bases qui, pour une raison quelconque, sont souvent négligées. Le gaz résiduaire d’éthylène n’est pas seulement un mélange standard. Sa composition est l’empreinte d’une production de pyrolyse particulière. Outre l'éthylène et le propylène, il pourrait y avoir n'importe quoi, de l'hydrogène et du méthane à l'acétylène, en passant par le MAPD (méthylacétylène et propadiène) et même des traces d'aromatiques. Dans un projet que j'ai découvert il y a environ cinq ans, le principal problème n'était même pas l'éthylène, mais la forte teneur en hydrogène, ce qui était « déroutant ? schémas d'hydrogénation standard et nécessitaient une étape de séparation supplémentaire.

C'est pourquoi la première étape ne doit toujours pas consister à choisir une technologie dans un catalogue, mais à procéder à une analyse longue et détaillée de la composition du gaz. Non pas ponctuellement, mais dans le temps, en tenant compte de tous les modes de fonctionnement des fours. Il est arrivé qu'une installation conçue pour une composition « moyenne » ne puisse tout simplement pas faire face aux charges de pointe ou, à l'inverse, devienne non rentable avec une productivité minimale. C’est précisément sur ce point que la théorie s’écarte de la pratique.

Il convient ici de mentionner l'approche de certains instituts de conception spécialisés dans de telles solutions non standard. Par exemple, Chengdu Yizhi Technology Co., qui est la division de conception et de recherche de Huaxi Technology. Leur travail commence souvent par un audit et une modélisation approfondis, et non par la vente d'un appareil fini. C’est la bonne méthode, même si ce n’est pas la plus rapide.

L'hydrogénation : pas une panacée, mais un outil

En matière de recyclage, la première pensée est l’hydrogénation catalytique pour récupérer l’éthylène et le propylène. La technologie a fait ses preuves, mais... Le maître mot est catalyseur. Choisir un catalyseur est un art. Il doit être sélectif spécifiquement pour nos composants cibles (par exemple, l'acétylène et le MAPD), mais en même temps ne pas affecter l'éthylène et ne pas provoquer de surchauffe. Dans l'une des installations, nous avons longtemps lutté contre la cokéfaction rapide du catalyseur. Il s’est avéré que le coupable était des traces d’oléfines supérieures, qui n’étaient tout simplement pas « détectées » dans l’analyse initiale.

Une autre nuance est l'évacuation de la chaleur. La réaction d'hydrogénation est hautement exothermique. Si l'on n'assure pas une évacuation efficace de la chaleur, on peut obtenir non pas une hydrogénation sélective, mais une hydrogénation complète de l'ensemble, avec une forte augmentation de la température et un risque pour le réacteur. Il a fallu concevoir des systèmes à plusieurs étages avec refroidissement intermédiaire, ce qui, bien entendu, a augmenté le coût du projet.

Et bien sûr, une source d’hydrogène. C’est idéal si vous disposez de votre propre hydrogène bon marché provenant d’usines de reformage. Sinon, vous devez envisager de l’acheter ou de recourir à des programmes alternatifs. Cela frappe immédiatement l’économie. Parfois, il s'avère plus facile et moins coûteux de diriger les gaz résiduaires vers la combustion dans des fours, même si du point de vue de l'efficacité des ressources, cela constitue bien sûr un échec.

Alternatives : quand l’hydrogénation n’est pas bénéfique

Pour les petits flux ou les gaz avec une composition spéciale, l'hydrogénation classique peut être comme tirer des moineaux avec un canon. Et alors ? L'une des options que nous avons envisagées pour l'usine de la province du Shandong était la séparation des composants individuels de valeur. Par exemple, concentration de l'éthylène par adsorption ou membranes pour utilisation dans d'autres procédés sur le même site (par exemple, dans la production d'oxyde d'éthylène ou de styrène).

Une autre voie est le recyclage de l'énergie. Il ne s'agit pas seulement de torchage, mais également de gaz combustible pour les fours de traitement ou pour la production de vapeur. Le problème ici est le pouvoir calorifique instable. Pour qu'une chaudière ou un four fonctionne de manière stable, un système de mélange ou de réglage est nécessaire. Nous avons mis en œuvre un tel système et le principal problème était lié à l'automatisation, qui devait réagir en temps réel aux changements dans la composition des gaz résiduaires.

Il y a également eu des tentatives plus exotiques, telles que l'utilisation de gaz enrichi en éthylène dans la production d'alpha-oléfines linéaires ou comme matière première pour le polyéthylène haute densité. Mais on se heurte ici à la logistique, à la pureté des matières premières et à la concurrence du flux principal d'éthylène polymère. Le plus souvent, ces projets restaient sur papier.

Expérience et pièges : un regard intérieur

Je voudrais partager un cas précis qui illustre bien toutes les difficultés. Il s'agissait d'un projet de modernisation d'un ancien complexe d'éthylène. La tâche consiste à utiliser les gaz résiduaires de l’usine de traitement. Les spécifications techniques ont été initialement faites pour l'hydrogénation. Mais lorsque nous (j'ai ensuite travaillé avec une équipe de Chengdu Yizhi Technology Co.) avons effectué une analyse détaillée, il s'est avéré que le gaz contenait une quantité indécente d'inertes (azote, méthane). Hydrogéner une telle composition signifie entraîner un énorme ballast à travers le réacteur et les compresseurs, gaspillant ainsi de l'énergie.

En conséquence, ils ont proposé un schéma hybride. Premièrement, la séparation par membrane pour la préconcentration de l’éthylène et du propylène. Ensuite - une unité compacte d'hydrogénation sélective de ce concentré. Le gaz pauvre restant a été utilisé comme combustible. Site Internet de l'entrepriseyzkjhx.rudécrit des approches intégrées similaires, et dans ce cas, cela a fonctionné. L'effet économique a été obtenu en réduisant les coûts d'investissement pour la compression et la taille du réacteur, ainsi qu'en économisant du gaz combustible.

La principale leçon de ce projet : il n’existe pas de solution universelle. Chaque cas nécessite son propre audit technologique et, souvent, une combinaison de méthodes. Le plus grand écueil réside dans le désir de la direction de l’usine d’obtenir une solution rapide et bon marché. Mais dans ce domaine, rapide et bon marché signifie généralement « inefficace » ? ou « ne fonctionne pas à long terme ».

L’avenir et l’économie du processus

Où va l’industrie ? La tendance est à l’intégration et à la numérisation maximales. Nous parlons de systèmes qui optimisent le régime de recyclage en temps réel en fonction de la composition des matières premières et de la valeur marchande des produits. Si le prix de l’éthylène polymère est élevé, le système cherchera à maximiser sa récupération. S’il est plus rentable de produire de l’électricité, la priorité sera donnée à l’utilisation de l’énergie.

La deuxième tendance est la miniaturisation et la modularisation des installations. Cela est particulièrement vrai pour les petits et moyens fabricants. Au lieu de structures de capital géantes, il existe des solutions compactes, presque conteneurs, qui peuvent être rapidement déployées et adaptées. À propos, Chengdu Yizhi Technology Co., Ltd. travaille activement sur de tels développements, en utilisant l'expérience de son institut mère Huaxi Technology dans le domaine des processus de catalyse et de séparation.

En fin de compte, la question de l’utilisation du gaz résiduaire d’éthylène ne dépend pas de la technologie, mais de l’économie et de l’écologie. La pression exercée par les régulateurs pour réduire les émissions et l’empreinte carbone s’accroît. Le brûlage devient tout simplement de plus en plus coûteux à cause des frais. Investir dans des systèmes de recyclage compétents n’est donc plus une question de prime, mais une question de survie de l’entreprise à moyen terme. Mais les investissements doivent être intelligents, fondés sur une analyse approfondie et non sur des brochures fantaisistes. Et ici, l'expérience des praticiens qui ont vécu des dizaines de projets de ce type s'avère inestimable.