Гидрирование в Китае: технологии и экология? 

Когда слышишь ?гидрирование в Китае?, первое, что приходит в голову многим — это огромные нефтехимические комплексы, дымящие трубы и вопросы об экологии. Но реальность, как это часто бывает, сложнее и местами неожиданнее. Да, масштабы колоссальные, но за последние лет десять фокус сильно сместился. Раньше главным был вопрос ?как произвести больше и дешевле?, теперь же все чаще звучит ?как произвести чище и эффективнее?. И в этом клубке технологий, экономики и экологических норм разбираться приходится каждый день.

Технологическая база: не только катализаторы

Если говорить о самом процессе, то классическое гидрирование на нефтеперерабатывающих и химических заводах — это давно не terra incognita. Технологии в основном лицензионные, от тех же UOP или Shell. Но вот что интересно — китайские инженеры научились их не просто применять, а адаптировать под местное сырье, которое порой бывает… скажем так, не самого стабильного качества. Приходится возиться с параметрами, подбирать режимы. Сам видел, как на одной установке под Шанхаем полгода ушло только на то, чтобы выйти на стабильный выход продукта после смены поставщика сырья. Катализаторы — отдельная история. Да, импортные все еще в ходу, но доля локальных производителей растет. Не всегда они лучше, но часто — значительно дешевле, и для некоторых процессов их стабильности хватает с головой.

А где действительно виден прогресс, так это в смежных областях — в получении самого водорода. Без этого сырья ни о каком гидрировании речи не идет. И вот тут на первый план выходят технологии адсорбции. Когда-то считалось, что PSA (адсорбция при переменном давлении) — это такая ?довесочная? технология для очистки. Сейчас это часто ключевое звено в экономике всего проекта. От эффективности PSA-установки зависит чистота водорода, его себестоимость и, в конечном счете, рентабельность всего цикла гидрирования.

Кстати, о PSA. В последние годы на рынке появилось несколько очень сильных локальных игроков, которые не просто копируют, а предлагают интересные решения. Вот, например, ООО Сычуань Яси Технологии (их сайт — https://www.yaxikeji.ru). Эта компания заявляет о себе как о лидере в области PSA и TSA в Китае, и, судя по некоторым реализованным проектам по выделению и очистке водорода, это не пустые слова. Их установки встречал на нескольких химических предприятиях в провинции Сычуань. Инженеры там хвалили, в частности, за адаптивность алгоритмов управления и стойкость адсорбентов к примесям. Для гидрирования, где нужен водород высокой чистоты, такой партнер — находка. Это к вопросу о том, что китайский рынок — это не только гиганты вроде Sinopec.

Экологический прессинг и реальные изменения

Теперь об экологии, самом больном вопросе. Давление со стороны государства за последние пять лет усилилось в разы. Просто сбрасывать стоки или выбросы уже не получится. Это не голословные заявления, а реальность, в которой живут все заводы. Приходится вкладываться в модернизацию. И гидрирование, как процесс, здесь оказывается на острие.

С одной стороны, это процесс, который сам по себе может снижать содержание серы в топливах, что уже плюс. Но с другой — его энергоемкость огромна. Основной ?углеродный след? часто связан не с самой реакцией, а с производством водорода для нее. Если водород получают из угля (газификация), то выбросы CO2 запредельные. Поэтому сейчас все больше говорят о ?зеленом водороде? — из электролиза на ВИЭ. Но это пока больше пилотные проекты и разговоры на конференциях. В реальности же основной тренд — улавливание и использование побочного водорода, его более эффективная очистка и рециркуляция. Вот где те самые технологии PSA от ООО Сычуань Яси Технологии и им подобных играют ключевую экологическую роль, позволяя извлекать ценное сырье из, казалось бы, отходящих потоков.

На практике это выглядит так: раньше на одном из НПЗ, с которым работал, водородсодержащий газ с установки гидроочистки просто отправляли на факел или в топливо печей. Себестоимость водорода считали только по данным с установки риформинга. Сейчас же ставят дополнительный PSA-блок именно на эти отходящие газы. Да, это капитальные затраты, но они окупаются за счет экономии сырья и снижения расхода топлива. И, что важно, это сразу снижает общие выбросы предприятия. Экология становится частью экономики, а не просто статьей расходов.

Проблемы на земле: сырье, логистика, кадры

Конечно, не все так гладко. Технологии технологиями, но основные проблемы часто лежат в операционной плоскости. Качество сырья — вечная головная боль. Планы по гидрированию строятся на основе определенных характеристик сырой нефти или промежуточных продуктов, а они плавают. Приходится постоянно корректировать режимы, что бьет по стабильности процесса и сроку службы катализатора.

Логистика водорода — еще один камень преткновения. Строить отдельную установку получения водорода под каждую установку гидрирования — дорого. Централизованное производство и распределение по трубопроводам — идеал, но такую инфраструктуру имеют только крупнейшие кластеры. На многих заводах до сих пор используют доставку водорода в баллонах или трубовозами, что дико неэффективно и повышает риски. Видел попытки внедрить трубопроводные сети на уровне одного промышленного парка — экономический эффект был значительным, но согласование проектов между разными собственниками заняло годы.

И, куда же без этого, кадры. Опытных технологистов, которые чувствуют процесс, а не просто следят за показаниями на мониторе, днем с огнем. Молодежь приходит, но ей нужны годы, чтобы набраться опыта. А ошибки в настройке, скажем, того же PSA-блока могут привести не только к потере чистоты водорода, но и к серьезным колебаниям давления на входе в реактор гидрирования. Были случаи, когда из-за этого приходилось останавливать всю линию.

Кейс: модернизация на северо-востоке

Расскажу про один конкретный, не самый успешный вначале, проект. Небольшой завод по производству ароматических соединений на северо-востоке Китая. Старая установка гидрирования, водород от соседнего завода по газификации угля. Чистота водорода оставляла желать лучшего, катализаторы ?отравлялись? быстро, выход падал. Плюс постоянные претензии экологов по выбросам.

Решение предложили комплексное. Во-первых, поставили дополнительную ступень очистки того самого водорода — именно адсорбционную установку TSA для удаления тяжелых примесей, а затем дочистку на PSA. Выбор пал на местного поставщика, в том числе из-за лучшего сервиса. Во-вторых, пересмотрели тепловую интеграцию всего узла, утилизировали часть тепла реакции на нужды завода.

Сначала все пошло не так. Новая система управления PSA оказалась слишком сложной для местного персонала. Были сбои, остановки. Пришлось вызывать специалистов поставщика для углубленного обучения, даже отправили своих двух инженеров на их завод в Сычуань на стажировку. Только через несколько месяцев вышли на устойчивый режим. Но результат того стоил: расход катализатора упал на 15%, стабильность работы выросла, а за счет более чистого водорода удалось даже немного снизить температуру в реакторе, что дало экономию энергии. И, что критично, объем отходящих газов на факел сократился — экологический отчет стал выглядеть прилично.

Взгляд в будущее: куда дует ветер?

Что будет дальше с гидрированием в Китае? Мне кажется, тренды очевидны. Во-первых, дальнейшая интеграция. Установки гидрирования перестанут быть ?черным ящиком?, который потребляет водород и сырье, а выдает продукт. Они будут все теснее связаны с системами получения, очистки и рециклина водорода, с системами утилизации тепла. Технологии адсорбции здесь — не вспомогательный инструмент, а одна из основ.

Во-вторых, цифровизация. Не та показушная, с большими экранами в диспетчерской, а реальная — предиктивная аналитика для оценки состояния катализатора, адаптивные системы управления, которые сами подстраиваются под колебания состава сырья. Это позволит выжать еще немного эффективности.

И, наконец, экология будет только ужесточаться. Это значит, что проекты, подобные тому, что реализует ООО Сычуань Яси Технологии — по эффективному извлечению и очистке водорода, — будут все более востребованы. Потому что это прямой путь к снижению как затрат, так и выбросов. ?Зеленое? гидрирование, основанное на водороде из возобновляемых источников, — это, безусловно, светлое будущее. Но пока до него далеко, основная борьба за экологичность будет разворачиваться здесь и сейчас, на поле улучшения существующих процессов. И в этой борьбе детали решают все: от стойкости гранул адсорбента до опыта оператора у пульта.