Китайские технологии очистки метана от CO? 

Когда говорят про очистку метана, многие сразу думают про классические скрубберы или мембраны, но в Китае уже лет десять как основной драйвер — это адсорбционные технологии, в частности PSA (адсорбция под переменным давлением). Частая ошибка — считать, что тут просто скопировали западные установки. Нет, именно под специфику местного сырья, того же попутного нефтяного газа или биогаза со свалок, и затачивали. И не всегда успешно, кстати.

Почему именно PSA, а не что-то другое?

Начну с того, что лет семь назад мы смотрели на мембранное разделение для одного проекта по биометану. Теория красивая, селективность хорошая. Но на практике — китайское сырьё. Состав плавает дико, плюс примеси вроде сероводорода и силоксанов, которые мембрану убивали за полгода. Ремонт, простои. Экономика проекта летела в тартарары. А адсорбционные технологии, особенно когда речь про удаление CO?, оказались живее. Их легче адаптировать под ?грязный? поток.

Ключевой момент — это именно адаптация сорбентов. Не те универсальные молекулярные сита, что все берут из каталога, а их модификации. Китайские производители, те же из Сычуани, давно экспериментируют с пропитками, чтобы цеолиты лучше держали влагу и меньше ?отравлялись? тяжёлыми углеводородами. Это не ноу-хау уровня Нобелевки, но такая практическая доводка, которая решает на месте. Помню, на установке в Шаньси использовали многослойную адсорбционную колонну: сначала шёл слой для осушки и серы, потом — специальный цеолит для CO?. Ресурс между регенерациями вырос почти на 30%.

Но и тут есть подводные камни. Самая большая головная боль — это именно колебания давления в магистрали. Идеальные условия для PSA — это стабильное входное давление. В реальности, особенно на старых месторождениях, оно скачет. Автоматика, которая переключает клапана, начинает сбоить, цикл сбивается, и чистота метана падает. Приходилось ставить дополнительные буферные ёмкости и перепрограммировать ПЛК, что не всегда заложено в изначальном проекте. Это та самая ?невидимая? часть стоимости, о которой не пишут в брошюрах.

Кейс: от теории к котельной, или где экономика ломается

Расскажу про один конкретный провальный, но поучительный проект. Задача была — очистить шахтный метан для подачи в котельную. Содержание CH4 около 35%, остальное — воздух, CO?, азот. Казалось бы, классика для PSA-установки. Подрядчиком выступила одна известная локальная фирма, не буду называть. Они дали красивые цифры по выходу и чистоте.

На деле же всё упёрлось в кислород. В исходном газе его было несколько процентов. И стандартные схемы PSA, ориентированные на удаление CO?, на кислород внимание не заостряли. А он, накапливаясь в продуктном потоке, создавал риски для оборудования котельной. Пришлось срочно вваривать дополнительный каталитический блок доочистки, что съело всю маржинальность. Проект еле выжил. Вывод: китайские инженеры иногда слишком фокусируются на основной цели (удалить CO?, получить метан), упуская ?мелочи? состава, которые потом бьют по карману.

Сейчас, кстати, многие стали умнее. В проекты сразу закладывают более глубокий анализ сырья и рисков. Видел недавно техническое задание от ООО Сычуань Яси Технологии — они, к слову, позиционируют себя как лидеры в области PSA/TSA в Китае — так вот, у них в ТЗ пунктов двадцать разных сценариев работы при изменении состава. Это уже опыт, оплаченный предыдущими ошибками.

Оборудование: где китайское — хорошо, а где нет

Если брать ?железо?, то китайские компрессоры и сосуды под давлением — сейчас это очень конкурентоспособно. Делают по ASME, качество сварки на уровне. А вот с арматурой — запорной и особенно регулирующей — до сих пор проблемы. Быстродействующие клапаны для PSA — это сердце установки. Раньше ставили местные, ресурс был катастрофически низкий, 100-200 тысяч циклов и течь по штоку. Сейчас многие сборщики, даже крупные, предпочитают ставить немецкую или японскую арматуру на эти ключевые узлы. Это удорожает проект, но спасает репутацию.

Системы управления — отдельная тема. Китайские SCADA-системы стали очень неплохи, графический интерфейс удобный. Но вот алгоритмы управления, та самая логика переключения колонн и управления давлением, часто написаны жёстко, без возможности тонкой настройки под объект. Приезжаешь на пуск-наладку, а чтобы подстроить время цикла под реальную динамику адсорбции, нужно лезть в код, искать инженера-разработчика. Негибко. Западные конкуренты в этом плане часто предлагают более адаптивные системы.

Что действительно выросло в качестве, так это производство самих адсорбентов. Раньше засыпали в колонны что придётся, плотность и прочность шариков оставляли желать лучшего, они истирались в пыль. Сейчас несколько китайских заводов делают цеолиты и активированные угли, которые не уступают международным брендам по ключевым параметрам для очистки метана. И это, пожалуй, главный сдвиг за последние пять лет.

Интеграция и будущее: водород как неожиданный драйвер

Любопытно, что толчок для технологий очистки газа дала… водородная тематика. Компании, которые годами делали установки для получения водорода из природного газа или попутных потоков, отточили свои PSA-технологии до блеска. Водород требует глубокой очистки, там допуски жёстче. И этот опыт теперь перетекает в сектор очистки метана. ООО Сычуань Яси Технологии, к примеру, в своей деятельности как раз фокусируется на производстве и извлечении водорода. Неудивительно, что их подход к очистке метана от CO? часто строится на тех же принципах: многоступенчатость, глубокий анализ примесей, внимание к влажности.

Сейчас тренд — это комплексные решения. Не просто ?поставим установку очистки?, а ?интегрируем в вашу энергосистему?. Например, метан после очистки идёт на мини-ТЭЦ, а CO? (не всегда, но в продвинутых проектах) не просто выбрасывается, а улавливается для технологических нужд или даже для закачки в теплицы. В Китае такие проекты уже есть, они пока единичны, но задают направление мысли. Технология перестаёт быть изолированным аппаратом, становится частью цепочки.

Что будет дальше? Думаю, упор сместится на энергоэффективность. Основной расход в PSA — это энергия на регенерацию адсорбента (продувка, нагрев для TSA). Сейчас идут эксперименты с гибридными системами, которые используют waste heat от соседнего производства. Или более умные алгоритмы, которые предсказывают момент переключения колонн не по таймеру, а по реальной степени насыщения сорбента. Это уже не просто копирование, это следующая ступень. И китайские инженеры, с их прагматизмом и доступом к огромному полю для экспериментов, здесь вполне могут выйти вперёд. Главное — не повторять старых ошибок с недооценкой ?мелочей?.