Китай: HS мокрая очистка эффективна? 

Вот вопрос, который постоянно всплывает в переговорах с клиентами из СНГ, когда речь заходит о китайском оборудовании для газоразделения. Все слышали про PSA, многие про TSA, но когда дело доходит до HS мокрой очистки (имеется в виду Hydrogen Sulfide removal, очистка от сероводорода), в голосах появляется скепсис. Мол, китайская мокрая технология — это что-то устаревшее, неэффективное, громоздкое и капризное по сравнению с сухими адсорбционными методами. Частично это правда, но лишь отчасти. Проблема не в самой технологии, а в том, как и где её применяют. Слишком много проектов, где её ставили наугад, не разобравшись с исходным сырьём, и потом разводили руками. Давайте по порядку.

Что скрывается за термином HS мокрая очистка в китайском исполнении

Когда в Китае говорят про мокрую очистку, чаще всего подразумевают не просто скруббер с водой. Речь идёт о целой линейке щелочных и окислительных методов. Самый распространённый вариант — это скруббер с раствором NaOH (каустическая сода) или с использованием MDEA (метилдиэтаноламин) для селективного удаления H2S. Второй по популярности — биохемическая очистка, та же самая мокрая технология, но с использованием специальных бактериальных культур в абсорбере. Это уже не 70-е годы, процессы автоматизированы, контроль pH и редокс-потенциала — стандарт для более-менее серьёзных производителей.

Ключевое отличие китайского подхода, которое я наблюдал лет десять, — это стремление к удешевлению капзатрат. Отсюда и корни скепсиса. Часто экономят на материалах (например, используют углеродистую сталь с эпоксидным покрытием вместо полноценной нержавейки в зонах контакта с агрессивной средой), на системах точного дозирования реагентов, на системах контроля. В итоге установка работает, но либо ест тонны щёлочи, либо требует постоянного вмешательства оператора. Эффективность-то заявлена в 99%+, но стоимость владения оказывается сюрпризом.

Но есть и обратные примеры. Взять, к примеру, компанию ООО Сычуань Яси Технологии (их сайт — yaxikeji.ru). Они, будучи одним из лидеров в области PSA/TSA в Китае, с мокрой очисткой работают очень избирательно. На их сайте видно, что основная специализация — это производство и очистка водорода. Так вот, для них HS мокрая очистка — это не универсальный ответ, а предварительная ступень. Допустим, есть поток биогаза или коксового газа с высоким и нестабильным содержанием H2S (скажем, от 2000 ppm до 2% и выше). Сухие адсорбенты типа оксида железа (так называемые боксы) будут меняться слишком часто, это разорительно. Здесь на помощь приходит компактная щелочная промывка, которая срубает пиковые концентрации до уровня в 100-200 ppm, а дальше в работу вступает уже их родная, отточенная PSA-установка для финишной очистки. Эффективность системы в целом — высочайшая, но именно как части комплексного решения.

Где она реально работает, а где проваливается

Опираясь на личный опыт шеф-монтажа и пусконаладки, могу выделить несколько ниш, где китайская мокрая очистка от сероводорода не просто работает, а экономически оправдана. Первое — это предварительная очистка биогаза со свалок или с сельхозпредприятий. Состав газа мерзкий, влажность высоченная, есть силоксаны, пары жиров. Пытаться сразу подать это на тонкие молекулярные сита PSA — убийство для адсорбента. Простая и грубая щелочная мойка здесь незаменима как телохранитель дорогого оборудования. Она соберёт основную грязь и H2S.

Второй случай — крупные установки газификации угля, где объёмы огромные, а давление и температура потока высокие. Тут часто применяют вариации регенеративных методов мокрой очистки (типа процесса Стретфорда или Локка-Биттера), и китайские инженеры научились их неплохо копировать и адаптировать под местные условия. Эффективность по H2S действительно высока, до 99.9%, но оборотная сторона — образование элементарной серы, с которой потом надо что-то делать. Это уже отдельная головная боль по утилизации.

А вот где почти гарантированный провал, так это попытка применить дешёвый типовой скруббер для очистки попутного нефтяного газа (ПНГ) на малых месторождениях. Помимо H2S, там есть тяжёлые углеводороды, которые забивают насадку, есть сложный состав, требующий подбора специфического реагента. Ставят стандартный NaOH-скруббер, через месяц насадка превращается в смолистую массу, эффективность падает до нуля. Клиент кричит, что технология плохая. На самом деле, плох не метод, а его бездумное применение без анализа и проектирования под задачу.

Подводные камни: о чём не пишут в брошюрах

Даже если технология подобрана верно, есть нюансы, которые всплывают только в поле. Первое — качество воды. В одном из проектов в Казахстане мы столкнулись с тем, что вода из скважины имела высокую жёсткость. При контакте с щёлочью в скруббере начиналось интенсивное выпадение карбонатных отложений. Через три месяца теплообменник оказался почти полностью забит камнем. Пришлось экстренно дорабатывать систему умягчения воды на входе. В спецификациях этого, конечно, не было.

Второй камень — чувствительность к колебаниям нагрузки. Многие китайские установки рассчитаны на стабильный поток и стабильную концентрацию. Но в реальности, особенно с биогазом, концентрация H2S может скакать в разы. Если система управления примитивна (просто насос-дозатор, работающий по таймеру), то либо реагент будет перерасходован, либо на выходе будут проскоки H2S. Нужна система с обратной связью по анализу остаточного H2S. Но такая автоматика сразу удорожает проект на 20-30%, и многие заказчики от неё отказываются, надеясь рулить вручную. Результат предсказуем.

И третий момент — утилизация отходов. Отработанный щелочной раствор, насыщенный сульфидами и гидросульфидами, — это опасные отходы 2-3 класса. Его нельзя просто вылить. Нужно либо иметь договор на утилизацию, либо строить установку по его нейтрализации и окислению до тиосулей или сульфатов. Это отдельный цех и дополнительные расходы, которые часто забывают включить в расчёт общей стоимости владения. Без решения этого вопроса вся эффективность очистки газа сводится к переносу проблемы из воздуха в воду.

Сравнение с сухими методами: не конкуренция, а вопрос экономики

Часто спрашивают: Почему бы сразу не поставить сухой адсорбент на основе оксида цинка или железа? Он же эффективный и чистый. Ответ всегда упирается в экономику процесса. Да, сухие методы прекрасны для тонкой очистки при относительно невысоких начальных концентрациях (условно, до 1000-2000 ppm) и стабильных условиях. Но адсорбент имеет конечную ёмкость. Если у вас тонны H2S, то вам потребуется менять или регенерировать сотни кубометров засыпки очень часто. Это колоссальные эксплуатационные расходы.

Мокрая очистка в этом плане более ёмкая. Вы качаете относительно дешёвый жидкий реагент. При высоких концентрациях это выгоднее. Идеальная схема, которую я видел на одном из китайских НПЗ, — это каскад: сначала мокрая очистка сбивает концентрацию с 2% до 200 ppm, затем следует адсорбер с твёрдым поглотителем (типа Sulfatreat), который доводит уровень до 50 ppm, и финальную полировку до 1-2 ppm делает уже установка PSA от той же ООО Сычуань Яси Технологии. Каждая ступень делает то, что у неё получается лучше и дешевле. В этом и есть эффективность.

Поэтому, когда мне задают вопрос из заголовка, я всегда переспрашиваю: А эффективность в чём? В проценте удаления H2S? В стоимости за удалённый килограмм серы? В надёжности работы без присмотра? Потому что по первому параметру она может быть эффективна на 99%, а по третьему — катастрофически неэффективна, если не заложить правильную автоматику и материалы.

Выводы для потенциального заказчика

Итак, подведу черту. Китайская HS мокрая очистка — это не магия и не анахронизм. Это инструмент. Как молоток. Им можно забить гвоздь, а можно попытаться закрутить шуруп — получится плохо. Её эффективность полностью определяется грамотностью инжиниринга на стадии проектирования: тщательным анализом сырья, правильным выбором реагента и материалов, закладкой адекватной системы контроля и, что критически важно, продуманной схемой утилизации отходов.

При выборе поставщика смотрите не на красивые картинки, а на реализованные проекты с похожими параметрами газа. Спрашивайте не какая эффективность?, а какой расход реагента на тонну удалённого H2S при таких-то условиях?, из чего сделан скруббер?, как решён вопрос с отходами?. Компании вроде Яси Технолоджи, которые работают с комплексными решениями (PSA/TSA + при необходимости мокрая очистка), часто оказываются более вдумчивыми партнёрами, чем те, кто продаёт только скрубберы.

В конечном счёте, ответ на вопрос эффективна ли? — да, но только тогда, когда её применение технически и экономически обосновано. В противном случае вы получите груду железа, которая создаст больше проблем, чем решит. Как и с любой другой технологией, впрочем. Слепая вера в любой метод, будь то мокрый или сухой, — верный путь к разочарованию и финансовым потерям. Нужен холодный расчёт и понимание химии процесса. Вот, собственно, и всё.