Chiny: innowacje w oczyszczaniu tlenowym? 

Kiedy słyszysz o „innowacjach w zakresie oczyszczania tlenu z Chin?”, pierwszą myślą jest znowu marketing, znowu obiecują góry złota. Wielokrotnie natrafiałem na projekty, w których pod pięknymi słowami kryło się albo jawne przepakowanie starych technologii, albo coś tak prymitywnego, że nie miało to nawet bliskiego zastosowania przemysłowego. Ale szczerze mówiąc, w ciągu ostatnich pięciu–siedmiu lat obraz zaczął się zmieniać. I nie chodzi tu o głośne wypowiedzi, ale o konkretne projekty, które widziałem lub o których słyszałem od kolegów pracujących na budowie. Tu nie chodzi o fundamentalne odkrycia, ale raczej o systemy, inżynierię stosowaną - o to, jak doprowadzić znane zasady do poziomu niezawodnego, wydajnego i, co najważniejsze, ekonomicznie wykonalnego sprzętu. Jest to szczególnie widoczne w branżyoczyszczanie tlenowedla metalurgii, przemysłu chemicznego i medycyny.

Skąd to zainteresowanie?

Wszystko sprowadza się do skali. Chiński przemysł jest gigantycznym konsumentem gazów technicznych. Każde, nawet niewielkie zwiększenie efektywności procesu separacji powietrza czy oczyszczania produktu daje ogromne oszczędności w skali kraju. Dlatego inwestycje w badania i rozwój są tutaj dość pragmatyczne. Często pomija się jednak inny czynnik: przepisy dotyczące ochrony środowiska. Zacieśniają się skokowo i po prostu „produkują tlen”. nie wystarczy. Należy minimalizować zużycie energii (a co za tym idzie emisję z elektrowni) i gwarantować czystość produktu wyjściowego, aby np. w przemyśle elektronicznym nie było ryzyka zanieczyszczenia płytek krzemowych.

Pracowałem kiedyś przy audycie instalacji krótkocyklowej adsorpcji bezcieplnej (PSA) do produkcji tlenu medycznego. Klient skarżył się na duże zużycie zeolitu i spadek wydajności. Standardową odpowiedzią jest zmiana adsorbentu. Ale wydaje się, że chińscy inżynierowie z firmy deweloperskiejChengdu Yizhi Technology Co., kopałem głębiej. Nie tylko zaoferowali inny rodzaj zeolitu, ale zmienili całą hydrodynamikę w kolumnach i zmienili konfigurację tac dystrybucyjnych, aby zmniejszyć opory przepływu i punktowe zalewanie. W rezultacie nie tylko przedłużyły żywotność adsorbentu o 30%, ale także zmniejszyły zużycie energii przez sprężarkę. To typowy przykład ich podejścia: nie wymyślanie koła na nowo, ale optymalizacja każdego biegu do granic możliwości.

Swoją drogą, oChengdu Yizhi Technology Co. (https://www.yskjhx.ru). To nie tylko producent, ale sposób, w jaki się pozycjonuje - instytut projektowy stworzony na bazie firmy zajmującej się technologią chemiczną. Kapitał zakładowy w wysokości 120 milionów juanów to poważna oferta. Moim zdaniem ich siła polega na tym, że działają jako łącznik między badaniami podstawowymi (których jest obecnie wiele w Chinach) a faktyczną halą produkcyjną. Przyjmują opracowanie laboratoryjne, testują je na zakładach pilotażowych, a następnie oferują klientowi gotowe rozwiązanie technologiczne „pod klucz”. Widziałem ich projekty dotyczące głębokiego oczyszczania tlenu z węglowodorów do procesów utleniania - tam zbudowano bardzo kompetentnie połączenie metod katalitycznych i adsorpcyjnych.

Gdzie dokładnie szukają przełomów?

Jeśli mówimy o obszarach technologicznych, uwaga skupia się na kilku punktach wzrostu. Pierwszą z nich są membrany. Nie te typowe membrany polimerowe do zgrubnej separacji, ale wysoce selektywne materiały kompozytowe. Chińskie laboratoria aktywnie eksperymentują z nanoporowatymi strukturami opartymi na strukturach metaloorganicznych (MOF) lub tlenkach grafenu. Na razie są to głównie artykuły w czasopismach naukowych, ale istnieją już linie pilotażowe, na których bada się takie membrany pod kątem usuwania mikrozanieczyszczeń azotu i argonu ze strumienia tlenu. Problemem jak zawsze jest trwałość i skalowanie. Znany mi technolog skarżył się, że membrana na bazie MOF wykazywała fantastyczną selektywność przez pierwsze dwieście godzin, a potem jej pory zaczęły się zatykać czymś, czego nawet analiza nie była w stanie od razu zidentyfikować.

Drugi obszar to adsorbenty. Tutaj prace toczą się w dwóch kierunkach: tworzenie zeolitów o zadanej wielkości porów (dla konkretnej cząsteczki zanieczyszczenia) oraz rozwój materiałów hybrydowych. Na przykład zeolit ​​impregnowany nanocząsteczkami srebra lub tlenku manganu, który nie tylko adsorbuje, ale także katalitycznie rozkłada zanieczyszczenia takie jak etylen czy acetylen. Ma kluczowe znaczenie dla produkcji tlenu do oddychania i niektórych syntez chemicznych. Widziałem eksperymentalną partię takiego materiału - wyglądał jak zwykły granulat, ale jego regeneracja wymagała nie standardowego ogrzewania, a przemycia określoną mieszaniną gazów. Inżynierowie musieli przerobić jednostkę sterującą zaworami.

Po trzecie, czy jest to „inteligentne”? kontrola. Wydawałoby się, co tu nowego? Jednak chińskie firmy, w tym Yizhi Technology, aktywnie wdrażają systemy oparte na Przemysłowym Internecie Rzeczy (IIoT) i uczeniu maszynowym. Czujniki monitorują w czasie rzeczywistym nie tylko ciśnienie i temperaturę, ale także skład widmowy przepływu wylotowego. Algorytm uczy się przewidywać moment przebicia się zanieczyszczeń lub wyczerpania adsorbentu nie według ustalonego czasu, ale na podstawie dynamiki zmian parametrów. Pozwala to zoptymalizować cykle, oszczędzać energię i zasoby. To prawda, że ​​​​takie systemy na początku przyprawiają o ból głowy personel konserwacyjny przyzwyczajony do przycisków i manometrów.

Spadki i pułapki

Nie można mówić o innowacjach bez mówienia o porażce. Jest ich wystarczająco dużo. Powszechną historią jest sytuacja, gdy sukces laboratorium jest próbowany zbyt szybko i prymitywnie, aby można go było przenieść do przemysłu. W jednej hucie był przypadek: wprowadzili nowy programoczyszczanie tlenoweprzy użyciu katalizy niskotemperaturowej w celu usunięcia wodoru. W laboratorium, przy użyciu czystego gazu syntezowego, wszystko działało idealnie. W zakładzie przepływ zawierał śladowe ilości siloksanów ze smarów sprężarkowych, które nie były brane pod uwagę. Katalizator został zatruty? w ciągu tygodnia projekt został zamrożony i wrócili do starego, mniej skutecznego, ale sprawdzonego schematu. To klasyczny błąd – niedocenianie tego, co prawdziwe, „brudne”? skład surowców.

Kolejnym problemem jest gospodarka. Najbardziej zaawansowany adsorbent lub membrana może być po prostu zbyt droga. Chińskie firmy wychodzą z tego poprzez lokalizację produkcji surowców i skalę. Ale nawet to nie zawsze oszczędza. Pamiętam, że jeden sprzedawca oferował superzeolit ​​o rekordowej wilgotności. Jednak jego regeneracja wymagała temperatury o 50 stopni wyższej niż standardowa. Musielibyśmy przerobić piec i zwiększyć zużycie paliwa. W rezultacie cykl życia projektu stał się negatywny. Nikt nie potrzebuje innowacji dla samych innowacji.

I oczywiście czynnik ludzki. Nowe technologie wymagają nowych umiejętności. Nie wystarczy zainstalować instalację, trzeba przeszkolić ludzi do jej obsługi, zrozumienia jej „zachowania”. Spotkałem się z sytuacją, że po modernizacji jednostki czyszczącej operatorzy z przyzwyczajenia włączyli tryb regeneracji według starego timera, negując wszystkie zalety systemu adaptacyjnego. Musiałem na miejscu przeprowadzić cały szereg ćwiczeń praktycznych.

Co to oznacza dla rynku?

Co więc mamy w ostatecznym rozrachunku? Chiny nie tyle wymyślają zupełnie nowe zasadyoczyszczanie tlenowe, ilu z nich staje się światowym liderem w ich rozwoju, integracji i komercjalizacji. Ich podejście jest systematyczne: od nauk podstawowych (hojnie finansowanych przez państwo), poprzez instytuty stosowane (takie jak wspomniana wcześniej Chengdu Yizhi Technology Co., Ltd.) po masową produkcję sprzętu. Tworzy to potężny efekt synergiczny.

Dla globalnych graczy jest to zarówno wyzwanie, jak i szansa. Wyzwanie polega na tym, że chiński sprzęt staje się coraz bardziej konkurencyjny nie tylko pod względem ceny, ale także parametrów technicznych, zwłaszcza w segmencie średniej mocy. Szansa – ponieważ pojawia się nowe źródło rozwiązań technologicznych i komponentów. Nierzadko już europejska inżynieria kupuje od Chin kluczowe elementy instalacji, na przykład jednostki sterujące czy specjalistyczne adsorbery, i integruje je w swoje kompleksy.

Osobiście uważam, że najciekawszym trendem jest hybrydyzacja. Przyszłość nie należy do jednego „zwycięskiego”. technologii, ale za ich inteligentnym połączeniem. Na przykład jednostka membranowa do pierwotnego wzbogacania, a następnie adsorpcja krótkocykliczna na „inteligentnych”. zeolity do dokładnego czyszczenia, a wszystko to pod kontrolą systemu samouczącego się. To właśnie w tworzeniu takich elastycznych, wydajnych i niezawodnych kompleksów, a nie w głośnych hasłach, manifestują się dziś prawdziwe chińskie innowacje w tej dziedzinie. A sądząc po tempie i głębokości rozwoju, trend ten będzie tylko zyskiwał na sile.

Zamiast podsumowań: spojrzenie w przyszłość

Jeśli spróbujesz spojrzeć poza horyzont, moim zdaniem główne wysiłki zostaną przesunięte w stronę oszczędzania zasobów i dostosowywania. Wymagania branży stają się coraz bardziej specyficzne. Jedna roślina potrzebuje tlenu o czystości 99,8%, ale z gwarantowanym brakiem nawet śladów CO2, inna - 99,5%, ale przy możliwie najniższym koszcie przy niestabilnym obciążeniu. Będzie mniej uniwersalnych rozwiązań.

Dużą rolę zaczną odgrywać cyfrowe bliźniaki – wirtualne modele instalacji, na których można testować nowe tryby pracy, przewidywać zużycie i szkolić personel bez ryzyka dla rzeczywistej produkcji. Chińskie firmy już aktywnie inwestują w tym obszarze.

I ostatnia rzecz. Sukces będzie zależał nie tylko od technologii, ale także od ekosystemu. Zależy to od tego, jak szybko i sprawnie dane z czujników instalacji uda się zintegrować z ogólnym systemem zarządzania energią w zakładzie lub techniczną logistyką gazów. W tym miejscu innowacja w zakresie oczyszczania tlenu przestaje być odosobnionym zadaniem i staje się częścią większego obrazu „inteligentnego”. produkcja. I na tym ogólnym obrazie wydaje się, że chińscy gracze mają wszelkie szanse na zajęcie bardzo widocznego miejsca. Nie dlatego, że głośno krzyczą, ale dlatego, że nauczyli się robić skomplikowane rzeczy niezawodnie i mając na uwadze końcową ekonomikę projektu. I to ostatecznie jest najpotężniejszym argumentem na rynku.