Chiny: innowacje w wykorzystaniu tlenu? 

Kiedy słyszy się o „wykorzystaniu tlenu”, wiele osób od razu kojarzy się z dużymi zakładami metalurgicznymi lub chemicznymi albo gigantycznymi jednostkami separacji powietrza (ASU). Ale rzeczywistość, przynajmniej ta, którą obserwowałem przez ostatnie dziesięć lat w Chinach, jest znacznie ciekawsza i, powiedzmy, „bardziej przyziemna”. Mówimy nie tyle o globalnym odbiorze i przetwarzaniu, ile o lokalnej, niemal punktowej optymalizacji procesów, w których znajduje się ten „tlen”. - często produkt uboczny, nadmiar lub odwrotnie, zasób rzadki - staje się punktem odniesienia dla innowacji. I tutaj chińscy inżynierowie, zwłaszcza w prywatnych instytutach projektowych, wykazują niesamowitą elastyczność. Czasem ich podejście wydaje się ich zachodnim kolegom niestandardowe, a nawet ryzykowne, ale pozwala na rozwiązywanie problemów, które w ramach klasycznych schematów zostałyby uznane za nieopłacalne.

Skąd się bierze to „dodatkowe”? tlen?

Pierwszym i najbardziej oczywistym źródłem są te same ustawieniaseparacja powietrza. Kriogeniczne lub adsorpcyjne. Wytwarzają głównie azot, a produktem ubocznym często jest tlen. Wcześniej był po prostu... uwalniany do atmosfery. Obecnie uważa się to za marnotrawstwo. Drugim źródłem są procesy technologiczne np. w przemyśle chemicznym, podczas których uwalniany jest gaz o dużej zawartości O2. Trzeci, mniej oczywisty, to przepływy wzbogacone w tlen w gałęziach przemysłu, w których parametry są dostrajane. Zadanie polega na tym, aby nie dopuścić do zniknięcia tego gazu.

Ale tutaj jest kluczowa kwestia, którą często pomija się w artykułach teoretycznych: gaz sam w sobie nie jest zasobem. Należy doprowadzić go do wymaganej czystości i ciśnienia, zapewnić stabilne dostawy i co najważniejsze, znaleźć konsumenta w zasięgu spaceru. Logistyka skroplonego lub sprężonego tlenu stanowi odrębny problem i jest czynnikiem generującym koszty. Dlatego najbardziej udane projekty recyklingu, jakie widziałem, zawsze wiążą się z symbiozą przedsiębiorstw w jednym miejscu lub w jednym parku przemysłowym.

Był np. projekt fabryki produkującej polikrzem. Tam w procesie powstał produkt uboczny w postaci gazu zawierającego tlen. Z jednej strony można go było oczyścić i wykorzystać do wzbogacenia dmuchu w piecach sąsiadującego zakładu hutniczego. Z drugiej strony pojawiły się pytania dotyczące stabilności składu i bezpieczeństwa. Rozwiązaniem okazało się nie super technologia, ale elastyczny system monitorowania i mieszania przepływów. Inżynierowie zChengdu Yizhi Technology Co.Oni po prostu specjalizują się w takich „niestandardowych”. integracje. Nie tylko sprzedają instalację, ale projektują system pod konkretną zagadkę technologiczną.

Porażki i lekcje: kiedy „innowacja”? zależy od ekonomii

Opowiem Wam o zdarzeniu, które wiele mnie nauczyło. Około cztery lata temu podjęto próbę wprowadzenia systemu odzyskiwania tlenu z małą ASU w cementowni. Pomysł był piękny: wykorzystać nadmiar tlenu do wzbogacenia powietrza w piecu, podwyższenia temperatury spalania, zmniejszenia zużycia paliwa i emisji. Technicznie wszystko działało w zakładzie pilotażowym.

Ale na pełną skalę pojawiły się nieoczekiwane komplikacje. Po pierwsze, korozja w kanałach gazowych przyspieszała ze względu na zwiększoną zawartość tlenu i pary wodnej. Musieliśmy pilnie zmienić materiał w niektórych obszarach, co pochłonęło lwią część oszczędności. Po drugie, automatyka odpowiedzialna za mieszanie nie radziła sobie z wahaniami ciśnienia w głównym strumieniu tlenu z ASU. W rezultacie proces stał się niestabilny. Projekt został zamrożony. Najważniejszy wniosek jest taki, że recyklingu nie można rozpatrywać w oderwaniu od niego. Potrzebujemy audytu systemu całego powiązanego sprzętu i wbudowanego marginesu bezpieczeństwa pod względem pieniędzy i czasu na takie „niespodzianki”.

To właśnie po takich przypadkach firmy takie jak Yizhi Technology zaczęły zwracać większą uwagę na analizę ryzyka przedprojektowego, zwłaszcza w przypadku zastosowań niestandardowych. Ich strona internetowayzkjhx.runawiasem mówiąc, teraz odzwierciedla to podejście: istnieje wiele przypadków integracji przepływów gazu w złożone łańcuchy technologiczne, a nie tylko katalog urządzeń.

Gdzie właściwie trafia odzyskany tlen?

Jeśli pominiemy kwestie tak ważne, jak medycyna (gdzie wymagania dotyczące czystości są wygórowane), głównym zastosowaniem jest oczywiście przemysł. Ale i tutaj mamy do czynienia z ewolucją. Wcześniej głównym konsumentem była metalurgia. Teraz widzę rozwój w dwóch kierunkach.

Pierwszym z nich jest oczyszczanie ścieków (napowietrzanie). Wydawałoby się to banalne. Jednak nowe technologie membranowe i adsorpcyjne umożliwiają uzyskanie tlenu o wymaganym stężeniu (85–93%) na miejscu taniej i bardziej niezawodnie niż importowane butle. W przypadku dużych oczyszczalni ścieków w nowych ekoparkach w Chinach stało się to niemal standardem. Drugi kierunek to chemia na małą skalę i produkcja nowych materiałów, na przykład grafenu czy tlenków o wysokiej czystości, gdzie kontrola atmosfery w reaktorze jest kluczowa. Tu potrzebne są nie tysiące metrów sześciennych na godzinę, ale stabilne 10-50 metrów sześciennych przy najwyższej stabilności parametrów.

I co ciekawe: duże instalacje kriogeniczne są nieskuteczne przy takich potrzebach. Na pierwszy plan wysuwają się kompaktowe jednostki PSA (adsorpcyjne) lub membranowe, które można zintegrować bezpośrednio z linią technologiczną. Są projektowane i konfigurowane przez takie instytuty jak Yizhi Technology. Ich niszą nie jest moc gigawatowa, ale precyzyjne dopasowanie do procesu.

Rola instytutów projektowych: dlaczego stały się motorem napędowym?

Model chiński, w którym silny instytut projektowy z kapitałem zakładowym wynoszącym 120 milionów juanów (npChengdu Yizhi Technology Co., Ltd.) współpracuje z firmą technologiczną (Huaxi Technology) i wykazała swoją skuteczność w takich niszowych obszarach. Państwowi giganci są dobrzy w przypadku standardowych projektów na dużą skalę. A gdy potrzebne jest niestandardowe myślenie inżynierskie, szybka adaptacja i chęć podejmowania ryzyka technologicznego, z pomocą przychodzą tacy gracze.

Działają na zasadzie „od problemu do rozwiązania”. Klient przychodzi do nich nie z prośbą „kupcie nam rekuperację tlenu?”, ale z zadaniem: „mamy ten przepływ gazu o takich a takich parametrach, musimy obniżyć koszty tego procesu, czy wykorzystać tę emisję?”. Instytut zaczyna modelować i oferować opcje: w niektórych miejscach można sobie poradzić z dodatkowym dostrojeniem istniejącego sprzętu, w innych potrzebny jest nowy moduł, a w innych bardziej opłacalne ekonomicznie jest całkowita zmiana części podstawowego procesu technicznego.

To jest właśnie „innowacja w recyklingu”? w rzeczywistości. Nie zawsze wiąże się to z przełomową technologią produkcji lub oczyszczania tlenu. Częściej jest to innowacja w myśleniu systemowym i integracji inżynierskiej. Na ich stronie internetowej wyraźnie widać, że pozycjonują się konkretnie jako integrator projektów, co jest w pełni zgodne z moimi obserwacjami rynku.

Co dalej? Trendy i ograniczenia

Jeśli spojrzymy na najbliższe 5-10 lat, trend będzie zmierzał w stronę dalszej decentralizacji i „inteligentnej” integracji. Systemy oparte na IoT, które w czasie rzeczywistym równoważą przepływ kilku gazów (tlenu, azotu, argonu) pomiędzy różnymi warsztatami, a nawet sąsiadującymi zakładami. Coś jak sieci energetyczne, ale dla gazów procesowych. Podniesie to ogólną efektywność wykorzystania zasobów w obiekcie przemysłowym na nowy poziom.

Ale są też poważne ograniczenia. Pierwszym z nich jest bezpieczeństwo. Tlen jest niebezpiecznym utleniaczem. Każdy system jego utylizacji, szczególnie z wykorzystaniem sprężarek i skomplikowanej armatury, wymaga nienagannego projektu pod kątem bezpieczeństwa wybuchowego. Po drugie, zmienność gospodarcza. Dziś opłaca się dostarczać tlen do sąsiedniego zakładu, a jutro zostanie on zamknięty lub przejdzie na inną technologię. Dlatego nowoczesne projekty uwzględniają możliwość przekierowania przepływów lub nawet zmiany produktu finalnego (np. z gazowego na płynny dla logistyki na większe odległości).

W efekcie odpowiadając na pytanie z tytułu: tak, jest innowacja. Ale nie tyle chodzi o stworzenie czegoś zasadniczo nowego od podstaw, ile o elastyczne, pragmatyczne i systematyczne stosowanie znanych technologii do rozwiązywania konkretnych problemów przemysłowych. A kierowcami są tu właśnie te zespoły, które są głęboko zanurzone w procesach technologicznych swoich klientów, są gotowe na iteracje i nie boją się niestandardowych rozwiązań. Podobnie jak te wymienione powyżej. To jest, moim zdaniem, główne chińskie know-how w tej pozornie wąskiej dziedzinie.