„Chiny: innowacje w technologii PSA dla środowiska?” 

Chiny: innowacje w technologii PSA dla środowiska

Kiedy o tym mówiąTechnologia PSAw Chinach wielu od razu wyobraża sobie gigantyczne instalacje petrochemiczne. Ale prawdziwa innowacja polega teraz na dostosowaniu do problemów środowiskowych i jest tu wiele niuansów, które nie są zapisane w raportach.

Od klasycznej sorpcji po narzędzie środowiskowe

KlasycznyP.S.A.(adsorpcja zmiennociśnieniowa) jest stosowana od dziesięcioleci do produkcji czystego wodoru lub tlenu. Istotą jest cykliczny proces adsorpcji i desorpcji na zeolitach lub węglowych sitach molekularnych. Jednak około 10 lat temu w Chinach rozpoczął się silny trend w kierunku ekologizacji przemysłu. A potem okazało się, że ta sama technologia, ale z innym podejściem do projektowania adsorberów i doboru adsorbentów, może rozwiązać zupełnie inne problemy.

Na przykład wychwytywanie i odzyskiwanie lotnych związków organicznych (LZO) z zakładów produkcyjnych. Nie tylko go spal, ale przywróć go do procesu. Lub oczyszczanie biogazu z CO2 w celu wyprodukowania metanu nadającego się do sprzedaży. Wymagało to rewizji wielu parametrów kanonicznych. Prędkość cyklu, spadek ciśnienia, a nawet kształt zaworów – wszystko trzeba było przeliczyć dla przepływów brudnych i mokrych, a nie dla oczyszczonego gazu ziemnego.

Pierwszy projekt odzyskiwania oparów benzenu, z którym się zetknąłem, prawie nie powiódł się z powodu kondensacji. Klasyczny zeolit ​​zatyka się w ciągu tygodnia. Rozwiązanie znaleziono w połączonej warstwie adsorbentu: najpierw bardziej hydrofobowy materiał odprowadza wilgoć, następnie na docelowe składniki działa specjalistyczny sorbent. Zwiększyło to jednak koszty inwestycyjne i klient był początkowo zszokowany. Obliczenie zwrotu z tytułu zwrotu produktu zajęło dużo czasu.

Kluczowe wyzwania: nie teoria, ale warunki terenowe

Główny problem w środowiskuP.S.A.— niestabilność przepływu wejściowego. W tej samej instalacji odzyskiwania rozpuszczalników stężenie może znacznie wzrosnąć w zależności od trybu pracy głównej linii. A automatyka skonfigurowana pod kątem stabilnego przepływu zaczyna zawodzić. Częste przełączanie zaworów prowadzi do ich zużycia. W jednej z fabryk w prowincji Jiangsu zainstalowaliśmy system z rezerwową linią adsorpcyjną i bardziej elastyczną logiką sterowania, która analizuje trend, a nie wartość chwilową. Ale to jest oczywiście droższe.

Kolejną kwestią jest zużycie energii. Klasyczny PSA do powietrza jest energochłonny ze względu na kompresję. W zastosowaniach środowiskowych często można zastosować wentylatory niskociśnieniowe, jeśli układ hydrauliczny jest odpowiednio zaprojektowany. Ale tutaj potrzebne są dokładne obliczenia, w przeciwnym razie adsorpcja będzie nieskuteczna. Jeden z naszych partnerówChengdu Yizhi Technology Co.(ich strona internetowa tohttps://www.yskjhx.ru), specjalizuje się w tego typu rozwiązaniach inżynierskich. Nie tylko sprzedają instalacje, ale przeprowadzają pełny cykl od audytu do uruchomienia. To ważne, bo bez głębokiej analizy danych źródłowych projekt jest skazany na porażkę.

Swoją drogą, oChengdu Yizhi Technology Co.. Jest to instytut projektowy założony przez Chengdu Huaxi Chemical Technology Co., Ltd. w 2013 roku. Z kapitałem zakładowym wynoszącym 120 milionów juanów, stać go na poważne prace badawczo-rozwojowe. Widziałem ich pilotażową instalację oczyszczania gazu koksowniczego w hucie stali. Zastosowano ciekawy schemat ze wstępnym chłodzeniem i suszeniem, który znacznie przedłużył żywotność głównego adsorbentu. Uznali jednak również, że wybór pary adsorpcyjnej dla tak agresywnych środowisk jest zawsze kompromisem między wydajnością a trwałością.

Case: biogaz i zawiłości ekonomii

Bardzo orientacyjnym kierunkiem jest modernizacja stacji biogazu. Standardowym schematem jest spalanie w kogeneracji. Ale jeśli oczyścisz biogaz z 40% CO2 i związków siarki, otrzymasz biometan, który można wpompować do sieci lub wykorzystać jako paliwo silnikowe. Gospodarka zmienia się radykalnie.

Pracowaliśmy nad projektem w Shandong. Celem jest zwiększenie wartości opałowej gazu. UżywanyTechnologia PSAna bazie modyfikowanych węglowych sit molekularnych. Główna trudność nie dotyczyła nawet technologii, ale surowców: skład obornika zmieniał się sezonowo, co wpływało na stężenie siarkowodoru. Konieczne było włączenie dodatkowego etapu oczyszczania opartego na chemisorpcji przed PSA. Zwiększało to koszty operacyjne, ale chroniło drogi adsorbent.

Najciekawsze zaczęło się na etapie start-upu. Czujniki tlenu pokazały fantomowe szczyty, system się zawiesił. Okazało się, że problem tkwił w mikroporach nowego adsorbentu, które podczas regeneracji wchłonęły część powietrza. Postanowiliśmy zmienić procedurę oczyszczania. W paszporcie instalacyjnym nie można pisać takich drobiazgów; uczą się tylko w pracy.

Materiały mają znaczenie: nie tylko zeolity

Publikacje często skupiają się na zeolitach. Jednak w rzeczywistych projektach środowiskowych coraz częściej stosuje się adsorbenty hybrydowe i metalowo-organiczne struktury ramowe (MOF). Ich zdolność do pochłaniania niektórych specyficznych substancji zanieczyszczających, takich jak merkaptany, jest wielokrotnie większa.

Ale jest niuans - koszt i stabilność. MOF mogą być wrażliwe na obecność pary wodnej. Na jednym z seminariów przedstawiciel instytutu akademickiego mówił o nowym materiale kompozytowym opartym na matrycy grafenowej. Brzmiało imponująco, ale kiedy poprosiliśmy o próbki do testów w rzeczywistych warunkach (z pyłem i aerozolami), okazało się, że nie zbadano jeszcze jego żywotności pod cyklicznym obciążeniem. Innowacje w laboratorium i na hali produkcyjnej to dwie bardzo różne rzeczy.

Dlatego wiele firm inżynieryjnych, w tym wspomniana Yizhi Technology, idzie w kierunku tworzenia własnych, opatentowanych kompozycji adsorbujących. Nie zawsze są rewolucyjne, ale są testowane pod kątem długoterminowej stabilności. Nawiasem mówiąc, ich strona internetowa jest dobrym źródłem zrozumienia aktualnych trendów w aplikacjach.P.S.A.w Azji.

Patrząc w przyszłość: integracja i cyfrowość

Następnym krokiem, jaki widzę, jest integracja instalacji PSA z ogólnym cyfrowym konturem przedsiębiorstwa. Nie tylko autonomiczna jednostka, ale system, który otrzymuje dane o planowanych przestojach głównej produkcji, prognozuje skład surowców i z wyprzedzeniem optymalizuje jej cykl.

Przykładowo, jeśli wiadomo, że jutro na linię zostanie dostarczony surowiec o innej zawartości zanieczyszczeń, instalacja może wcześniej dostosować czas cyklu adsorpcji. Zwiększa to zarówno wydajność, jak i żywotność adsorbentu. Istnieją już projekty pilotażowe tego rodzaju, ale masowe wdrożenie utrudnia nieprzygotowanie infrastruktury w wielu starych fabrykach.

Kolejnym obiecującym kierunkiem jest miniaturyzacja rozproszonych źródeł zanieczyszczeń. Nie jest to wielka fabryka, ale wiele małych warsztatów. Tutaj potrzebne są kompaktowe, niemal modułowe rozwiązania PSA. Trwają prace nad tym, ale kluczową barierą jest koszt produkcji na małą skalę wysoce precyzyjnego sprzętu, takiego jak blok zaworowy.

Ogólnie rzecz biorąc, innowacje wTechnologie PSAdla ekologii w Chinach nie chodzi tu o przełomowe odkrycia, ale o żmudną adaptację, inżynierską pomysłowość i chęć poszukiwania niestandardowych rozwiązań dla każdego konkretnego, często niedoskonałego przepływu. I to właśnie w tej przyziemnej pracy rodzi się prawdziwy wpływ na środowisko.