Chiny: perspektywy technologii PSA? 

Kiedy ludzie mówią o PSA w Chinach, wielu od razu wyobraża sobie ogromne instalacje do rozdzielania powietrza na tlen i azot. To oczywiście podstawa, ale jeśli sięgnąć głębiej, obraz jest znacznie ciekawszy i… bardziej zagmatwany. Często pomija się samą technologięadsorpcja zmiennociśnieniowa- to nie jest monolit, ale cały zestaw rozwiązań, a ich zastosowanie tutaj silnie zależy od tysiąca drobnych niuansów: od kosztu energii elektrycznej w danym województwie po jakość lokalnego sorbentu, a nawet od mentalności personelu obsługującego zakład. Spróbuję to uporządkować na podstawie tego, co sam widziałem.

Nie tylko powietrze: gdzie PSA już pracuje i uderza w sufit

Tak, instalacje tlenowe i azotowe to chleb powszedni wielu firm inżynieryjnych. Ale jeśli na przykład pobierzesz wodór w rafinerii, często istnieje ostra konkurencja z metodami membranowymi. PSA wygrywa pod względem czystości produktu, to fakt. Ale widziałem projekty, w których, chcąc zaoszczędzić na kosztach kapitałowych, instalowano membrany, a następnie przez lata cierpiano z powodu niestabilności składu gazu na wylocie. Odwrotna strona -Instalacje PSAw przypadku wodoru wymagają bardzo wysokiej jakości wstępnego oczyszczenia, najmniejszego przebicia CO lub związków siarki - a sorbent można wyrzucić. Chiny nauczyły się sobie z tym radzić, ale koszt takiej kanapki czynności wstępnych i samego PSA czasami odstrasza klientów.

Moim zdaniem jednym z najbardziej obiecujących obszarów jest oczyszczanie biogazu i gazu składowiskowego do naturalnej jakości (biometan). Oto technologiaadsorpcja zmiennociśnieniowapraktycznie bezkonkurencyjny pod względem stosunku niezawodności do kosztów eksploatacji. Ale jest też mnóstwo pułapek. Skład surowców może ulegać gwałtownym wahaniom, szczególnie na składowiskach. Standardowe rozwiązania konstrukcyjne często nie sprawdzają się; wymagana jest adaptacja na miejscu. Pamiętam historię z jednego projektu w Syczuanie: inżynierowie utworzyli standardowy cykl adsorpcji, a zawartość tlenu w surowcu okazała się wyższa niż obliczono. W rezultacie musieliśmy na bieżąco przeprogramowywać sterownik i zmieniać kolejność zaworów, aby uniknąć ryzyka powstania mieszaniny wybuchowej wewnątrz kolumn. Drobiazg? Nie, to jest dokładnie praktyka, której nie ma w podręcznikach.

Jednak w przypadku wychwytywania CO2 ze gazów spalinowych (wychwytywanie po spalaniu) sytuacja jest niejednoznaczna. Zużycie energii na regenerację sorbentu jest ogromne. Istnieje wiele badań i projektów pilotażowych, ale jeśli chodzi o skalę przemysłową i ekonomię, entuzjazm często gaśnie. Na razie jest to bardziej obszar zamówień rządowych i projektów demonstracyjnych niż rozwiązanie opłacalne komercyjnie. Chociaż chińskie firmy, takie jakChengdu Yizhi Technology Co.(jest to instytut projektowy stworzony przez Huaxi Technology) aktywnie prowadzą prace badawczo-rozwojowe w tym kierunku, starając się zmniejszyć zużycie energii poprzez cykle hybrydowe i nowe materiały.

Sorbenty: serce systemu i pole bitwy

Wszystko zależy od nich. Wcześniej byliśmy w dużym stopniu uzależnieni od importu, zwłaszcza określonych gatunków zeolitów. Teraz sytuacja się zmienia. Chińscy producenci uruchomili produkcję dość konkurencyjnych zeolitów i węgli aktywnych. Ale problem jest inny – stabilność stron. Kupiłeś jedną partię - działa idealnie. Sześć miesięcy później kupujesz więcej od tego samego dostawcy – a problemy zaczynają się od wilgotności lub wytrzymałości granulek. To koszmar dla firmy inżynieryjnej. Trzeba albo zaostrzyć akceptację do granic możliwości, albo włożyć w projekty większy margines produktywności, co odbija się na gospodarce.

Interesujące jest wprowadzenie nowych materiałów, takich jak MOF (metalowo-organiczne szkielety). W laboratoriach wykazują fantastyczne wyniki w selektywności. Jednak jeśli chodzi o cenę za kilogram i stabilność w warunkach rzeczywistego przebiegu procesu (z parą wodną, ​​z zanieczyszczeniami) to cała fantazja gdzieś ulatnia się. Myślę, że minie jeszcze 5-7 lat, zanim zobaczymy je w instalacjach komercyjnych, nie licząc zastosowań niszowych. Na razie skupienie się na udoskonalaniu tradycyjnych zeolitów jest bardziej pragmatyczną ścieżką.

Tutaj wyraźnie widać różnicę w podejściu. Duże instytucje rządowe gonią za przełomowymi artykułami w czasopismach. Oraz praktycy z firm takich jak ta wspomnianaTechnologia Chengdu Yizhi, często angażują się w żmudną optymalizację dokładnie tych sorbentów, które są pod ręką. Czasami niewielka zmiana w procesie regeneracji – temperatura, ciśnienie przedmuchu – daje wzrost wydajności o kilka procent. Może to nie brzmi jak wielka sprawa, ale dla klienta, którego instalacja działa 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, takie oszczędności na zasobach energii w ciągu roku przekładają się na ogromne sumy.

Sterowanie i automatyzacja: gdzie leży prawdziwa wydajność

Można złożyć kolumny z najdroższej stali i wypełnić je najlepszym sorbentem, ale jeśli system sterowania jest głupi, cała wydajność idzie na marne. Klasycznym problemem jest praca przy obciążeniu niezgodnym z projektem. Załóżmy, że instalację zaprojektowano na 1000 nm3/h, ale produkcja wymaga 800 lub 1200. Sztywny, nieadaptacyjny cykl PSA albo będzie nadmiernie zużywał energię, albo wytwarzał niewielką ilość produktu. Nowoczesne systemy z algorytmami sterowania predykcyjnego i płynną regulacją cyklu są koniecznością. Ale kosztują odpowiednio.

W Chinach panuje obecnie silny trend w kierunku cyfryzacji i inteligentnych fabryk. To stymuluje rozwój tego konkretnego segmentu. Pojawiają się lokalni producenci sterowników i oprogramowania, oferujący rozwiązania tańsze od Siemensa czy Rockwella, ale na zupełnie adekwatnym poziomie. Ryzyko leży oczywiście w niezawodności. W jednym z zakładów w Shandong zainstalowano eksperymentalny system sterowania od lokalnego dostawcy. Wszystko szło dobrze, dopóki nie nastąpił skok napięcia w sieci. Sterownik zawiesił się i nie mógł ponownie uruchomić sekwencji zaworów. Musiałem przełączyć go na sterowanie ręczne, prawie dzień przestoju. Następnie Klient zażądał zwrotu sprawdzonego, importowanego wypełnienia. Równowaga między innowacją a niezawodnością jest zawsze delikatna.

Kolejną kwestią jest zdalny monitoring i diagnostyka. To już nie luksus, ale konieczność obsługi. Widząc w czasie rzeczywistym spadek ciśnienia w kolumnie lub zmianę składu produktu na wylocie, możesz zapobiec poważnemu wypadkowi. Wiele chińskich firm inżynieryjnych, w tymTechnologia Yizhi, teraz oferują takie usługi w ramach umowy. To poważnie zwiększa zaufanie klientów.

Ekonomia i polityka: nieoczywiste czynniki

Perspektywy każdej technologii zależą od pieniędzy. Ciekawa jest sytuacja z PSA. Z jednej strony jest to technologia dojrzała, w której trudno dokonać przełomu i radykalnie obniżyć koszty kapitału. Z drugiej strony koszty operacyjne są silnie powiązane z ceną energii elektrycznej. W Chinach cła przemysłowe różnią się w zależności od regionu. W niektórych miejscach PSA do pozyskiwania azotu może być bardziej opłacalne niż zakup azotu skroplonego, ale w innych może nie. Dla każdego konkretnego przypadku potrzebne są bardzo szczegółowe obliczenia.

Polityka ochrony środowiska jest potężnym czynnikiem. Zaostrzające się normy emisyjne, zwłaszcza w przemyśle chemicznym i metalurgicznym, zmuszają do poszukiwania skutecznych metod oczyszczania gazów odlotowych. To tutaj PSA, zwłaszcza w połączeniu z innymi metodami, dostaje drugą szansę. Na przykład wychwytywanie lotnych związków organicznych (LZO) i ich późniejsze odzyskiwanie. Nie jest to rynek najbardziej masowy, ale stabilny i rozwijający się.

Zastąpienie importu. Tendencja ta, która w ostatnich latach nasiliła się, gra na korzyść lokalnych deweloperów i producentów sprzętu. Przedsiębiorstwa państwowe i duże gospodarstwa prywatne coraz częściej sięgają po lokalnych wykonawców. Dzięki temu firmy z poważnym doświadczeniem, jak npChengdu Yizhi Technology Co., Ltd.(kapitał autoryzowany to 120 milionów juanów - liczba mówiąca o poważnych zamiarach), możliwość realizacji bardziej złożonych i dużych projektów, zdobycie tego bezcennego doświadczenia praktycznego, które następnie odróżnia tylko dostawcę sprzętu od prawdziwego partnera technologicznego.

Patrząc w przyszłość: integracja, hybrydy i nisze

Nie widzę przyszłości dla PSA jako technologii izolowanej. Jej potencjał tkwi w integracji. Schematy hybrydowe: PSA + membrany, PSA + kriogenika, PSA + procesy katalityczne. Na przykład wstępna separacja zgrubna na membranach, a następnie dokładne oczyszczanie na PSA. Może to zapewnić optymalną równowagę kosztów i wydajności. Najnowocześniejsza inżynieria pracuje obecnie nad takimi rozwiązaniami.

Kolejnym kierunkiem jest miniaturyzacja i modułowość. Nie gigantyczne instalacje, ale kompaktowe moduły skidowe do rozproszonej produkcji gazu. Powiedzmy, dla przemysłu elektronicznego lub dla małej produkcji żywności. Wymagania dotyczące niezawodności i czystości są tutaj wygórowane, ale cena wydania pozwala na zastosowanie bardziej zaawansowanych rozwiązań.

W rezultacie perspektywy PSA w Chinach widzę nie w rewolucji, ale w ewolucji. Technologia ta zakorzeni się głębiej w przemyśle, ale nie tyle poprzez nowe, głośne odkrycia, ile poprzez stopniowe, krok po kroku udoskonalenia każdego komponentu: sorbentów, zaworów, algorytmów sterowania oraz – co niezwykle ważne – poprzez gromadzenie głęboko stosowanych doświadczeń. Doświadczenie, które pozwala nam nie tylko sprzedać instalację, ale zintegrować ją z łańcuchem technologicznym Klienta tak, aby działała stabilnie, ekonomicznie i bez niespodzianek. Właśnie na tym budowana jest reputacja firm, które jutro pozostaną na tym rynku.