China: innovatie in ontziltingshars? 

Als je hoort over Chinese innovaties op het gebied van ionenuitwisselingsharsen, denken veel mensen meteen aan goedkope kopieën of massaproductie zonder diepgaande ontwikkeling. Dit is, weet u, een vrij gebruikelijke en fundamenteel onjuiste vereenvoudiging. In feite is het beeld de afgelopen acht tot tien jaar radicaal veranderd. We hebben het niet langer alleen over importsubstitutie, maar over volkomen bewuste en vaak zeer pragmatische ontwikkelingen die voortkomen uit specifieke, soms zeer strenge markteisen en technologische processen. Ik heb dit zelf meegemaakt, waarbij ik harsen selecteerde voor ontziltingsinstallaties in thermische energiecentrales en in de chemische synthese, en observeerde de evolutie van een volledig wantrouwen jegens Chinese materialen naar situaties waarin hun specificaties geschikter bleken te zijn voor de taak dan die van hun Europese tegenhangers. Maar natuurlijk verloopt niet alles zo soepel - er zijn ook valkuilen waarover zelden in reclamebrochures wordt geschreven.

Van reverse engineering tot eigen formules

Het begon allemaal, zoals veel dingen in China, met kopiëren. Ze namen populaire westerse merken, zoals Amberlite of Lewatit, en probeerden deze te herhalen. Het bleek, laten we zeggen, met wisselend succes. Het grootste probleem lag niet in de matrix zelf, maar in de kinetiek van de uitwisseling en, cruciaal, in de stabiliteit van de kenmerken van batch tot batch. Ik herinner me dat we in 2015-2016 een partij kationenuitwisselingshars kochten voor de eerste fase van het ontzouten. In het laboratorium vertoonde alles een goed uitwisselingsvermogen, maar in een echte kolom begon het na een tiental regeneratiecycli te zweven, waardoor de mechanische sterkte verloren ging. Het bleek dat de nuance zat in de mate van verknoping van de polymeermatrix en de zuiverheid van de grondstoffen - Chinese fabrikanten hebben hier vervolgens vaak op bezuinigd in een poging de prijs te verlagen.

Het keerpunt begon naar mijn mening toen grote Chinese chemische holdings hun eigen R&D-centra begonnen op te richten, die zich niet concentreerden op het maken van dingen zoals die van hen, maar op het maken van dingen voor onze omstandigheden. De omstandigheden zijn vaak water met een zeer specifieke samenstelling (bijvoorbeeld een hoog organische- of siliciumgehalte in het ketelvoedingswater), strengere eisen aan hulpbronnen als gevolg van continue productiecycli en uiteraard de druk op de kosten. Het was toen dat gespecialiseerde lijnen verschenen. Niet alleen een sterk zure kationenwisselaar, maar onder voorbehoud een sterk zure kationenwisselaar met verhoogde weerstand tegen organisch folan en voor gebruik bij verhoogde koelmiddeltemperaturen. Dit was al een ander niveau.

Hier is het de moeite waard om structuren zoals te vermeldenChengdu Yizhi Technologie Co.- dit is niet zomaar een verkoper, maar een ontwerpinstituut opgericht op basis van een chemisch technologiebedrijf. Dergelijke organisaties zijn juist de drijfveren. Ze zien het probleem vanuit de technologische proceskant van de klantonderneming, en hun taak is niet om een ​​zak hars te verkopen, maar om het hele waterbehandelingssysteem te ontwerpen en de werking ervan te garanderen. Daarom hun ontwikkelingen in het veldontzoutende harsenhebben vaak eerder een toegepaste dan een academische inslag. Bekijk hun bronyzkjhx.ru— het laat zien dat de nadruk ligt op engineering en probleemoplossing, in plaats van op kale specificaties.

Waar vooruitgang echt zichtbaar is: stabiliteit en selectiviteit

Als we het hebben over specifieke innovatiegebieden, zou ik er twee willen benadrukken die ik persoonlijk ben tegengekomen. De eerste is een toename van de chemische en osmotische stabiliteit. Chinese fabrikanten zijn begonnen complexere synthesemethoden te gebruiken, zoals meerstapssulfonering of het gebruik van inerte vulstoffen in de matrix, om zwelling-/krimpspanning te verminderen. Voor de operator betekent dit minder scheuren in de korrels, minder stof en als gevolg daarvan minder toename van de hydraulische weerstand in de kolom gedurende een jaar gebruik. Ten tweede: werk aan selectiviteit.

Dit geldt vooral voor harsen voor condensaatzuivering en verwijdering van specifieke ionen. Een klassiek voorbeeld is de strijd tegen acetaat. In een aantal industrieën bevat het gerecycleerde condensaat azijnzuur/acetaten, die niet ideaal worden opgevangen door standaard anionenwisselaars. Ik zag hoe een team van ingenieurs uit China speciaal voor deze taak een op maat gemaakt mengsel van zwakke en sterke basische anionenwisselaars met aangepaste porositeit voorstelde. Ze brachten monsters mee, we testten ze in een proeffabriek parallel met Duitse hars. Het resultaat was vergelijkbaar in termen van de mate van zuivering, maar hun versie vertoonde een betere dynamiek van regeneratie met alkali. Het economische effect werd ter plekke al berekend.

Een ander praktisch punt is de verpakking en logistiek. Het is misschien een kleinigheid, maar het spreekt boekdelen over de houding. Vroeger zat hars in simpele zakjes die vaak kapot gingen. Tegenwoordig wordt vacuümverpakking steeds vaker toegepast in meerlaagse zakken met klep, waardoor de kans op vocht en oxidatie tijdens langdurig zeetransport sterk wordt verminderd. Dit is ook een innovatie, maar niet technologisch, maar productie en service. Het laat zien dat de fabrikant nadenkt over de echte levenscyclus van zijn product, en niet alleen over het moment van verzending vanuit het magazijn.

Casestudy en lessen uit mislukkingen

Ik wil graag één voorbeeld geven dat zowel de sterke punten als de risico's goed illustreert. Een van de polymeerproductiebedrijven werd geconfronteerd met de taak van diepe ontzilting van water voor technologische behoeften. Het was noodzakelijk om de elektrische geleidbaarheid terug te brengen tot een niveau van minder dan 0,1 µS/cm. Er werd gebruik gemaakt van een standaard tweestaps H-OH-schema. Het probleem was dat er periodiek een organische suspensie door de inlaat gleed, waardoor de sterk basische anionenwisselaar van de tweede trap snel werd vergiftigd.

Chinese partners (gewoon uit een omgeving dichtbijChengdu Yizhi Technologie Co.) stelden voor om de hars niet te veranderen, maar om het regeneratieschema te veranderen en een voorlopige beschermkolom toe te voegen met een speciale macroporeuze zwak basische anionenwisselaar die ze ontwikkelden, die werkte als een val voor organische stoffen en afzonderlijk werd geregenereerd. De hars zelf in deze wachtkolom was goedkoop maar effectief. De pilot werkte zes maanden en de hoofdlading sterke basishars behield de capaciteit op bijna 90% van de oorspronkelijke capaciteit. Het was een zeer kosteneffectieve oplossing.

En nu over de mislukking. Er was een project waarbij ze besloten geld te besparen en in de eerste fase een kationenwisselaar van Chinese makelij te plaatsen, aangegeven als analoog van Dowex HCR-S. Maar ze hielden geen rekening met één nuance: het bronwater had een constant hoog (hoewel binnen normaal) chloorgehalte. De hars bleek gevoelig voor oxidatie. Na 4 maanden daalde de uitwisselingscapaciteit met bijna 40%. Conclusie: innovatie gaat niet alleen over nieuwe producten, maar ook over een diep begrip van de toepassingsomstandigheden. Chinese fabrikanten verstrekken nu vaak zeer gedetailleerde datasheets met oxidantresistentiegrafieken, wat voorheen niet het geval was. U hoeft ze alleen maar aandachtig door te lezen en de voorwaarden ter plaatse niet te negeren.

Wat gaat er schuil achter het woord innovatie? Vaak - pragmatisme

Soms krijg je, als je naar de presentaties van nieuwe Chinese harsen kijkt, de indruk dat ze niet zozeer iets fundamenteel nieuws uitvinden vanuit het oogpunt van de polymeerchemie, maar eerder heel precies bestaande technologieën aanscherpen voor specifieke marktniches. Dit is hun belangrijkste innovatie: markt- en technologisch aanpassingsvermogen. In Rusland is er bijvoorbeeld een grote vraag naar oplossingen voor het moderniseren van oude Sovjet-ontziltingsfilters, waar beperkingen gelden op het gebied van grootte en hydraulica. De Chinezen wisten zich snel te oriënteren en bieden harsen met hoge capaciteit en verbeterde kinetiek aan, die in dezelfde kolommen kunnen worden gegoten, waardoor een verhoging van de productiviteit wordt verkregen zonder ijzer te vervangen.

Hun R&D is vaak gebaseerd op het feedbackprincipe: ingenieurs van locaties verzamelen gegevens over problemen, het laboratorium modelleert een oplossing en vervolgens wordt een pilotbatch gelanceerd, die op een echt object wordt getest. De cyclus is snel. Dit verschilt van de aanpak van westerse giganten, waar het ontwikkelen van een nieuw product een meerjarig en zeer kapitaalintensief proces is. In China kunnen binnen een jaar verschillende modificaties van dezelfde basishars voor verschillende pH- of temperatuurbereiken op de markt worden gebracht.

Dus als we pratenChina: Innovatie in ontziltingshars, Ik zou de nadruk leggen op systemen, toegepaste techniek. Dit is geen doorbraak in de fundamentele wetenschap (hoewel dit wel bestaat, maar minder vaak), maar eerder een vakkundige en snelle ontwikkeling van technologie naar een toestand die optimaal is voor een specifieke toepassing en prijssegment. En dit is hun kracht. Voor de eindgebruiker betekent dit vaak een adequater en toegankelijker hulpmiddel voor het oplossen van hun dagelijkse productietaken.

Vooruitkijkend: trends en beperkingen

Waar gaat dit heen? Afgaande op de laatste tentoonstellingen en technische artikelen (die overigens door Chinese experts nu steeds vaker en op een behoorlijk behoorlijk niveau publiceren), zijn de belangrijkste inspanningen gericht op drie gebieden. De eerste zijn hybride en multifunctionele harsen die tegelijkertijd ionen en organische stoffen kunnen verwijderen, of bijvoorbeeld de functies van een kationenwisselaar en een katalysator kunnen combineren. De tweede zijn slimme harsen met indicatoreigenschappen die van kleur veranderen wanneer ze opraken, waardoor visuele inspectie gemakkelijker wordt voor de operator. Ten derde, en dit is uiterst belangrijk, is de milieuvriendelijkheid van de productie en verwijdering van de harsen zelf.

De beperkingen zijn ook duidelijk. Ten eerste bestaat er nog steeds een zekere kloof in de kwaliteit van de grondstoffen voor de synthese van monomeren vergeleken met de beste westerse leveranciers. Dit beïnvloedt de zuiverheid en de stabiliteit op lange termijn van het granulaat. Ten tweede heeft de lokale technische ondersteuning buiten China, ondanks de vooruitgang, soms te lijden. Het sturen van een ingenieur om de installatie te auditen kan lastiger en tijdrovender zijn dan bij een Europese leverancier. Ten derde blijft er de kwestie van vertrouwen. Veel technologen in de post-Sovjet-wereld geven nog steeds de voorkeur aan wat door de jaren heen is bewezen, ook al ziet de nieuwe oplossing er op papier beter uit.

De uiteindelijke conclusie is, om zo te zeggen, vrij eenvoudig. Negeer de Chinese ontwikkelingen op dit gebiedionenuitwisselingsharsenvandaag betekent het opzettelijk beperken van uw arsenaal en mogelijk te veel betalen. Maar je moet hun keuze benaderen zonder enthousiast enthousiasme, maar oefenen met een koel hoofd: eis echte paspoorten met gegevens van onafhankelijke tests (niet die van je eigen laboratorium!), vraag referentielijsten aan voor projecten met vergelijkbare omstandigheden en zorg ervoor dat je pilottests uitvoert op je eigen water. Dit is de enige manier om echte innovatie te scheiden van marketingruis en de oplossing te vinden die jarenlang in uw specifieke kolommen zal werken. Zoals ze zeggen: vertrouw, maar verifieer - en deze regel werkt hier honderd procent.