China: innovaties op het gebied van zuurstofgebruik? 

Wanneer hoor je over ‘zuurstofverbruik’? in China is het eerste waar velen aan denken waarschijnlijk enorme metallurgische fabrieken en hun beeldschermen. Maar als je dieper graaft, vooral in de afgelopen tien jaar, wordt het beeld veel interessanter en... rommeliger. Het gaat niet langer alleen maar om ‘terugkeren’? zuurstof uit uitlaatgassen, maar over het optimaal laten werken van deze stroom, en zelfs met minimale verliezen. En hier begint het moeilijkste deel – niet zozeer in theorie, maar in de praktijk, op het veld.

Van ?ijzer? standaard voor flexibele oplossingen

Traditioneel is het leeuwendeel van de zuurstofgebruikstechnologieën gekoppeld aan ferrometallurgie. Convertergas, hoogovengas: de concentraties daar zijn min of meer voorspelbaar, en de schema's worden al tientallen jaren uitgewerkt. Maar de Chinese markt, vooral na al deze “groene?” initiatieven, begonnen oplossingen te eisen voor meer grillige stromen. In de chemische industrie bijvoorbeeld, waar één stroom zuurstof, stikstof en een heleboel onzuiverheden kan bevatten die de katalysatoren ‘opeten’? over een week.

Ik herinner me een project in een van de fabrieken in Sichuan: ze probeerden een standaard drukcyclus-adsorptie-eenheid (PSA) aan te passen voor het zuiveren van gassen uit de productie van ammoniak. Op papier klopte alles: er werd zuurstof onttrokken, de zuiverheid aan de uitgang was 95%. Maar in feite waren de drukschommelingen in de initiële stroom zodanig dat de silicageladsorbentia driemaal vaker moesten worden vervangen dan verwacht. De economie van het hele project hing aan een zijden draadje. Dit was een goede les: kant-en-klare oplossingen uit het Westen wortelen niet altijd zonder serieuze, ik zou zeggen, gerichte aanpassingen.

Het was hier dat de lokale bevolking begon te verschijneninnovatie. Geen luide ontdekkingen, maar eerder een technische “verfijning”. Ze begonnen bijvoorbeeld te experimenteren met hybride systemen: membraanvoorscheiding plus adsorptie. Het membraan nam de grootste last van schommelingen in de samenstelling op zich, en de PSA-eenheid zorgde voor zuiverheid. Lawaaierig, vereist meer ruimte, maar uiteindelijk stabiliteit. Deze dingen halen zelden de patentbeoordelingen, maar het zijn wel de zaken die bepalen of een fabriek 8.000 uur per jaar zal draaien of elke zes maanden gerepareerd moet worden.

Dips als gegevensbron

Je kunt niet over innovatie praten zonder te praten over wat niet werkte. Een van de meest illustratieve gevallen die door iedereen in kleine kring wordt gehoord, is een poging om technologieën op grote schaal te implementeren.zuurstofgebruikin kleine biogasverwerkingsinstallaties. Het idee was prachtig: zuurstof extraheren om de lucht in aerobe behandelingsreactoren te verrijken, waardoor de efficiëntie ervan toeneemt.

Maar we liepen tegen een schaalprobleem aan. Apparatuur die zuinig was voor een grote metallurgische fabriek, bleek goud waard voor een biogasstation met een capaciteit van 5.000 kubieke meter per dag. Plus - grondstoffen. Biogas is onstabiel qua samenstelling, vandaag is waterstofsulfide 200 ppm, morgen – 2000. Membranen en adsorbentia faalden snel. Ik heb verschillende van dergelijke verlaten installaties gezien - roestend aan de rand van bedrijven, als een monument voor onjuiste berekeningen.

Hieruit ontstond echter een andere richting: modulaire containeroplossingen. Niet universeel, maar op maat gemaakt voor een specifiek type verontreinigende stof en concentratiebereik. Dit komt dichter in de buurt van een ‘turnkey’-aanpak, maar met een belangrijke nuance: engineers monitoren eerst uw gas een maand lang en bieden dan een configuratie aan. Het is in het begin duurder, maar het bespaart je later een ramp. Bedrijven vinden het leukChengdu Yizhi Technologie Co.(Hun website isyzkjhx.ru) slechts een van degenen die dit pad hebben gevolgd. Ze verkopen niet alleen installaties, maar positioneren zichzelf als een ontwerpinstituut (zoals aangegeven in hun beschrijving: een ontwerpinstituut opgericht door Huaxi Technology), wat diepgaande analyses impliceert voordat ze iets aanbieden.

De rol van digitalisering: geen wondermiddel, maar een hulpmiddel

Nu is het in de mode om te praten over ?Industrie 4.0? en digitale tweelingen in gasscheiding. In China werd deze trend ook opgepikt. Maar in de praktijk komt alles neer op sensoren en algoritmen die met ‘vuile’ kunnen werken. gegevens. Een recyclingfaciliteit is geen laboratorium; er zijn trillingen, stof en temperatuurveranderingen.

Bij een van de nieuwe installaties voor het zuiveren van zuurstofhoudende staartgassen in een polysiliciumfabriek probeerden we een voorspellend analysesysteem te implementeren. Sensoren bewaakten de druk, temperatuur en samenstelling aan de inlaat en uitlaat. Het AI-model moest een daling van de efficiëntie van het adsorbens voorspellen. In theorie, om het niet volgens een schema te veranderen, maar volgens de werkelijke toestand, waardoor middelen worden bespaard.

Maar het model ‘struikelde’ voortdurend over plotselinge vrijgave van onzuiverheden als gevolg van de instabiliteit van de hoofdproductie. We moesten het niet trainen op basis van ideale gegevens, maar op echte gegevens, met ruis en artefacten. Het resultaat is iets tussen een slim systeem en een ervaren operator die “voelt”? installatie. Nu werkt het, maar het economische effect is nog steeds moeilijk in te schatten; het is te nieuw. Maar de aanpak zelf – het creëren van algoritmen voor echte, niet ideale omstandigheden – is naar mijn mening de essentie van lokaleinnovatie.

Materialen zijn het knelpunt

Het komt allemaal neer op materialen. Je kunt een ingenieus schema bedenken, maar als er geen adsorbens is dat de impact van een specifieke onzuiverheid kan weerstaan, of een membraan dat bestand is tegen weekmakers in de stroming, is het project gedoemd. China zet hier flink in op zijn eigen ontwikkelingen.

Koolstofmoleculaire zeven (CMS) voor het scheiden van zuurstof uit de lucht zijn bijvoorbeeld een traditionele niche voor verschillende wereldreuzen. Maar lokale fabrikanten ontwikkelen actief hun lijnen en proberen de selectiviteit bij hoge luchtvochtigheid te verbeteren - dit is van cruciaal belang voor onze zuidelijke regio's. Ik zag rapporten over tests van nieuwe CMS uit een laboratorium in Chengdu - hun weerstand tegen waterdamp is 15-20% hoger dan die van geïmporteerde analogen, maar tegelijkertijd is de adsorptiekinetiek iets lager. De ingenieur moet kiezen: wat belangrijker is voor een bepaald proces: stabiliteit of snelheid.

Hetzelfde met membranen. Geïmporteerde polyimidemembranen scheiden zuurstof en stikstof perfect van elkaar, maar het zijn ‘bange’ organische dampen. Ontwikkelingen op het gebied van mixed matrix membranen, waarbij anorganische nanodeeltjes in de polymeerbasis worden geïntroduceerd, proberen dit probleem op te lossen. Voorlopig zijn dit laboratoriummonsters, maar verschillende proefinstallaties bij chemische fabrieken testen dergelijke modules al. Als ze een jaar of twee overleven in een agressieve omgeving, zal het een doorbraak zijn.

Economie versus ecologie: waar ligt de balans?

Uiteindelijk iederinnovatie op het gebied van zuurstofgebruikkomt neer op geld. De emissienormen van de staat worden strenger, de boetes stijgen - dit is de drijfveer. Maar de apparatuur zelf moet zichzelf terugbetalen, anders wordt deze alleen onder druk van de toezichthouder gekocht en werkt deze op halve capaciteit.

Nu is de trend om te zoeken naar secundaire voordelen. Zuurstof verbruikt? Geweldig. Maar is het mogelijk om het niet alleen terug te brengen naar het proces, maar ook te verkopen aan een naburige fabriek die technische zuurstof nodig heeft? Of gebruiken om ozon te produceren voor de behandeling van afvalwater in dezelfde fabriek? Dit vereist complexe logistiek en regelingen, maar dergelijke microclusters beginnen op industrieparken te verschijnen.

Bedrijven zoals de genoemdeChengdu Yizhi Technologie Co., met hun projectmatige aanpak, fungeren vaak als integrator in dergelijke regelingen. Hun rol is niet alleen het installeren van de installatie, maar het doorrekenen van de hele keten: van gasanalyse tot mogelijke verbruikers van het geselecteerde product. Dit is het volgende niveau: het beheren van hulpbronnenstromen op districts- of parkniveau. Het maatschappelijk kapitaal van 120 miljoen yuan, zoals vermeld in hun gegevens, duidt op serieuze ambities in deze richting.

Vooruitkijken: wat nu?

Waar gaat dit allemaal heen? Ik denk dat we nog meer specialisatie zullen zien. Er zal geen enkele “Chinese technologie voor het gebruik van zuurstof” bestaan. Er zal een reeks modules, materialen en digitale diensten zijn die zullen worden gecombineerd voor een absoluut specifieke taak: voor de metallurgie - sommige bundels, voor fijnchemicaliën - andere, voor biogas - andere.

De sleutel zal niet de efficiëntie van de installatie onder ideale omstandigheden zijn, maar de ‘overleefbaarheid’ ervan. en aanpassingsvermogen in de praktijk. En, belangrijker nog, het vermogen om in de circulaire economie van de onderneming te passen. Innovatie zal niet zozeer voortkomen uit de fundamentele ontdekking van een nieuw scheidingsprincipe, maar uit het vermogen om een ​​werkende puzzel samen te stellen uit bestaande technologieën, en deze ‘op te pleisteren’. aanpassen aan de lokale omstandigheden.

Als ik daarom vraag naar innovatie in China op dit gebied, zou ik het niet hebben over baanbrekende artikelen in tijdschriften, maar over duizenden technische rapporten, testbanken en, ja, soms mislukte lanceringen, die samen die zeer praktische ervaring opleveren. Ervaring die ons in staat stelt om over meer te praten dan alleen kopiëren.