?China: innovaties in PSA-technologie voor het milieu?? 

China: innovaties in PSA-technologie voor het milieu

Als ze erover pratenPSA-technologiein China stellen velen zich onmiddellijk gigantische petrochemische installaties voor. Maar de echte innovatie ligt nu in de aanpassing ervan aan milieuproblemen, en er zijn hier veel nuances die niet in rapporten zijn vastgelegd.

Van klassieke sorptie tot een milieuinstrument

KlassiekPSA(drukwisseladsorptie) wordt al tientallen jaren gebruikt om zuivere waterstof of zuurstof te produceren. De essentie is het cyclische proces van adsorptie en desorptie op zeolieten of moleculaire koolstofzeven. Maar ongeveer tien jaar geleden begon in China een sterke trend naar een groenere industrie. En toen bleek dat dezelfde technologie, maar met een andere benadering van het ontwerp van adsorbers en de selectie van adsorbentia, totaal verschillende problemen kan oplossen.

Bijvoorbeeld het afvangen en terugwinnen van vluchtige organische stoffen (VOS) uit productiefaciliteiten. Verbrand het niet alleen, maar breng het terug naar het proces. Of het reinigen van biogas uit CO2 om vermarktbaar methaan te produceren. Dit vereiste een herziening van veel canonieke parameters. Cyclussnelheid, drukval, zelfs de vorm van de kleppen: alles moest opnieuw worden berekend voor vuile en natte stromen, en niet voor gezuiverd aardgas.

Het eerste benzeendampterugwinningsproject dat ik tegenkwam in een fabriek mislukte bijna vanwege condensatie. Klassiek zeoliet verstopt binnen een week. De oplossing werd gevonden in een gecombineerde laag adsorbens: eerst neemt een meer hydrofoob materiaal vocht weg, daarna werkt een gespecialiseerd sorptiemiddel op de doelcomponenten. Maar dit verhoogde de kapitaalkosten en de klant was aanvankelijk geschokt. Het duurde lang om de terugverdientijd te berekenen vanwege het retourneren van het product.

Belangrijkste uitdagingen: geen theorie, maar veldomstandigheden

Het grootste probleem op milieugebiedPSA— instabiliteit van de inputstroom. In dezelfde fabriek voor de terugwinning van oplosmiddelen kan de concentratie aanzienlijk stijgen, afhankelijk van de modus van de hoofdleiding. En de automatisering, geconfigureerd voor een stabiele stroom, begint te falen. Frequent schakelen van kleppen leidt tot slijtage ervan. In een van de fabrieken in de provincie Jiangsu hebben we een systeem geïnstalleerd met een back-up-adsorptielijn en een flexibelere besturingslogica die de trend analyseert in plaats van de momentane waarde. Maar dit is uiteraard duurder.

Een ander punt is het energieverbruik. Klassieke PSA voor lucht is energie-intensief vanwege compressie. Bij milieutoepassingen kunnen lagedrukventilatoren vaak worden gebruikt als de hydraulica goed is ontworpen. Maar hier is een nauwkeurige berekening nodig, anders zal adsorptie niet effectief zijn. Een van onze partnersChengdu Yizhi Technologie Co.(Hun website ishttps://www.yzkjhx.ru), is gespecialiseerd in dergelijke technische oplossingen. Zij verkopen niet alleen installaties, maar verzorgen de volledige cyclus van audit tot inbedrijfstelling. Dit is belangrijk omdat het project zonder een diepgaande analyse van de brongegevens gedoemd is te mislukken.

Trouwens, ongeveerChengdu Yizhi Technologie Co.. Het is een ontwerpinstituut opgericht door Chengdu Huaxi Chemical Technology Co., Ltd. in 2013. Met een maatschappelijk kapitaal van 120 miljoen yuan kunnen ze serieuze R&D betalen. Ik zag hun proeffabriek voor het zuiveren van cokesovengas in een staalfabriek. Er was een interessant schema met voorkoeling en drogen, waardoor de levensduur van het hoofdadsorbens aanzienlijk werd verlengd. Maar ze erkenden ook dat de selectie van een adsorptiepaar voor zulke agressieve omgevingen altijd een compromis is tussen capaciteit en duurzaamheid.

Case: biogas en de fijne kneepjes van de economie

Een zeer indicatieve richting is de modernisering van biogasstations. Het standaardschema is verbranding in een warmtekrachtcentrale. Maar als je biogas reinigt van 40% CO2 en zwavelverbindingen, krijg je biomethaan, dat in het netwerk kan worden gepompt of als motorbrandstof kan worden gebruikt. De economie verandert dramatisch.

We werkten aan een project in Shandong. Het doel is om de calorische waarde van het gas te verhogen. GebruiktPSA-technologiegebaseerd op gemodificeerde koolstofmoleculaire zeven. De grootste moeilijkheid zat niet eens in de technologie, maar in de grondstoffen: de samenstelling van de mest veranderde per seizoen, wat de concentratie waterstofsulfide beïnvloedde. Het was noodzakelijk om een ​​extra zuiveringsstap te integreren op basis van chemisorptie vóór PSA. Dit verhoogde de bedrijfskosten, maar beschermde het dure adsorbens.

Het meest interessante begon in de opstartfase. Zuurstofsensoren vertoonden fantoompieken, het systeem crashte. Het bleek dat het probleem in de microporiën van het nieuwe adsorbens zat, die tijdens de regeneratie wat lucht opvingen. We hebben besloten de zuiveringsprocedure te wijzigen. Je kunt zulke kleine dingen niet in het installatiepaspoort schrijven; ze worden alleen op het werk geleerd.

Materialen zijn belangrijk: niet alleen zeolieten

Publicaties richten zich vaak op zeolieten. Maar in echte milieuprojecten worden steeds vaker hybride adsorbentia en metaal-organische framestructuren (MOF's) gebruikt. Hun capaciteit voor bepaalde specifieke verontreinigende stoffen, zoals mercaptanen, is vele malen groter.

Maar er is een nuance: kosten en stabiliteit. MOF's kunnen gevoelig zijn voor de aanwezigheid van waterdamp. Op een van de seminars sprak een vertegenwoordiger van een academisch instituut over een nieuw composietmateriaal op basis van een grafeenmatrix. Het klonk indrukwekkend, maar toen we vroegen om monsters om te testen in reële omstandigheden (met stof en aerosolen), bleek dat de levensduur ervan onder cyclische belasting nog niet was onderzocht. Innovatie in het laboratorium en op de werkvloer zijn twee heel verschillende dingen.

Daarom gaan veel technische bedrijven, waaronder de genoemde Yizhi Technology, door met het creëren van hun eigen gepatenteerde adsorbenssamenstellingen. Ze zijn niet altijd revolutionair, maar ze worden getest op stabiliteit op de lange termijn. Hun website is overigens een goede bron om de huidige trends in applicaties te begrijpen.PSAin Azië.

Kijkend naar de toekomst: integratie en digitaal

De volgende stap die ik zie is de integratie van PSA-installaties in de algemene digitale contour van de onderneming. Niet zomaar een autonome eenheid, maar een systeem dat gegevens ontvangt over geplande stilleggingen van de hoofdproductie, de samenstelling van grondstoffen voorspelt en de cyclus daarvan vooraf optimaliseert.

Als bijvoorbeeld bekend is dat er morgen een grondstof met een ander onzuiverheidsgehalte aan de lijn wordt geleverd, kan de installatie de adsorptiecyclustijd vooraf aanpassen. Dit verhoogt zowel de efficiëntie als de levensduur van het adsorbens. Er zijn al dit soort proefprojecten, maar de massale implementatie wordt belemmerd door de onvoorbereidheid van de infrastructuur bij veel oude fabrieken.

Een andere veelbelovende richting is de miniaturisering van gedistribueerde bronnen van vervuiling. Geen grote fabriek, maar veel kleine werkplaatsen. Hier hebben we compacte, bijna modulaire PSA-oplossingen nodig. Hieraan wordt gewerkt, maar de belangrijkste barrière zijn de kosten van de productie van kleinschalige, uiterst nauwkeurige apparatuur, zoals een kleppenblok.

Kortom, innovatie inPSA-technologieënvoor de ecologie in China gaat het niet om baanbrekende ontdekkingen, maar om nauwgezette aanpassing, technisch vernuft en de bereidheid om voor elke specifieke, vaak onvolmaakte stroom naar niet-standaardoplossingen te zoeken. En het is in dit alledaagse werk dat het echte effect op het milieu ontstaat.