China: vooruitzichten voor PSA-technologie? 

Als mensen in China over PSA praten, denken velen onmiddellijk aan enorme installaties voor het scheiden van lucht in zuurstof en stikstof. Dit is natuurlijk de basis, maar als je dieper graaft, wordt het beeld veel interessanter en... verwarrender. Wat vaak over het hoofd wordt gezien, is de technologie zelfdrukwisselingsadsorptie- dit is geen monoliet, maar een hele reeks oplossingen, en de toepasbaarheid ervan hangt hier sterk af van duizend kleine nuances: van de elektriciteitskosten in een bepaalde provincie tot de kwaliteit van het lokale sorptiemiddel en zelfs van de mentaliteit van het bedienend personeel in de fabriek. Ik zal proberen het uit te zoeken op basis van wat ik zelf heb gezien.

Niet alleen lucht: waar PSA al werkt en het plafond raakt

Ja, zuurstof- en stikstofinstallaties zijn het brood en de boter van veel technische bedrijven. Maar neem je bijvoorbeeld waterstof af op een raffinaderij, dan is er vaak sprake van felle concurrentie met membraanmethoden. PSA wint op het gebied van productzuiverheid, dat is een feit. Maar ik heb projecten gezien waarbij ze, uit een verlangen om te besparen op kapitaalkosten, membranen installeerden en vervolgens jarenlang leden onder de instabiliteit van de samenstelling van het gas aan de uitlaat. Achterkant -PSA-installatiesvoor waterstof vereisen ze een zeer hoogwaardige voorzuivering, de geringste doorbraak van CO of zwavelverbindingen - en het sorptiemiddel kan worden weggegooid. China heeft hiermee leren omgaan, maar de kosten van zo’n sandwich aan voorbereidende stappen en de PSA zelf schrikken klanten soms af.

Een van de meest kansrijke gebieden is naar mijn mening de zuivering van biogas en stortgas tot natuurlijke kwaliteit (biomethaan). Hier is de technologiedrukwisselingsadsorptievrijwel ongeëvenaard in termen van evenwicht tussen betrouwbaarheid en bedrijfskosten. Maar er zijn ook genoeg valkuilen. De samenstelling van grondstoffen kan enorm fluctueren, vooral op stortplaatsen. Standaard ontwerpoplossingen werken vaak niet; Aanpassing ter plaatse is noodzakelijk. Ik herinner me een verhaal bij een project in Sichuan: ingenieurs zetten een standaard adsorptiecyclus op en het zuurstofgehalte in de grondstof bleek hoger dan berekend. Als gevolg hiervan moesten we de controller onmiddellijk herprogrammeren en de volgorde van de kleppen wijzigen om het risico te vermijden dat er zich een explosief mengsel in de kolommen zou vormen. Kleinigheid? Nee, dit is precies de praktijk die niet in de leerboeken staat.

Maar bij het afvangen van CO2 uit rookgassen (post-combustion capture) is de situatie dubbelzinnig. Het energieverbruik voor de regeneratie van sorptiemiddelen is enorm. Er zijn veel onderzoeken en proefprojecten, maar als het om industriële schaal en economie gaat, ebt het enthousiasme vaak weg. Tot nu toe is dit meer een gebied van overheidsopdrachten en demonstratieprojecten dan een commercieel haalbare oplossing. Hoewel Chinese bedrijven zoalsChengdu Yizhi Technologie Co.(dit is een ontwerpinstituut opgericht door Huaxi Technology) voert actief onderzoek en ontwikkeling in deze richting uit en probeert het energieverbruik te verminderen door middel van hybride cycli en nieuwe materialen.

Absorptiemiddelen: het hart van het systeem en het slagveld

Alles hangt van hen af. Voorheen waren we sterk afhankelijk van import, vooral van specifieke soorten zeolieten. Nu is de situatie aan het veranderen. Chinese fabrikanten zijn begonnen met de productie van behoorlijk concurrerende zeolieten en actieve kool. Maar het probleem is anders: de stabiliteit van de partijen. Je hebt één batch gekocht - het werkt perfect. Zes maanden later koopt u meer bij dezelfde leverancier - en de problemen beginnen met de vochtcapaciteit of sterkte van de korrels. Dit is een nachtmerrie voor een ingenieursbureau. Je moet ofwel de acceptatie tot het uiterste beperken, ofwel een grotere productiviteitsmarge in projecten stoppen, wat de economie raakt.

Het is interessant om de introductie te zien van nieuwe materialen zoals MOF's (metaalorganische raamwerken). In laboratoria laten ze fantastische resultaten zien op het gebied van selectiviteit. Maar als het gaat om de prijs per kilogram en de stabiliteit van de omstandigheden van een echte processtroom (met waterdamp, met onzuiverheden), verdampt alle fantasie ergens. Ik denk dat het nog vijf tot zeven jaar zal duren voordat we ze in commerciële installaties zullen zien, nichetoepassingen nog afgezien. Voorlopig is het een meer pragmatische weg om ons te concentreren op het verbeteren van traditionele zeolieten.

Hier is het verschil in aanpak duidelijk zichtbaar. Grote overheidsinstellingen jagen op baanbrekende artikelen in tijdschriften. En beoefenaars van bedrijven zoals het genoemdeChengdu Yizhi-technologie, houden zich vaak bezig met een nauwgezette optimalisatie van precies die sorptiemiddelen die voorhanden zijn. Soms geeft een kleine verandering in het regeneratieproces (temperatuur, spoeldruk) een verhoging van de efficiëntie met enkele procenten. Dit klinkt misschien niet als een groot probleem, maar voor een klant wiens installatie 24/7 in bedrijf is, vertalen dergelijke besparingen op energiebronnen in de loop van een jaar zich in enorme bedragen.

Controle en automatisering: waar echte efficiëntie ligt

Je kunt kolommen samenstellen uit het duurste staal en ze vullen met het beste sorptiemiddel, maar als het besturingssysteem dom is, gaat alle efficiëntie verloren. Het klassieke probleem is het werken met een belasting die niet aan het ontwerp voldoet. Laten we zeggen dat een fabriek is ontworpen voor 1000 nm3/u, maar voor de productie zijn er 800 of 1200 nm3/uur nodig. Een rigide, niet-adaptieve PSA-cyclus zal ofwel overmatig energie verbruiken, ofwel te weinig product produceren. Moderne systemen met voorspellende besturingsalgoritmen en zachte cyclusregeling zijn een must-have. Maar ze kosten dienovereenkomstig.

In China is er inmiddels een sterke trend richting digitalisering en slimme fabrieken. Dit stimuleert de ontwikkeling van dit specifieke segment. Er verschijnen lokale fabrikanten van controllers en software die oplossingen aanbieden die goedkoper zijn dan Siemens of Rockwell, maar wel van een volledig adequaat niveau. Het risico zit uiteraard in de betrouwbaarheid. Op een van de locaties in Shandong werd een experimenteel besturingssysteem van een lokale leverancier geïnstalleerd. Alles ging goed totdat er een stroompiek in het netwerk was. De controller liep vast en kon de kleppenreeks niet opnieuw starten. Ik moest overschakelen naar handmatige bediening, bijna een dag downtime. Hierna eiste de klant de teruggave van de bewezen geïmporteerde vulling. De balans tussen innovatie en betrouwbaarheid is altijd delicaat.

Een ander punt is monitoring en diagnostiek op afstand. Dit is niet langer een luxe, maar een noodzaak voor dienstverlening. Door in realtime een drukval in een kolom of een verandering in de samenstelling van het product aan de uitlaat te zien, kunt u een ernstig ongeval voorkomen. Veel Chinese ingenieursbedrijven, waaronderYizhi-technologie, bieden dergelijke diensten nu aan als onderdeel van het contract. Dit vergroot het vertrouwen van de klant aanzienlijk.

Economie en politiek: niet voor de hand liggende drijfveren

De vooruitzichten van elke technologie zijn afhankelijk van geld. De situatie met PSA is interessant. Aan de ene kant is dit een volwassen technologie waarbij het moeilijk is een doorbraak te bewerkstelligen en de kapitaalkosten dramatisch te verlagen. Aan de andere kant zijn de exploitatiekosten sterk afhankelijk van de elektriciteitsprijs. In China variëren de industriële tarieven van regio tot regio. Op sommige plaatsen kan PSA voor het verkrijgen van stikstof winstgevender zijn dan het kopen van vloeibare stikstof, maar op andere plaatsen is dit misschien niet het geval. Voor elk specifiek geval is een zeer gedetailleerde berekening nodig.

Het milieubeleid is een krachtige motor. De aanscherping van de emissienormen, vooral in de chemische en metallurgische industrie, dwingt ons te zoeken naar effectieve methoden voor het zuiveren van afgassen. Dit is waar PSA, vooral in combinatie met andere methoden, een tweede kans krijgt. Bijvoorbeeld de afvang van vluchtige organische stoffen (VOS) en de daaropvolgende terugwinning ervan. Niet de meest massale markt, maar stabiel en groeiend.

Vervanging van import. Deze trend, die zich de afgelopen jaren heeft versterkt, speelt lokale ontwikkelaars en fabrikanten van apparatuur in de kaart. Staatsbedrijven en grote particuliere bedrijven overwegen nu vaker lokale aannemers. Dit geeft bedrijven met serieuze ervaring, zoalsChengdu Yizhi Technologie Co., Ltd.(het toegestane kapitaal bedraagt 120 miljoen yuan - een cijfer dat spreekt van serieuze bedoelingen), het vermogen om complexere en grootschaligere projecten uit te voeren en die onschatbare praktische ervaring op te doen, die vervolgens een leverancier van apparatuur onderscheidt van een echte technologiepartner.

Vooruitblikkend: integratie, hybriden en niches

Ik zie geen toekomst voor PSA als geïsoleerde technologie. Het potentieel ervan ligt in integratie. Hybride schema's: PSA + membranen, PSA + cryogene middelen, PSA + katalytische processen. Bijvoorbeeld voorlopige grove scheiding op membranen gevolgd door fijne zuivering op PSA. Hierdoor kan een optimaal evenwicht tussen kosten en efficiëntie worden bereikt. Het snijvlak van de techniek werkt nu aan dergelijke oplossingen.

Een andere richting is miniaturisatie en modulariteit. Geen gigantische fabrieksinstallaties, maar compacte skidmodules voor gedistribueerde gasproductie. Bijvoorbeeld voor de elektronica-industrie of voor de kleine voedselproductie. De vereisten voor betrouwbaarheid en netheid zijn hier onbetaalbaar, maar de prijs van het probleem maakt het gebruik van geavanceerdere oplossingen mogelijk.

Als gevolg daarvan zie ik de vooruitzichten voor PSA in China niet in de vorm van een revolutie, maar in de evolutie. De technologie zal dieper wortel schieten in de industrie, maar niet zozeer door nieuwe spraakmakende ontdekkingen, maar door geleidelijke, stapsgewijze verbeteringen in elk onderdeel: sorptiemiddelen, kleppen, regelalgoritmen, en – wat uiterst belangrijk is – door de accumulatie van diepgaande toegepaste ervaring. Ervaring die ons in staat stelt de installatie niet alleen te verkopen, maar deze te integreren in de technologische keten van de klant, zodat deze stabiel, economisch en zonder verrassingen functioneert. Dit is precies waarop de reputatie van bedrijven die morgen op deze markt zullen blijven, is gebouwd.