China: PSA O2-installaties – markt en ecologie? 

Als mensen in China over PSA O2 praten, denken veel mensen meteen aan gigantische aantallen en explosieve groei. Maar in werkelijkheid zitten hier veel nuances achter die je niet in de rapporten zult zien. Vaak wordt over het hoofd gezien dat marktgroei alleen geen indicator is voor de volwassenheid van een technologie of, nog belangrijker, voor de werkelijke impact ervan op het milieu. Er was veel lawaai rond ?groen? waterstof en hernieuwbare energiebronnen, terwijl zuurstof-PSA-systemen in de schaduw bleven, hoewel hun rol bij het koolstofarm maken van de industrie geen klein probleem is.

Markt: niet alleen cijfers, maar ook de structuur van de vraag

Als je naar volumes kijkt, is China uiteraard koploper in productie en implementatiePSA O2-installaties. Maar het belangrijkste punt is wie ze koopt en waarom. Voorheen waren de metallurgie en de chemie de belangrijkste drijfveren, waarbij zuurstof eenvoudigweg als reagens in grote hoeveelheden nodig was. Nu verandert het beeld. Er komen steeds meer bestellingen van middelgrote ondernemingen, geen reuzen, maar bedrijven die de lokale productie moderniseren. Bijvoorbeeld kleine werkplaatsen voor glasverwerking of afvalwaterzuivering. Wat voor hen belangrijk is, is niet zozeer de absolute zuiverheid van O2 (tot 99,5%), maar wel de betrouwbaarheid en het bedieningsgemak. En hier beginnen de eerste valkuilen.

Veel lokale fabrikanten, vooral in de provincies, bieden nog steeds systemen aan die zijn gekopieerd van oude Sovjet- of vroege Duitse modellen. Ja, ze zijn goedkoper. Maar hun energie-efficiëntie laat veel te wensen over, en hun aanpassingsvermogen aan belastingschommelingen is zwak. Ooit raakten we hierdoor ook verbrand toen we probeerden een dergelijk systeem te installeren bij een elektronicaproductiebedrijf. Ze beloofden een zuiverheid van 93% bij een stabiel verbruik, maar in de praktijk daalde de zuurstofproductie tot 88% als de druk in het netwerk steeg, en liep het proces in de war. We moesten het besturingssysteem dringend verbeteren, wat extra kosten en stilstand met zich meebracht.

De trend is nu hybride oplossingen. Niet alleen drukwisseladsorptie, maar een combinatie met kortcyclische warmteloze regeneratie of zelfs elementen van membraantechnologieën in de voorbehandelingsfase. Hiermee kun je het energieverbruik met 15-20% verminderen, wat al een serieus argument is voor een klant die elk kilowattuur telt. Maar tot nu toe implementeren slechts weinigen dit. Waarom? Er is meer verfijning en begrip nodig van technologie, niet als een ‘black box’, maar als een proces. En de personeelsbezetting in de regio’s is een groot probleem.

Ecologisch effect: je moet anders tellen

Hier ligt de grootste kloof tussen verklaringen en praktijk. Vaak schrijven ze in presentaties: “PSA O2-installatie - een milieuvriendelijke oplossing?”. Formeel wel, vergeleken met cryogene installaties, die een enorm energieverbruik vergen. Maar de ecologische voetafdruk moet worden berekend vanaf de winning van grondstoffen tot aan de verwijdering. En in China is dat nog steeds lastig.

Neem bijvoorbeeld de moleculaire zeven van zeoliet, het hart van elk PSA-systeem. De meeste fabrikanten kopen ze in eigen land. De kwaliteit varieert, maar het belangrijkste is de hulpbron. Goedkope zeven verliezen al na 1,5-2 jaar intensief werk hun effectiviteit en zijn aan vervanging toe. Hoe zit het met recycling? Meestal gaat het gewoon naar een stortplaats, omdat het recyclen van speciale adsorbentia economisch niet rendabel is. Het blijkt dat we daarbij energie besparen, maar een probleem creëren met vast afval. Bij een van de projecten hebben we geprobeerd een on-site schermregeneratiesysteem te implementeren, samen met ingenieurs van Chengdu Yizhi Technology Co. Zij zijn bekwaam op het gebied van het ontwerpen van chemisch-technologische systemen. Het idee was niet alleen om te veranderen, maar om een ​​deel van de capaciteit te herstellen. Maar we werden geconfronteerd met het feit dat hiervoor een aparte lijn met reagentia nodig is, en dit bemoeilijkt de bediening voor het fabriekspersoneel. Het project werd bevroren, hoewel het technisch haalbaar was.

Een ander aspect is indirecte beïnvloeding.PSA O2vaak gebruikt om lucht te verrijken bij oxidatieprocessen, zoals afvalwaterzuivering of afvalverbranding. Een hogere zuurstofconcentratie verhoogt de verbrandingsefficiëntie en vermindert de uitstoot van onverbrande koolwaterstoffen en dioxines. Dit is een echt pluspunt. Maar als de installatie instabiel is en zuurstof in vlagen aanvoert, fluctueert de temperatuur in de oven en kunnen er juist schadelijkere bijproducten ontstaan. Ik heb een dergelijke situatie gezien bij een afvalverbrandingsinstallatie in de provincie Sichuan. We moesten het O2-toevoercontrolealgoritme volledig opnieuw configureren om het te synchroniseren met het laden van afval.

Technologische subtiliteiten: waar de echte problemen liggen

In theorie is alles soepel: lucht -> compressor -> droger -> adsorbers -> productiezuurstof. In de praktijk is elke pijl potentiële hoofdpijn. Compressoren bijvoorbeeld. Chinese fabrikanten besparen er vaak op door eenheden te installeren met een lage onderhoudbaarheid. Trillingen, oververhitting - en nu komen stof en olie in de adsorbers en doden de zeven. Wij raden klanten nu altijd aan om een ​​extra filtersysteem te installeren, ook als dit niet in de basisconfiguratie is inbegrepen. In het begin duurder, maar verlengt de levensduur aanzienlijk.

De adsorbers zelf. Het ontwerp lijkt eenvoudig: een cilinder gevuld met een zeef. Maar veel hangt af van de kwaliteit van de lassen en interne verdelers. Er zijn gevallen geweest waarin, als gevolg van microscheuren bij het lassen, een "kortsluiting" optrad. stromen, en de zuurstofzuiverheid kwam niet boven de 90% uit. Het zoeken naar zo’n storing is hels werk. We moeten de kolommen één voor één uitschakelen en druktesten uitvoeren.

Besturingssysteem. Hier is vooruitgang merkbaar. Vroeger waren er eenvoudige PLC's met basislogica. Tegenwoordig worden er steeds vaker systemen geïnstalleerd die zich kunnen aanpassen aan veranderingen in de luchtvochtigheid en temperatuur van de binnenkomende lucht en de belasting kunnen voorspellen. Maar nogmaals, dit zit in de installaties van het hogere prijssegment. Voor de massamarkt blijft het management vaak de zwakke schakel. Het personeel is niet opgeleid, de interface is onbegrijpelijk en als gevolg daarvan werkt het systeem niet in de optimale modus, maar in de modus die “op de een of andere manier geconfigureerd en niet aangeraakt was?”.

De rol van ontwerpinstituten en integrators

De situatie hier is interessant. De markt is verdeeld in degenen die 'ijzer' verkopen. (kant-en-klare installaties) en degenen die kant-en-klare oplossingen verkopen. Deze laatste winnen in de regel op de lange termijn omdat ze het systeem kunnen optimaliseren voor een specifiek klantproces. Dergelijke bedrijven zijn bijvoorbeeldChengdu Yizhi Technologie Co.(website:https://www.yzkjhx.ru). Dit is niet zomaar een verkoper van apparatuur, maar een ontwerpinstituut opgericht op basis van een chemisch technologiebedrijf. Hun aanpak is vaak anders: ze analyseren eerst de procescyclus van de klant diepgaand en stellen vervolgens een PSA-configuratie voor. Soms ontmoedigen ze zelfs overtollig vermogen of bevelen ze juist redundantie aan.

Hun ervaring, net als die van ons, leert dat het succes van een project voor 40% afhangt van een vakkundig onderzoek voorafgaand aan het project. Een van hun gevallen is integratiePSA O2-installatiein een productie-installatie voor ethyleenoxide. Niet alleen reinheid was daarbij van cruciaal belang, maar ook de stabiliteit van de toevoerdruk met een nauwkeurigheid van 0,1 bar. De standaardinstallatie voorzag hierin niet. Samen moesten we een op maat gemaakt systeem van buffertanks en nauwkeurige regeling ontwikkelen, waardoor we het praktisch ‘aan elkaar konden naaien’. aan de bestaande reactor. We hebben een aantal maanden gewerkt, maar het resultaat was de moeite waard: de productopbrengst nam toe en de hoeveelheid afval nam af.

Bedrijven als Yizhi fungeren vaak als brug tussen academische ontwikkelingen (zoals nieuwe zeolietformuleringen van universiteiten) en de industrie. Ze hebben een hulpmiddel voor het testen van nieuwe oplossingen in pilotprojecten. Maar ze hebben ook te maken met conservatisme van klanten. Veel bedrijfsmanagers geven de voorkeur aan een oplossing die zich al tientallen jaren heeft bewezen, zij het minder effectief, dan risico's te nemen met een innovatie, zelfs als deze besparingen belooft.

Een blik in de toekomst: wat zal de markt als volgende bewegen?

Ik denk dat de komende vijf jaar door twee factoren zullen worden bepaald. De eerste is de aanscherping van de milieunormen, niet op het niveau van de emissies, maar op het niveau van het verbruik van hulpbronnen (energie, water, grondstoffen). Dit zal ons dwingen de levenscyclus van installaties te heroverwegen. De tweede is digitalisering. Niet alleen voor de show, maar echte online monitoring met voorspellende analyses. Stel je voor dat het systeem zelf waarschuwt dat na 200 bedrijfsuren de adsorptie-efficiëntie in kolom A met 5% zal dalen, en een onderhoudsplan voorstelt.

Er zijn al oplossingen in opkomst waarbij gegevens van installatiesensoren in de cloud worden verzameld en geanalyseerd met behulp van machine learning-algoritmen. Hierdoor kunt u afwijkingen detecteren die een menselijke operator eenvoudigweg niet zou opmerken. Maar dit wordt langzaam geïmplementeerd, opnieuw vanwege de kosten en het wantrouwen in dergelijke technologieën.

En nog een laatste ding. Vergeet alternatieven niet.PSA-technologie- geen wondermiddel. Voor zeer grote volumes en hoge zuiverheden is cryogene destillatie nog steeds gunstig. Voor kleine volumes en gemiddelde zuiverheden beginnen membraansystemen te worden gebruikt. De toekomst ligt hoogstwaarschijnlijk in hybriden, waarbij PSA een van de stappen zal zijn, en niet het enige proces. De taak van ingenieurs en integratorbedrijven is niet alleen het verkopen van installaties, maar het selecteren van de optimale technologische route voor elke specifieke taak. En hier zal de ervaring zoals die is opgedaan bij Chengdu Yizhi Technology Co., waar het maatschappelijk kapitaal van 120 miljoen yuan het bedrijf in staat stelt complexe complexe projecten aan te pakken, steeds meer gewaardeerd worden. We hebben het tenslotte niet over de apparatuurmarkt, maar over de markt voor efficiënte en milieuvriendelijke industriële oplossingen.