Cina: innovazioni nell’utilizzo dell’ossigeno? 

Quando senti parlare di "utilizzo dell'ossigeno?" in Cina, la prima cosa che viene in mente a molti sono probabilmente gli enormi impianti metallurgici e i loro videoterminali. Ma se si scava più a fondo, soprattutto negli ultimi dieci anni, il quadro diventa molto più interessante e... più confuso. Non si tratta più semplicemente di “ritornare?” ossigeno dai gas di scarico, ma di far sì che questo flusso funzioni al meglio e anche con perdite minime. E qui inizia la parte più difficile, non tanto in teoria, ma nella pratica, in campo.

Da ?ferro? standard per soluzioni flessibili

Tradizionalmente, la parte del leone nelle tecnologie di utilizzo dell’ossigeno è legata alla metallurgia ferrosa. Gas di conversione, gas di altoforno: le concentrazioni sono più o meno prevedibili e gli schemi sono stati elaborati per decenni. Ma il mercato cinese, soprattutto dopo tutti questi “green?” iniziative, iniziarono a richiedere soluzioni per flussi più capricciosi. Ad esempio, nell’industria chimica, dove un flusso può contenere ossigeno, azoto e un mucchio di impurità che i catalizzatori “mangiano”? tra una settimana.

Ricordo un progetto in uno degli stabilimenti del Sichuan: hanno cercato di adattare un'unità standard di adsorbimento a ciclo di pressione (PSA) per purificare i gas dalla produzione di ammoniaca. Sulla carta tutto corrispondeva: veniva estratto l'ossigeno, la purezza in uscita era del 95%. Ma in realtà, le fluttuazioni di pressione nel flusso iniziale erano tali che gli adsorbenti di gel di silice dovevano essere cambiati tre volte più spesso del previsto. L’economia dell’intero progetto era appesa a un filo. Questa è stata una bella lezione: non sempre le soluzioni già pronte dell’Occidente attecchiscono senza modifiche serie, direi mirate.

Fu qui che la gente del posto cominciò ad apparireinnovazione. Non scoperte clamorose, ma piuttosto una “messa a punto” ingegneristica. Ad esempio, hanno iniziato a sperimentare sistemi ibridi: pre-separazione della membrana più adsorbimento. La membrana si assumeva il peso principale delle fluttuazioni della composizione e l'unità PSA garantiva la pulizia. Rumoroso, richiede più spazio, ma alla fine stabilità. Queste cose raramente entrano nelle revisioni dei brevetti, ma sono quelle che determinano se un impianto funzionerà 8.000 ore all’anno o dovrà essere riparato ogni sei mesi.

Dips come origine dati

Non si può parlare di innovazione senza parlare di ciò che non ha funzionato. Uno dei casi più illustrativi ascoltati da tutti in circoli ristretti è il tentativo di implementare le tecnologie su scala di massa.utilizzo dell'ossigenoin piccoli impianti di trattamento del biogas. L’idea era bellissima: estrarre l’ossigeno per arricchire l’aria nei reattori di trattamento aerobico, aumentandone l’efficienza.

Ma ci siamo imbattuti in un problema di scala. Attrezzature economiche per un grande stabilimento metallurgico si sono rivelate d'oro per una stazione di biogas con una capacità di 5.000 metri cubi al giorno. Inoltre: materie prime. Il biogas ha una composizione instabile, oggi l'idrogeno solforato è di 200 ppm, domani nel 2000. Le membrane e gli adsorbenti si sono guastati rapidamente. Ho visto molte di queste installazioni abbandonate: arrugginire alla periferia delle imprese, come un monumento a calcoli errati.

Da questo, però, è nata un'altra direzione: soluzioni modulari e contenitori. Non universale, ma adattato a un tipo specifico di inquinante e intervallo di concentrazione. Questo è più vicino a un approccio “chiavi in ​​mano”, ma con una sfumatura importante: gli ingegneri prima monitorano il tuo gas per un mese e poi offrono una configurazione. All'inizio è più costoso, ma ti salva dal disastro in seguito. Alle aziende piaceChengdu Yizhi Technology Co.(il loro sito web èyzkjhx.ru) proprio uno di quelli che hanno seguito questa strada. Non si limitano a vendere installazioni, ma si posizionano come un istituto di design (come indicato nella loro descrizione: un istituto di design creato da Huaxi Technology), il che implica un'analisi approfondita prima di offrire qualsiasi cosa.

Il ruolo della digitalizzazione: non una panacea, ma uno strumento

Adesso va di moda parlare di ?Industria 4.0? e gemelli digitali nella separazione del gas. Anche in Cina questa tendenza è stata ripresa. Ma in pratica, tutto si riduce a sensori e algoritmi che possono funzionare con quelli “sporchi”. dati. Un impianto di riciclaggio non è un laboratorio; ci sono vibrazioni, polvere e sbalzi di temperatura.

In uno dei nuovi impianti per la purificazione dei gas di coda contenenti ossigeno presso un impianto di polisilicio, abbiamo provato a implementare un sistema di analisi predittiva. I sensori monitoravano la pressione, la temperatura e la composizione all'ingresso e all'uscita. Il modello AI avrebbe dovuto prevedere un calo dell’efficienza dell’adsorbente. In teoria, per cambiarlo non secondo un programma, ma in base alle sue condizioni effettive, risparmiando risorse.

Ma il modello “inciampava” costantemente in improvvisi rilasci di impurità dovuti all’instabilità della produzione principale. Abbiamo dovuto addestrarlo non su dati ideali, ma su dati reali, con rumore e artefatti. Il risultato è qualcosa a metà tra un sistema intelligente e un operatore esperto che “sente”? installazione. Ora funziona, ma l’effetto economico è ancora difficile da valutare: è una cosa troppo nuova. Tuttavia, l'approccio stesso - la creazione di algoritmi per condizioni reali, non ideali - questa, secondo me, è l'essenza del localeinnovazione.

I materiali sono il collo di bottiglia

Tutto si riduce ai materiali. È possibile inventare uno schema ingegnoso, ma se non esiste un adsorbente in grado di resistere all'impatto di una specifica impurità o una membrana resistente ai plastificanti nel flusso, il progetto è destinato a fallire. La Cina sta scommettendo molto sui propri sviluppi qui.

Ad esempio, i setacci molecolari del carbonio (CMS) per la separazione dell’ossigeno dall’aria sono una nicchia tradizionale per diversi giganti mondiali. Ma i produttori locali stanno sviluppando attivamente le loro linee, cercando di migliorare la selettività in condizioni di elevata umidità: questo è fondamentale per le nostre regioni meridionali. Ho visto rapporti sui test dei nuovi CMS da un laboratorio di Chengdu: la loro resistenza al vapore acqueo è superiore del 15-20% rispetto a quella degli analoghi importati, ma allo stesso tempo la cinetica di adsorbimento è leggermente inferiore. L'ingegnere deve scegliere: cosa è più importante per un particolare processo: stabilità o velocità.

Lo stesso con le membrane. Le membrane in poliimmide importate separano perfettamente l'ossigeno e l'azoto, ma sono "spaventati" dai vapori organici. Gli sviluppi nel campo delle membrane a matrice mista, dove nanoparticelle inorganiche vengono introdotte nella base polimerica, stanno cercando di risolvere questo problema. Per ora si tratta di campioni di laboratorio, ma diverse installazioni pilota presso impianti chimici stanno già testando tali moduli. Se sopravvivono un anno o due in un ambiente aggressivo, sarà una svolta.

Economia vs. Ecologia: dov’è l’equilibrio?

In definitiva, qualsiasiinnovazione nell’utilizzo dell’ossigenosi riduce al denaro. Gli standard statali sulle emissioni stanno diventando più severi, le multe stanno aumentando: questo è il motivo. Ma l'attrezzatura stessa deve ripagarsi da sola, altrimenti verrà acquistata solo sotto pressione dal regolatore e funzionerà a metà capacità.

Ora la tendenza è quella di ricercare benefici secondari. Ossigeno utilizzato? Grande. Ma è possibile non solo reinserirlo nel processo, ma venderlo a un impianto vicino che necessita di ossigeno tecnico? Oppure usarlo per produrre ozono per il trattamento delle acque reflue nello stesso impianto? Ciò richiede logistica e accordi complessi, ma tali micro-cluster stanno iniziando ad apparire nei parchi industriali.

Aziende come quella citataChengdu Yizhi Technology Co., con il loro approccio basato su progetti, spesso fungono da integratori in tali schemi. Il loro ruolo non è solo quello di installare l'impianto, ma di calcolare l'intera catena: dall'analisi del gas ai possibili consumatori del prodotto selezionato. Questo è il livello successivo: gestire i flussi di risorse a livello di distretto o parco. Il capitale sociale di 120 milioni di yuan, come indicato nei loro dati, indica serie ambizioni in questa direzione.

Guardando al futuro: cosa c'è dopo?

Dove sta andando tutto questo? Penso che vedremo una specializzazione ancora maggiore. Non ci sarà un’unica “tecnologia cinese per l’utilizzo dell’ossigeno”. Ci sarà una serie di moduli, materiali e servizi digitali che saranno combinati per un compito assolutamente specifico: per la metallurgia - alcuni bundle, per la chimica fine - altri, per il biogas - altri.

La chiave non sarà l’efficienza dell’impianto in condizioni ideali, ma la sua “sopravvivenza?” e adattabilità in realtà. E, soprattutto, la capacità di inserirsi nell’economia circolare dell’impresa. L’innovazione arriverà non tanto con la scoperta fondamentale di un nuovo principio di separazione, ma con la capacità di mettere insieme un puzzle funzionante a partire dalle tecnologie esistenti, “intonacandolo”. adattarli alle condizioni locali.

Pertanto, alla domanda sull’innovazione in Cina in questo settore, non parlerei di articoli rivoluzionari nelle riviste, ma di migliaia di rapporti tecnici, banchi di prova e, sì, lanci a volte falliti, che insieme forniscono quell’esperienza molto pratica. Esperienza che ci permette di parlare di qualcosa di più della semplice copiatura.