Cina: prospettive per la tecnologia PSA? 

Quando in Cina si parla di PSA, molti immaginano subito enormi impianti per separare l’aria in ossigeno e azoto. Questa, ovviamente, è la base, ma se si scava più a fondo, il quadro risulta molto più interessante e... più confuso. Ciò che spesso viene trascurato è la tecnologia stessaassorbimento dell'oscillazione della pressione- questo non è un monolite, ma tutta una serie di soluzioni, e la loro applicabilità qui dipende fortemente da mille piccole sfumature: dal costo dell'elettricità in una particolare provincia alla qualità dell'assorbente locale e persino dalla mentalità del personale operativo dell'impianto. Cercherò di risolverlo in base a ciò che ho visto io stesso.

Non solo aria: dove PSA già funziona e tocca il soffitto

Sì, gli impianti di ossigeno e azoto sono il pane quotidiano di molte società di ingegneria. Ma se prendiamo l'idrogeno, ad esempio, in una raffineria, spesso c'è una forte concorrenza con i metodi a membrana. PSA vince in termini di purezza del prodotto, questo è un dato di fatto. Ma ho visto progetti in cui, per risparmiare sui costi di capitale, hanno installato membrane, e poi hanno sofferto per anni dell'instabilità della composizione del gas in uscita. Lato opposto -Impianti PSAper l'idrogeno richiedono una purificazione preliminare di altissima qualità, la minima fuoriuscita di CO o composti di zolfo e l'assorbente può essere gettato via. La Cina ha imparato ad affrontare questo problema, ma il costo di un tale insieme di fasi preliminari e dello stesso PSA a volte spaventa i clienti.

Uno dei settori più promettenti, a mio avviso, è la purificazione del biogas e del gas di discarica a qualità naturale (biometano). Ecco la tecnologiaassorbimento dell'oscillazione della pressionepraticamente senza rivali in termini di equilibrio tra affidabilità e costi operativi. Ma ci sono anche molte insidie. La composizione delle materie prime può variare notevolmente, soprattutto nelle discariche. Le soluzioni progettuali standard spesso non funzionano; è necessario un adattamento in loco. Ricordo una storia in un progetto nel Sichuan: gli ingegneri hanno impostato un ciclo di adsorbimento standard e il contenuto di ossigeno nella materia prima si è rivelato superiore a quello calcolato. Di conseguenza, abbiamo dovuto riprogrammare al volo il controller e modificare la sequenza delle valvole per evitare il rischio di formazione di una miscela esplosiva all'interno delle colonne. Una sciocchezza? No, questa è esattamente la pratica che non c'è nei libri di testo.

Ma con la cattura della CO2 dai gas di combustione (cattura post-combustione), la situazione è ambigua. Il consumo energetico per la rigenerazione del materiale assorbente è enorme. Gli studi e i progetti pilota sono tanti, ma quando si parla di scala industriale ed economica l’entusiasmo spesso svanisce. Finora si tratta più di un’area di ordini governativi e di progetti dimostrativi che di una soluzione commercialmente valida. Tuttavia, aziende cinesi comeChengdu Yizhi Technology Co.(si tratta di un istituto di design creato da Huaxi Technology) stanno conducendo attivamente ricerca e sviluppo in questa direzione, cercando di ridurre il consumo energetico attraverso cicli ibridi e nuovi materiali.

Assorbenti: cuore del sistema e campo di battaglia

Tutto dipende da loro. In precedenza dipendevamo fortemente dalle importazioni, soprattutto da tipi specifici di zeoliti. Ora la situazione sta cambiando. I produttori cinesi hanno lanciato la produzione di zeoliti e carboni attivi abbastanza competitivi. Ma il problema è un altro: la stabilità dei partiti. Hai acquistato un lotto: funziona perfettamente. Sei mesi dopo ne acquisti altri dallo stesso fornitore e iniziano i problemi con la capacità di umidità o la resistenza dei granuli. Questo è un incubo per una società di ingegneria. Bisogna o restringere l’accettazione al limite, oppure inserire un margine di produttività più ampio nei progetti, il che colpisce l’economia.

È interessante vedere l'introduzione di nuovi materiali come i MOF (strutture metalliche organiche). Nei laboratori mostrano risultati fantastici in termini di selettività. Ma quando si tratta del prezzo al chilogrammo e della stabilità nelle condizioni di un flusso di processo reale (con vapore acqueo, con impurità), tutta la fantasia evapora da qualche parte. Penso che ci vorranno altri 5-7 anni prima di vederli nelle installazioni commerciali, senza contare le applicazioni di nicchia. Per ora, concentrarsi sul miglioramento delle zeoliti tradizionali è un percorso più pragmatico.

È qui che la differenza di approccio è chiaramente visibile. Le grandi istituzioni governative sono alla ricerca di articoli innovativi nelle riviste. E professionisti di aziende come quella menzionataTecnologia Chengdu Yizhi, spesso si impegnano nell'ottimizzazione scrupolosa esattamente degli assorbenti che sono a portata di mano. A volte un piccolo cambiamento nel processo di rigenerazione - temperatura, pressione di spurgo - determina un aumento dell'efficienza di diversi punti percentuali. Potrebbe non sembrare un grosso problema, ma per un cliente il cui impianto funziona 24 ore su 24, 7 giorni su 7, tali risparmi sulle risorse energetiche nel corso di un anno si traducono in somme enormi.

Controllo e automazione: dove sta la vera efficienza

È possibile assemblare colonne con l'acciaio più costoso e riempirle con il miglior assorbente, ma se il sistema di controllo è stupido, tutta l'efficienza va in malora. Il problema classico è lavorare con un carico non previsto dalla progettazione. Diciamo che un impianto è stato progettato per 1000 nm3/h, ma la produzione ne richiede 800 o 1200. Un ciclo PSA rigido e non adattivo utilizzerà eccessivamente l'energia o produrrà una quantità insufficiente di prodotto. I sistemi moderni con algoritmi di controllo predittivo e regolazione del ciclo morbido sono un must. Ma costano di conseguenza.

In Cina si registra ormai una forte tendenza verso la digitalizzazione e le fabbriche intelligenti. Ciò stimola lo sviluppo di questo particolare segmento. Stanno comparendo produttori locali di controller e software, che offrono soluzioni più economiche di Siemens o Rockwell, ma ad un livello completamente adeguato. Il rischio, ovviamente, è nell’affidabilità. In uno dei siti nello Shandong è stato installato un sistema di controllo sperimentale di un fornitore locale. Tutto andava bene finché non si è verificato un aumento di tensione nella rete. Il controller si è bloccato e non è stato in grado di riavviare la sequenza delle valvole. Ho dovuto passare al controllo manuale, quasi un giorno di inattività. Successivamente il cliente ha richiesto la restituzione dell'imbottitura comprovata importata. L’equilibrio tra innovazione e affidabilità è sempre delicato.

Un altro punto è il monitoraggio e la diagnostica remota. Questo non è più un lusso, ma una necessità di servizio. Vedere in tempo reale una caduta di pressione in una colonna o un cambiamento nella composizione del prodotto all'uscita significa poter prevenire un grave incidente. Molte società di ingegneria cinesi, tra cuiTecnologia Yizhi, ora offrono tali servizi come parte del contratto. Ciò aumenta seriamente la fiducia dei clienti.

Economia e politica: driver non evidenti

Le prospettive di qualsiasi tecnologia dipendono dal denaro. Interessante la situazione con PSA. Da un lato, si tratta di una tecnologia matura in cui è difficile fare progressi e ridurre drasticamente i costi di capitale. D’altro canto, i costi operativi sono fortemente legati al prezzo dell’elettricità. In Cina, le tariffe industriali variano da regione a regione. In alcuni luoghi, il PSA per ottenere azoto può essere più redditizio rispetto all’acquisto di azoto liquefatto, ma in altri potrebbe non esserlo. Per ogni caso specifico è necessario un calcolo molto dettagliato.

La politica ambientale è un potente motore. L’inasprimento degli standard sulle emissioni, soprattutto nelle industrie chimiche e metallurgiche, ci costringe a cercare metodi efficaci per purificare i gas di scarico. È qui che il PSA, soprattutto in combinazione con altri metodi, ottiene una seconda possibilità. Ad esempio, la cattura dei composti organici volatili (COV) e il loro successivo recupero. Non il mercato più di massa, ma stabile e in crescita.

Sostituzione delle importazioni. Questa tendenza, che si è intensificata negli ultimi anni, fa il gioco degli sviluppatori locali e dei produttori di apparecchiature. Le imprese statali e le grandi aziende private ora prendono sempre più spesso in considerazione gli appaltatori locali. Ciò offre alle aziende con una seria esperienza, come ad esempioChengdu Yizhi Technology Co., Ltd.(il capitale autorizzato è di 120 milioni di yuan - una cifra che parla di intenzioni serie), la capacità di realizzare progetti più complessi e su larga scala, acquisendo quella preziosa esperienza pratica, che poi distingue solo un fornitore di apparecchiature da un vero partner tecnologico.

Guardando al futuro: integrazione, ibridi e nicchie

Non vedo un futuro per PSA come tecnologia isolata. Il suo potenziale risiede nell'integrazione. Schemi ibridi: PSA+membrane, PSA+criogenia, PSA+processi catalitici. Ad esempio, separazione grossolana preliminare su membrane seguita da purificazione fine su PSA. Ciò può fornire l’equilibrio ottimale tra costi ed efficienza. L’avanguardia dell’ingegneria sta ora lavorando a tali soluzioni.

Un'altra direzione è la miniaturizzazione e la modularità. Non installazioni di impianti giganti, ma moduli skid compatti per la produzione distribuita di gas. Ad esempio, per l'industria elettronica o per la piccola produzione alimentare. I requisiti di affidabilità e pulizia qui sono proibitivi, ma il prezzo del problema consente l'utilizzo di soluzioni più avanzate.

Di conseguenza, vedo le prospettive per PSA in Cina non nella rivoluzione, ma nell’evoluzione. La tecnologia metterà radici più profonde nell’industria, ma non tanto attraverso nuove scoperte di alto profilo, quanto piuttosto attraverso miglioramenti graduali e graduali in ciascun componente: assorbenti, valvole, algoritmi di controllo e, cosa estremamente importante, attraverso l’accumulo di una profonda esperienza applicata. Esperienza che ci permette non solo di vendere l’impianto, ma di integrarlo nella catena tecnologica del cliente affinché funzioni in modo stabile, economico e senza sorprese. Questo è esattamente ciò su cui si fonda la reputazione delle aziende che domani rimarranno su questo mercato.