Cina: impianti PSA O2 – mercato ed ecologia? 

Quando in Cina si parla di PSA O2, molti pensano subito a numeri giganteschi e a una crescita esplosiva. Ma in realtà dietro a questo ci sono molte sfumature che non vedrai nei rapporti. Spesso si trascura il fatto che la sola crescita del mercato non è un indicatore della maturità di una tecnologia o, cosa ancora più importante, del suo reale impatto ambientale. C'era molto rumore intorno al ?verde? idrogeno e fonti di energia rinnovabile, mentre i sistemi PSA all’ossigeno sono rimasti nell’ombra, sebbene il loro ruolo nella decarbonizzazione industriale non sia una questione secondaria.

Mercato: non solo numeri, ma struttura della domanda

Se si considerano i volumi, la Cina è, ovviamente, il leader nella produzione e nell’implementazioneInstallazioni PSA O2. Ma il punto chiave è chi li acquista e perché. In precedenza, il motore principale era la metallurgia e la chimica, dove l’ossigeno era necessario semplicemente come reagente in grandi volumi. Ora il quadro sta cambiando. Sempre più ordini provengono da imprese di medie dimensioni, non da giganti, ma da quelle che stanno modernizzando la produzione locale. Ad esempio, piccoli laboratori per la lavorazione del vetro o il trattamento delle acque reflue. Ciò che è importante per loro non è tanto la purezza assoluta dell'O2 (fino al 99,5%) quanto l'affidabilità e la facilità d'uso. E qui cominciano le prime insidie.

Molti produttori locali, soprattutto in provincia, offrono ancora sistemi copiati da vecchi modelli sovietici o tedeschi. Sì, sono più economici. Ma la loro efficienza energetica lascia molto a desiderare e la loro adattabilità alle fluttuazioni di carico è debole. Un tempo, anche noi ne siamo rimasti scottati, cercando di installare un sistema del genere in un'impresa di produzione di elettronica. Promettevano una purezza del 93% con un consumo stabile, ma in pratica, quando la pressione aumenta nella rete, la produzione di ossigeno è scesa all'88% e il processo è andato in tilt. Dovevamo migliorare urgentemente il sistema di controllo, il che significava costi aggiuntivi e tempi di inattività.

La tendenza ora è quella delle soluzioni ibride. Non solo l’adsorbimento con oscillazione di pressione, ma una combinazione con rigenerazione senza calore a ciclo breve o anche elementi di tecnologie a membrana nella fase di pretrattamento. Ciò consente di ridurre il consumo di energia del 15-20%, che è già un argomento serio per un cliente che conta ogni kilowattora. Ma finora solo pochi lo stanno implementando. Perché? È necessaria una maggiore messa a punto e comprensione della tecnologia non come “scatola nera”, ma come processo. E il personale nelle regioni è un grosso problema.

Effetto ecologico: bisogna contare diversamente

Ecco il divario più grande tra le dichiarazioni e la pratica. Spesso nelle presentazioni scrivono: "Installazione PSA O2: una soluzione rispettosa dell'ambiente?". Formalmente sì, se paragonati agli impianti criogenici, che richiedono enormi consumi energetici. Ma l’impronta ecologica va calcolata dall’estrazione delle materie prime allo smaltimento. E questo è ancora difficile in Cina.

Prendiamo ad esempio i setacci molecolari di zeolite, il cuore di qualsiasi sistema PSA. La maggior parte dei produttori li acquista a livello nazionale. La qualità varia, ma la cosa principale è la risorsa. I setacci economici perdono la loro efficacia dopo solo 1,5-2 anni di lavoro intenso e devono essere sostituiti. E il riciclaggio? Molto spesso finisce semplicemente in discarica, perché il riciclaggio di adsorbenti speciali non è economicamente redditizio. Si scopre che risparmiamo energia nel processo, ma creiamo un problema con i rifiuti solidi. In uno dei progetti, abbiamo provato a implementare un sistema di rigenerazione dello schermo in loco, insieme agli ingegneri della Chengdu Yizhi Technology Co. Hanno competenza nel campo della progettazione di sistemi tecnologici chimici. L'idea non era solo quella di cambiare, ma di ripristinare parte della capacità. Ma ci siamo trovati di fronte al fatto che ciò richiede una linea separata con i reagenti e questo complica il funzionamento del personale dell'impianto. Il progetto è stato congelato, anche se tecnicamente era fattibile.

Un altro aspetto è l’influenza indiretta.PSAO2spesso utilizzato per arricchire l'aria nei processi di ossidazione, come il trattamento delle acque reflue o l'incenerimento dei rifiuti. Una maggiore concentrazione di ossigeno aumenta l’efficienza della combustione e riduce le emissioni di idrocarburi incombusti e diossine. Questo è un vero vantaggio. Ma se l'impianto è instabile e fornisce ossigeno a getti, la temperatura nel forno oscilla e, al contrario, possono formarsi sottoprodotti più dannosi. Ho visto una situazione del genere in un impianto di incenerimento dei rifiuti nella provincia del Sichuan. Abbiamo dovuto riconfigurare completamente l'algoritmo di controllo della fornitura di O2 per sincronizzarlo con il caricamento dei rifiuti.

Sottigliezze tecnologiche: dove stanno i veri problemi

In teoria, tutto funziona senza intoppi: aria -> compressore -> essiccatore -> adsorbitori -> produzione di ossigeno. In pratica ogni freccia è un potenziale grattacapo. I compressori, per esempio. I produttori cinesi spesso risparmiano installando unità con bassa manutenibilità. Vibrazioni, surriscaldamento e ora polvere e olio entrano negli adsorbitori, uccidendo i setacci. Adesso consigliamo sempre ai clienti di installare un sistema di filtraggio aggiuntivo, anche se non è incluso nella configurazione di base. All'inizio è più costoso, ma aumenta notevolmente la durata.

Gli stessi adsorbitori. Il design sembra semplice: un cilindro riempito con un setaccio. Ma molto dipende dalla qualità delle saldature e dei distributori interni. Ci sono stati casi in cui, a causa di microfessure nella saldatura, si è verificato un “cortocircuito”. flussi e la purezza dell'ossigeno non è aumentata oltre il 90%. Cercare un simile malfunzionamento è un lavoro infernale. Dobbiamo spegnere le colonne una per una ed effettuare prove di pressione.

Sistema di controllo. Qui i progressi sono evidenti. In precedenza esistevano semplici PLC con logica di base. Al giorno d'oggi vengono sempre più installati sistemi in grado di adattarsi ai cambiamenti di umidità e temperatura dell'aria in entrata e prevederne il carico. Ma ancora una volta si tratta degli impianti del segmento di prezzo superiore. Per il mercato di massa, il management rimane spesso l’anello debole. Il personale non è formato, l'interfaccia è incomprensibile e, di conseguenza, il sistema non funziona nella modalità ottimale, ma in quella che era “in qualche modo configurata e non toccata?”.

Il ruolo degli istituti e degli integratori di design

La situazione qui è interessante. Il mercato è diviso tra chi vende ?ferro? (impianti già pronti), e chi vende soluzioni chiavi in ​​mano. Questi ultimi, di norma, vincono a lungo termine perché possono ottimizzare il sistema per uno specifico processo del cliente. Tali società includono, ad esempio,Chengdu Yizhi Technology Co.(sito web:https://www.yzkjhx.ru). Questo non è solo un venditore di attrezzature, ma un istituto di progettazione creato sulla base di un'azienda di tecnologia chimica. Il loro approccio è spesso diverso: prima analizzano profondamente il ciclo di processo del cliente e poi propongono una configurazione PSA. A volte addirittura scoraggiano l’eccesso di potere o, al contrario, raccomandano la ridondanza.

La loro esperienza, come la nostra, dimostra che il successo di un progetto dipende per il 40% da un'indagine pre-progetto competente. Uno dei loro casi è l'integrazioneInstallazione PSA O2in un impianto di produzione di ossido di etilene. Qui non solo la pulizia era fondamentale, ma anche la stabilità della pressione di alimentazione con una precisione di 0,1 bar. L'installazione standard non lo prevedeva. Insieme abbiamo dovuto sviluppare un sistema personalizzato di serbatoi di accumulo e una regolazione precisa, praticamente “cucendolo”. al reattore esistente. Abbiamo lavorato per diversi mesi, ma ne è valsa la pena: la resa del prodotto è aumentata e la quantità di rifiuti è diminuita.

Aziende come Yizhi spesso fungono da ponte tra gli sviluppi accademici (come le nuove formulazioni di zeolite delle università) e l’industria. Hanno una risorsa per testare nuove soluzioni in progetti pilota. Ma devono anche affrontare il conservatorismo dei clienti. Molti manager aziendali preferiscono una soluzione collaudata da decenni, anche se meno efficace, piuttosto che correre rischi con un’innovazione, anche se promette risparmi.

Uno sguardo al futuro: cosa muoverà il mercato in futuro?

Penso che i prossimi cinque anni saranno determinati da due fattori. Il primo è l’inasprimento degli standard ambientali, non a livello di emissioni, ma a livello di consumo di risorse (energia, acqua, materie prime). Questo ci costringerà a riconsiderare il ciclo di vita degli impianti. La seconda è la digitalizzazione. Non solo per spettacolo, ma vero monitoraggio online con analisi predittive. Immaginiamo che il sistema stesso avverta che dopo 200 ore di funzionamento l'efficienza di adsorbimento nella colonna A diminuirà del 5% e suggerisca un piano di manutenzione.

Stanno già emergendo soluzioni in cui i dati dei sensori di installazione vengono raccolti nel cloud e analizzati utilizzando algoritmi di apprendimento automatico. Ciò consente di rilevare anomalie che un operatore umano semplicemente non noterebbe. Ma questa implementazione viene eseguita lentamente, sempre a causa dei costi e della sfiducia in tali tecnologie.

E un'ultima cosa. Non dimenticare le alternative.Tecnologia PSA- non una panacea. Per volumi molto grandi e purezza elevata, la distillazione criogenica è ancora vantaggiosa. Per piccoli volumi e purezze medie si cominciano ad utilizzare sistemi a membrana. Il futuro molto probabilmente risiede negli ibridi, dove il PSA sarà uno dei passaggi e non l’unico processo. Il compito degli ingegneri e delle aziende di integrazione non è solo vendere installazioni, ma selezionare il percorso tecnologico ottimale per ogni compito specifico. E qui l'esperienza accumulata alla Chengdu Yizhi Technology Co., dove il capitale sociale di 120 milioni di yuan le consente di affrontare progetti complessi, sarà sempre più apprezzata. Dopotutto, alla fine, non stiamo parlando del mercato delle apparecchiature, ma del mercato delle soluzioni industriali efficienti ed ecocompatibili.