China: ¿innovaciones en la purificación de oxígeno? 

Cuando oyes hablar de “innovaciones en la purificación de oxígeno de China”, lo primero que piensas es nuevamente en marketing, nuevamente prometen montañas de oro. Muchas veces me encontré con proyectos en los que, bajo bellas palabras, se escondía una simple reelaboración de tecnologías antiguas o algo tan tosco que ni siquiera se acercaba a una aplicación industrial. Pero en los últimos cinco a siete años, el panorama, francamente, ha comenzado a cambiar. Y no se trata de declaraciones ruidosas, sino de proyectos concretos que he visto o escuchado de colegas que trabajan en el lugar. No se trata de descubrimientos fundamentales, sino más bien de sistemas, ingeniería aplicada: cómo llevar los principios conocidos al nivel de equipos fiables, eficientes y, sobre todo, económicamente viables. Esto se nota especialmente en el sector.purificación de oxígenopara metalurgia, industria química y medicina.

¿De dónde viene este interés?

Todo se reduce a escala. La industria china es un gigantesco consumidor de gases industriales. Cualquier aumento, incluso pequeño, en la eficiencia del proceso de separación del aire o de la purificación del producto supone enormes ahorros a escala nacional. Por tanto, las inversiones en I+D son bastante pragmáticas aquí. Pero a menudo se pasa por alto otro factor: las regulaciones ambientales. Se están endureciendo a pasos agigantados y simplemente ?producen oxígeno? no es suficiente. Es necesario minimizar el consumo de energía (y por tanto las emisiones de las centrales eléctricas) y garantizar la pureza del producto final para que, por ejemplo, en la industria electrónica no haya riesgo de contaminación de las obleas de silicio.

Una vez trabajé en una auditoría de una instalación de adsorción sin calor (PSA) de ciclo corto para la producción de oxígeno medicinal. El cliente se quejó del elevado consumo de zeolita y de la caída de la productividad. La respuesta estándar es cambiar el adsorbente. Pero los ingenieros chinos de la empresa de desarrollo parecenChengdu Yizhi Technology Co., profundizó más. No solo ofrecieron un tipo diferente de zeolita, sino que revisaron toda la hidrodinámica en las columnas y cambiaron la configuración de las bandejas de distribución para reducir la resistencia al flujo y detectar el anegamiento. El resultado es que no sólo ampliaron la vida útil del adsorbente en un 30%, sino que también redujeron el consumo de energía del compresor. Este es un ejemplo típico de su enfoque: no reinventar la rueda, sino optimizar cada marcha hasta el límite.

Por cierto, sobreChengdu Yizhi Technology Co. (https://www.yzkjhx.ru). No se trata sólo de un fabricante, sino de cómo se posicionan: un instituto de diseño creado sobre la base de una empresa de tecnología química. Un capital social de 120 millones de yuanes es una apuesta seria. Su punto fuerte, en mi opinión, es que funcionan como vínculo entre la investigación fundamental (de la que ahora hay mucha en China) y la propia fábrica. Toman un desarrollo de laboratorio, lo prueban en plantas piloto y luego ofrecen al cliente una solución tecnológica llave en mano ya preparada. Vi sus proyectos sobre la purificación profunda de oxígeno a partir de hidrocarburos para procesos de oxidación; allí se construyó de manera muy competente la combinación de métodos catalíticos y de adsorción.

¿Dónde exactamente buscan avances?

Si hablamos de áreas tecnológicas, la atención se centra en varios puntos de crecimiento. El primero son las membranas. No esas membranas poliméricas genéricas para una separación aproximada, sino materiales compuestos altamente selectivos. Los laboratorios chinos están experimentando activamente con estructuras nanoporosas basadas en estructuras organometálicas (MOF) u óxidos de grafeno. Hasta ahora se trata principalmente de artículos de revistas científicas, pero ya hay líneas piloto en las que se están probando membranas de este tipo para eliminar microimpurezas de nitrógeno y argón del flujo de oxígeno. El problema, como siempre, es la durabilidad y el escalamiento. Un tecnólogo que conozco se quejó de que una membrana basada en MOF mostraba una selectividad fantástica durante las primeras doscientas horas, y luego sus poros comenzaron a obstruirse con algo que ni siquiera el análisis pudo identificar de inmediato.

La segunda área son los adsorbentes. En este caso, el trabajo va en dos direcciones: la creación de zeolitas con un tamaño de poro determinado (para una molécula contaminante específica) y el desarrollo de materiales híbridos. Por ejemplo, la zeolita impregnada con nanopartículas de plata u óxido de manganeso, que no sólo adsorbe, sino que descompone catalíticamente impurezas como el etileno o el acetileno. Es fundamental para la producción de oxígeno para la respiración y para algunas síntesis químicas. Vi un lote experimental de dicho material: parecía gránulos comunes, pero su regeneración no requería un calentamiento estándar, sino un lavado con una determinada mezcla de gases. Los ingenieros tuvieron que rehacer la unidad de control de válvulas.

En tercer lugar, ¿es “inteligente”? control. Al parecer, ¿qué hay de nuevo aquí? Pero las empresas chinas, incluida Yizhi Technology, están implementando activamente sistemas basados ​​en el Internet industrial de las cosas (IIoT) y el aprendizaje automático. Los sensores controlan en tiempo real no sólo la presión y la temperatura, sino también la composición espectral del caudal de salida. El algoritmo aprende a predecir el momento de la ruptura de impurezas o el agotamiento del adsorbente no por un tiempo fijo, sino por la dinámica de los cambios en los parámetros. Esto permite optimizar los ciclos, ahorrar energía y recursos. Es cierto que al principio estos sistemas suponen un dolor de cabeza para el personal de mantenimiento acostumbrado a botones y manómetros.

Inmersiones y trampas

No se puede hablar de innovación sin hablar de fracaso. Hay suficientes. Una historia común es cuando el éxito del laboratorio se intenta demasiado rápida y crudamente para transferirlo a la industria. Hubo un caso en una acería: introdujeron un nuevo esquemapurificación de oxígenoutilizando catálisis a baja temperatura para eliminar el hidrógeno. En el laboratorio, utilizando gas de síntesis puro, todo funcionó perfectamente. En la planta, el flujo contenía trazas de siloxanos procedentes de lubricantes para compresores, que no se tuvieron en cuenta. ¿El catalizador ha sido envenenado? al cabo de una semana, el proyecto se congeló y volvieron al antiguo, menos eficaz, pero probado esquema. Este es un error clásico: ¿subestimar lo real, lo "sucio"? composición de materias primas.

Otro problema es la economía. El adsorbente o la membrana más avanzados pueden resultar simplemente demasiado caros. Las empresas chinas están saliendo de esta situación localizando la producción de materias primas y la escala. Pero ni siquiera esto siempre salva. Recuerdo que un proveedor ofrecía superzeolita con una capacidad de humedad récord. Pero su regeneración requería una temperatura 50 grados superior a la estándar. Tendríamos que rehacer el horno y aumentar el consumo de combustible. Como resultado, el ciclo de vida del proyecto se volvió negativo. Nadie necesita la innovación por el simple hecho de innovar.

Y, por supuesto, el factor humano. Las nuevas tecnologías requieren nuevas habilidades. No basta con montar la instalación, es necesario formar personas para manejarla, para entender su “comportamiento”. Me encontré con una situación en la que, después de actualizar la unidad de limpieza, los operadores por costumbre activaron el modo de regeneración según el temporizador anterior, anulando todas las ventajas del sistema adaptativo. Tuve que realizar toda una serie de cursos prácticos allí mismo.

¿Qué significa esto para el mercado?

Entonces, ¿qué tenemos en el resultado final? China no está inventando principios completamente nuevospurificación de oxígeno, cuántos se convierten en líder mundial en su desarrollo, integración y comercialización. Su enfoque es sistemático: desde la ciencia básica (que está generosamente financiada por el Estado) pasando por institutos aplicados (como el ya mencionado Chengdu Yizhi Technology Co., Ltd.) hasta la producción en masa de equipos. Esto crea un poderoso efecto sinérgico.

Para los actores globales, esto es a la vez un desafío y una oportunidad. El desafío radica en que los equipos chinos son cada vez más competitivos no sólo en precio, sino también en características técnicas, especialmente en el segmento de potencia media. Oportunidad: porque está surgiendo una nueva fuente de soluciones y componentes tecnológicos. Ya no es raro que la ingeniería europea compre a China elementos clave de sus instalaciones, como unidades de control o adsorbentes especializados, y los integre en sus complejos.

Personalmente, creo que la tendencia más interesante es la hibridación. El futuro no pertenece sólo a uno “victorioso”. tecnología, pero detrás de su combinación inteligente. Por ejemplo, una unidad de membrana para enriquecimiento primario, seguida de adsorción de ciclo corto en las "inteligentes". zeolitas para limpieza fina, y todo ello bajo el control de un sistema de autoaprendizaje. Es en la creación de complejos tan flexibles, eficientes y confiables, y no en eslóganes ruidosos, donde hoy se manifiestan las verdaderas innovaciones chinas en esta área. Y a juzgar por el ritmo y la profundidad del desarrollo, esta tendencia sólo irá ganando fuerza.

En lugar de una conclusión: una mirada hacia el futuro

Si intentas mirar más allá del horizonte, los principales esfuerzos, en mi opinión, se desplazarán hacia el ahorro de recursos y la personalización. Las demandas de la industria son cada vez más específicas. Una planta necesita oxígeno con una pureza del 99,8%, pero con la ausencia garantizada de trazas de CO2, otra, del 99,5%, pero con el menor coste posible bajo carga inestable. Habrá menos soluciones universales.

Los gemelos digitales empezarán a desempeñar un papel importante: modelos virtuales de instalaciones en los que se pueden probar nuevos modos de funcionamiento, predecir el desgaste y formar al personal sin riesgo para la producción real. Las empresas chinas ya están invirtiendo activamente en este ámbito.

Y una última cosa. El éxito dependerá no sólo de la tecnología, sino también del ecosistema. Depende de qué tan rápido y sin problemas se puedan integrar los datos de los sensores de la instalación en el sistema general de gestión energética de la planta o en la logística técnica del gas. Aquí es donde la innovación en la purificación de oxígeno deja de ser una tarea aislada y pasa a formar parte del panorama general de lo “inteligente”. producción. Y en este panorama general, los jugadores chinos parecen tener todas las posibilidades de ocupar un lugar muy destacado. No porque griten fuerte, sino porque han aprendido a hacer cosas complejas de forma fiable y teniendo en cuenta la economía final del proyecto. Y este, en definitiva, es el argumento más poderoso del mercado.