China: ¿innovaciones en la utilización del oxígeno? 

Cuando se oye hablar de la “utilización del oxígeno”, mucha gente piensa inmediatamente en grandes plantas metalúrgicas o químicas, o en gigantescas unidades de separación de aire (ASU). Pero la realidad, al menos lo que he observado durante los últimos diez años en China, es mucho más interesante y, digamos, “más sensata”. No estamos hablando tanto de recolección y procesamiento global, sino de optimización local, casi punto por punto, de los procesos, donde se encuentra este "oxígeno". -a menudo un subproducto, un exceso o, por el contrario, un recurso escaso- se convierte en un punto de innovación. Y aquí los ingenieros chinos, especialmente en los institutos de diseño privados, muestran una flexibilidad asombrosa. A veces sus enfoques parecen atípicos, incluso arriesgados, para sus colegas occidentales, pero permiten resolver problemas que se considerarían poco rentables en el marco de los esquemas clásicos.

¿De dónde viene el “extra”? ¿oxígeno?

La primera y más obvia fuente son esas mismas configuraciones.separación de aire. Criogénico o adsorción. Producen principalmente nitrógeno, siendo a menudo oxígeno un subproducto. Anteriormente, simplemente era... liberado a la atmósfera. Hoy en día esto se considera un desperdicio. La segunda fuente son los procesos tecnológicos, por ejemplo, en la industria química, donde se libera gas con un alto contenido de O2. El tercero, menos obvio, son los flujos enriquecidos con oxígeno en industrias donde los parámetros están ajustados. La tarea es no dejar que este gas desaparezca.

Pero aquí hay un punto clave que a menudo se pasa por alto en los artículos teóricos: el gas en sí no es un recurso. Es necesario llevarlo a la pureza y presión requeridas, garantizar un suministro estable y, lo más importante, encontrar un consumidor a poca distancia. La logística del oxígeno licuado o comprimido es un dolor de cabeza y un factor de costes aparte. Por lo tanto, los proyectos de reciclaje más exitosos que he visto siempre están ligados a la simbiosis de empresas en un sitio o en un parque industrial.

Por ejemplo, había un proyecto para una planta de producción de polisilicio. Allí, el proceso produjo un subproducto gas que contiene oxígeno. Por un lado, podría purificarse y utilizarse para enriquecer el alto horno de la planta metalúrgica vecina. Por otro lado, surgieron dudas sobre la estabilidad de la composición y la seguridad. La solución resultó no estar en la supertecnología, sino en un sistema flexible para monitorear y mezclar flujos. Ingenieros deChengdu Yizhi Technology Co.Simplemente se especializan en aquellos "no estándar". integraciones. No se limitan a vender la instalación, sino que diseñan el sistema para un rompecabezas tecnológico concreto.

Fracasos y lecciones: ¿cuándo es la ?innovación? depende de la economía

Les contaré un incidente que me enseñó mucho. Hace unos cuatro años se intentó introducir un sistema de recuperación de oxígeno con una pequeña ASU en una planta de cemento. La idea era hermosa: utilizar el exceso de oxígeno para enriquecer el aire del horno, aumentar la temperatura de combustión, reducir el consumo de combustible y las emisiones. Técnicamente todo funcionó en la planta piloto.

Pero a gran escala surgieron complicaciones inesperadas. En primer lugar, la corrosión en los conductos de gas se aceleró debido al mayor contenido de oxígeno y vapor de agua. Tuvimos que cambiar urgentemente el material en determinadas zonas, lo que consumió la mayor parte de los ahorros. En segundo lugar, la automatización responsable de la mezcla no pudo hacer frente a las fluctuaciones de presión en el flujo principal de oxígeno de la ASU. Como resultado, el proceso se volvió inestable. El proyecto quedó congelado. La principal conclusión es que el reciclaje no puede verse de forma aislada. Necesitamos una auditoría del sistema de todos los equipos asociados y un margen de seguridad incorporado en términos de dinero y tiempo para este tipo de "sorpresas".

Fue después de estos casos que empresas como Yizhi Technology comenzaron a prestar más atención al análisis de riesgos previo al proyecto, especialmente para aplicaciones no estándar. Su sitio webyzkjhx.ruAhora, por cierto, refleja este enfoque: hay muchos casos de integración de flujos de gas en complejas cadenas tecnológicas, y no solo un catálogo de equipos.

¿A dónde va realmente el oxígeno reciclado?

Si ignoramos cuestiones de alto nivel como la medicina (donde los requisitos de limpieza son prohibitivos), la principal aplicación es, por supuesto, la industria. Pero aquí también hay evolución. Anteriormente, el principal consumidor era la metalurgia. Ahora veo crecimiento en dos direcciones.

El primero es el tratamiento de aguas residuales (aireación). Parecería trivial. Pero las nuevas tecnologías de membranas y adsorción permiten obtener oxígeno en la concentración requerida (85-93%) in situ de manera más económica y confiable que importar cilindros. Para las grandes plantas de tratamiento de aguas residuales en los nuevos parques ecológicos de China, esto se ha convertido casi en un estándar. La segunda dirección es la química a pequeña escala y la producción de nuevos materiales, por ejemplo, grafeno u óxidos de alta pureza, donde el control de la atmósfera en el reactor es fundamental. Lo que se necesita aquí no son miles de metros cúbicos por hora, sino entre 10 y 50 metros cúbicos estables con la mayor estabilidad de parámetros.

Y esto es lo interesante: las grandes instalaciones criogénicas son ineficaces para tales necesidades. Están pasando a primer plano las unidades compactas de PSA (adsorción) o de membrana, que pueden integrarse directamente en la línea de proceso. Están diseñados y configurados por institutos como Yizhi Technology. Su nicho no es la capacidad de gigavatios, sino la adaptación precisa al proceso.

El papel de los institutos de diseño: ¿por qué se convirtieron en impulsores?

El modelo chino, donde un fuerte instituto de diseño con un capital registrado de 120 millones de yuanes (comoChengdu Yizhi Tecnología Co., Ltd.) trabaja en colaboración con una empresa de tecnología (Huaxi Technology) y ha demostrado su eficacia en estos nichos de mercado. Los gigantes estatales son buenos para proyectos estándar a gran escala. Y cuando se necesita un pensamiento de ingeniería no estándar, una rápida adaptación y la voluntad de asumir riesgos tecnológicos, esos actores entran en juego.

Trabajan según el principio de "del problema a la solución". El cliente acude a ellos no con la pregunta "¿compramos una unidad de recuperación de oxígeno?", sino con la tarea: "tenemos este flujo de gas con tales o cuales parámetros, ¿necesitamos reducir el costo de este proceso o aprovechar estas emisiones?". Y el instituto comienza a modelar y ofrecer opciones: en algunos lugares es posible arreglárselas con ajustes adicionales de los equipos existentes, en otros se necesita un nuevo módulo y en otros es más económicamente rentable cambiar por completo parte del proceso técnico básico.

¿Esta es la verdadera “innovación en el reciclaje”? en la práctica. No siempre está asociado con tecnología innovadora para la producción o purificación de oxígeno. Más a menudo se trata de una innovación en el pensamiento sistémico y la integración de ingeniería. En su sitio web queda claro que se posicionan específicamente como integradores de proyectos, lo que coincide totalmente con mis observaciones del mercado.

¿Qué sigue? Tendencias y limitaciones

Si miramos los próximos 5 a 10 años, la tendencia será hacia una mayor descentralización y una integración "inteligente". Sistemas basados ​​en IoT que equilibran el flujo de varios gases (oxígeno, nitrógeno, argón) entre diferentes talleres o incluso plantas vecinas en tiempo real. Algo así como redes de energía, pero para gases de proceso. Esto elevará la eficiencia general del uso de recursos en el sitio industrial a un nuevo nivel.

Pero también existen serias limitaciones. El primero es la seguridad. El oxígeno es un agente oxidante peligroso. Cualquier sistema para su eliminación, especialmente cuando se utilizan compresores y accesorios complejos, requiere un diseño impecable en términos de seguridad contra explosiones. El segundo es la volatilidad económica. Hoy es rentable suministrar oxígeno a una planta vecina y mañana cerrará o cambiará a otra tecnología. Por ello, los proyectos modernos incluyen la posibilidad de redirigir flujos o incluso cambiar el producto final (por ejemplo, de gaseoso a líquido para logística de mayor distancia).

Como resultado, respondiendo a la pregunta del título: sí, hay innovación. Pero no se trata tanto de crear algo fundamentalmente nuevo desde cero, sino de la aplicación flexible, pragmática y sistemática de tecnologías conocidas para resolver problemas industriales específicos. Y los impulsores aquí son precisamente aquellos equipos que están profundamente inmersos en los procesos tecnológicos de sus clientes, están preparados para las iteraciones y no temen las soluciones no estándar. Como los mencionados anteriormente. Éste es, en mi opinión, el principal conocimiento chino en este ámbito aparentemente estrecho.