China: ¿innovaciones en la utilización del oxígeno? 

¿Cuándo oíste hablar de la “utilización del oxígeno”? En China, lo primero que les viene a la mente a muchos probablemente sean enormes plantas metalúrgicas y sus pantallas de visualización. Pero si profundizas, especialmente en los últimos diez años, el panorama se vuelve mucho más interesante y... más confuso. ¿Ya no se trata simplemente de “regresar”? oxígeno de los gases de escape, sino de hacer que este flujo funcione al máximo, e incluso con pérdidas mínimas. Y aquí comienza la parte más difícil, no tanto en teoría, sino en la práctica, en la cancha.

¿De? Hierro? estándar para soluciones flexibles

Tradicionalmente, la mayor parte de las tecnologías de utilización de oxígeno está ligada a la metalurgia ferrosa. Gas convertidor, gas de alto horno: las concentraciones allí son más o menos predecibles y los planes se han elaborado durante décadas. Pero el mercado chino, especialmente después de todos estos comentarios “verdes” iniciativas, comenzaron a exigir soluciones para flujos más caprichosos. Por ejemplo, en la industria química, donde una corriente puede contener oxígeno, nitrógeno y un montón de impurezas que los catalizadores "comen". en una semana.

Recuerdo un proyecto en una de las plantas de Sichuan: intentaron adaptar una unidad estándar de adsorción por ciclo de presión (PSA) para purificar gases de la producción de amoníaco. Sobre el papel, todo coincidía: se extrajo oxígeno y la pureza en la salida fue del 95%. Pero, de hecho, las fluctuaciones de presión en el flujo inicial fueron tales que los adsorbentes de gel de sílice tuvieron que cambiarse tres veces más a menudo de lo esperado. La economía de todo el proyecto pendía de un hilo. Esta fue una buena lección: las soluciones occidentales ya preparadas no siempre echan raíces sin modificaciones serias, diría yo, específicas.

Fue aquí donde empezaron a aparecer los lugareños.innovación. No son descubrimientos ruidosos, sino más bien un “ajuste fino” de ingeniería. Por ejemplo, comenzaron a experimentar con sistemas híbridos: preseparación por membrana más adsorción. La membrana asumió la carga principal de las fluctuaciones de composición y la unidad PSA garantizó la limpieza. Ruidoso, requiere más espacio, pero al final, estabilidad. Estas cosas rara vez aparecen en las revisiones de patentes, pero son las que determinan si una planta funcionará 8.000 horas al año o necesitará ser reparada cada seis meses.

Caídas como fuente de datos

No se puede hablar de innovación sin hablar de lo que no funcionó. Uno de los casos más ilustrativos que escuchan todos en círculos reducidos es el intento de implementar tecnologías a gran escala.utilización de oxígenoen pequeñas plantas de procesamiento de biogás. La idea era hermosa: extraer oxígeno para enriquecer el aire en reactores de tratamiento aeróbico, aumentando su eficiencia.

Pero nos topamos con un problema de escala. Un equipo que era económico para una gran planta metalúrgica resultó ser oro para una estación de biogás con una capacidad de 5.000 metros cúbicos por día. Además, materias primas. El biogás tiene una composición inestable: hoy el sulfuro de hidrógeno es de 200 ppm, mañana de 2000. Las membranas y los adsorbentes fallaron rápidamente. He visto varias de estas instalaciones abandonadas, oxidadas en las afueras de las empresas, como un monumento a cálculos incorrectos.

De ahí, sin embargo, nació otra dirección: las soluciones modulares en contenedores. No es universal, pero está diseñado para un tipo específico de contaminante y rango de concentración. Esto se acerca más a un enfoque "llave en mano", pero con un matiz importante: los ingenieros primero monitorean su gas durante un mes y luego ofrecen una configuración. Es más caro al principio, pero te salva de un desastre más adelante. Empresas comoChengdu Yizhi Technology Co.(su sitio web esyzkjhx.ru) solo uno de los que siguieron este camino. No se limitan a vender instalaciones, sino que se posicionan como un instituto de diseño (como indican en su descripción: un instituto de diseño creado por Huaxi Technology), lo que implica un análisis profundo antes de ofrecer nada.

El papel de la digitalización: no una panacea, sino una herramienta

Ahora está de moda hablar de ?Industria 4.0? y gemelos digitales en separación de gases. En China, esta tendencia también se reanudó. Pero en la práctica, todo se reduce a sensores y algoritmos que pueden funcionar con los "sucios". datos. Una instalación de reciclaje no es un laboratorio; hay vibraciones, polvo y cambios de temperatura.

En una de las nuevas instalaciones para la purificación de gases de escape que contienen oxígeno en una planta de polisilicio, intentamos implementar un sistema de análisis predictivo. Los sensores monitorearon la presión, la temperatura y la composición en la entrada y salida. Se suponía que el modelo de IA predecía una caída en la eficiencia del adsorbente. En teoría, cambiarlo no según un cronograma, sino según su estado real, ahorrando recursos.

Pero el modelo "tropezaba" constantemente con emisiones repentinas de impurezas debido a la inestabilidad de la producción principal. Tuvimos que entrenarlo no con datos ideales, sino con datos reales, con ruido y artefactos. ¿El resultado es algo entre un sistema inteligente y un operador experimentado que “siente”? instalación. Ahora funciona, pero el efecto económico todavía es difícil de evaluar: es demasiado nuevo. Sin embargo, el enfoque en sí (la creación de algoritmos para condiciones reales, no ideales) es, en mi opinión, la esencia del enfoque local.innovación.

Los materiales son el cuello de botella

Todo se reduce a los materiales. Se puede idear un esquema ingenioso, pero si no hay un adsorbente que pueda resistir el impacto de una impureza específica, o una membrana que sea resistente a los plastificantes en el flujo, el proyecto está condenado al fracaso. China está apostando fuerte por sus propios desarrollos aquí.

Por ejemplo, los tamices moleculares de carbono (CMS) para separar el oxígeno del aire son un nicho tradicional para varios gigantes mundiales. Pero los fabricantes locales están desarrollando activamente sus líneas, tratando de mejorar la selectividad en condiciones de alta humedad; esto es fundamental para nuestras regiones del sur. Vi informes sobre pruebas de nuevos CMS de un laboratorio en Chengdu: su resistencia al vapor de agua es entre un 15 y un 20% mayor que la de sus análogos importados, pero al mismo tiempo la cinética de adsorción es ligeramente menor. El ingeniero debe elegir qué es más importante para un proceso determinado: la estabilidad o la velocidad.

Lo mismo con las membranas. Las membranas de poliimida importadas separan perfectamente el oxígeno y el nitrógeno, pero tienen "miedo" a los vapores orgánicos. Los avances en el campo de las membranas de matriz mixta, donde se introducen nanopartículas inorgánicas en la base polimérica, están intentando solucionar este problema. Por ahora se trata de muestras de laboratorio, pero ya se están probando módulos de este tipo en varias instalaciones piloto en plantas químicas. Si sobreviven uno o dos años en un entorno agresivo, será un gran avance.

Economía versus Ecología: ¿dónde está el equilibrio?

En definitiva, cualquierinnovación en la utilización del oxígenotodo se reduce al dinero. Las normas estatales sobre emisiones se están volviendo más estrictas y las multas aumentan: este es el factor determinante. Pero el equipo en sí debe pagarse por sí solo, de lo contrario solo se comprará bajo la presión del regulador y funcionará a la mitad de su capacidad.

Ahora la tendencia es buscar beneficios secundarios. ¿Oxígeno utilizado? Excelente. ¿Pero es posible no sólo devolverlo al proceso, sino venderlo a una planta vecina que necesita oxígeno técnico? ¿O utilizarlo para producir ozono para el tratamiento de aguas residuales en la misma planta? Esto requiere logística y arreglos complejos, pero estos microclústeres están empezando a aparecer en los parques industriales.

Empresas como la mencionadaChengdu Yizhi Technology Co., con su enfoque basado en proyectos, a menudo actúan como integradores en tales esquemas. Su función no es sólo montar la instalación, sino calcular toda la cadena: desde el análisis del gas hasta los posibles consumidores del producto seleccionado. Este es el siguiente nivel: gestionar los flujos de recursos a nivel de distrito o parque. El capital social de 120 millones de yuanes, según sus datos, indica serias ambiciones en esta dirección.

De cara al futuro: ¿qué sigue?

¿A dónde va todo esto? Creo que veremos aún más especialización. No habrá una única “tecnología china para la utilización del oxígeno”. Habrá un conjunto de módulos, materiales y servicios digitales que se combinarán para una tarea absolutamente específica: para la metalurgia - algunos paquetes, para la química fina - otros, para el biogás - otros.

La clave no será la eficiencia de la instalación en condiciones ideales, sino su “supervivencia”. y adaptabilidad en la realidad. Y, lo que es más importante, la capacidad de encajar en la economía circular de la empresa. La innovación vendrá no tanto con el descubrimiento fundamental de un nuevo principio de separación, sino con la capacidad de armar un rompecabezas que funcione a partir de tecnologías existentes, “pegándolo”. adaptarlos a las condiciones locales.

Por lo tanto, cuando me preguntan sobre la innovación en China en esta área, no hablaría de artículos innovadores en revistas, sino de miles de informes de ingeniería, bancos de pruebas y, sí, a veces lanzamientos fallidos, que en conjunto brindan esa experiencia tan práctica. Experiencia que nos permite hablar de algo más que copiar.