China: ¿perspectivas para la tecnología PSA? 

Cuando en China se habla de PSA, muchos se imaginan inmediatamente enormes instalaciones para separar el aire en oxígeno y nitrógeno. Esto, por supuesto, es la base, pero si profundizas más, la imagen es mucho más interesante y... más confusa. Lo que a menudo se pasa por alto es que la tecnología mismaadsorción por cambio de presión- No se trata de un monolito, sino de todo un conjunto de soluciones, y su aplicabilidad aquí depende en gran medida de mil pequeños matices: desde el coste de la electricidad en una determinada provincia hasta la calidad del sorbente local e incluso de la mentalidad del personal operativo de la planta. Intentaré solucionarlo basándome en lo que vi yo mismo.

No sólo aire: donde PSA ya funciona y toca techo

Sí, las plantas de oxígeno y nitrógeno son el pan de cada día de muchas empresas de ingeniería. Pero si tomamos hidrógeno, por ejemplo, en una refinería, a menudo existe una competencia feroz con los métodos de membrana. PSA gana en términos de pureza del producto, eso es un hecho. Pero he visto proyectos en los que, por el deseo de ahorrar costes de capital, instalaron membranas y luego sufrieron durante años la inestabilidad de la composición del gas en la salida. Reverso -Instalaciones PSApara el hidrógeno se requiere una purificación preliminar de muy alta calidad, la más mínima penetración de CO o compuestos de azufre, y el sorbente puede desecharse. China ha aprendido a lidiar con esto, pero el costo de semejante combinación de pasos preliminares y el propio PSA a veces asusta a los clientes.

Una de las áreas más prometedoras, en mi opinión, es la purificación de biogás y gas de vertedero hasta su calidad natural (biometano). Aquí está la tecnologíaadsorción por cambio de presiónPrácticamente inigualable en términos de equilibrio entre fiabilidad y costes operativos. Pero también hay muchos obstáculos. La composición de las materias primas puede variar enormemente, especialmente en los vertederos. Las soluciones de diseño estándar a menudo no funcionan; Se requiere adaptación en el sitio. Recuerdo una historia de un proyecto en Sichuan: los ingenieros instalaron un ciclo de adsorción estándar y el contenido de oxígeno en la materia prima resultó ser mayor de lo calculado. Como resultado, tuvimos que reprogramar el controlador sobre la marcha y cambiar la secuencia de válvulas para evitar el riesgo de que se formara una mezcla explosiva dentro de las columnas. ¿Bagatela? No, esta es exactamente la práctica que no está en los libros de texto.

Pero con la captura de CO2 de los gases de combustión (captura postcombustión), la situación es ambigua. El consumo de energía para la regeneración de sorbentes es enorme. Hay muchos estudios y proyectos piloto, pero cuando se trata de escala industrial y economía, el entusiasmo a menudo se desvanece. Hasta ahora, se trata más de un área de órdenes gubernamentales y proyectos de demostración que de una solución comercialmente viable. Aunque empresas chinas comoChengdu Yizhi Technology Co.(este es un instituto de diseño creado por Huaxi Technology) están realizando activamente I+D en esta dirección, tratando de reducir el consumo de energía mediante ciclos híbridos y nuevos materiales.

Sorbentes: el corazón del sistema y el campo de batalla

Todo depende de ellos. Anteriormente dependíamos en gran medida de las importaciones, especialmente de grados específicos de zeolitas. Ahora la situación está cambiando. Los fabricantes chinos han lanzado la producción de zeolitas y carbones activados bastante competitivos. Pero el problema es diferente: la estabilidad de los partidos. Compraste un lote y funciona perfectamente. Seis meses después, compras más del mismo proveedor y comienzan los problemas con la capacidad de humedad o la resistencia de los gránulos. Esta es una pesadilla para una empresa de ingeniería. Hay que reforzar la aceptación hasta el límite o poner un mayor margen de productividad en los proyectos, lo que afecta a la economía.

Es interesante ver la introducción de nuevos materiales como los MOF (estructuras metalorgánicas). En los laboratorios muestran fantásticos resultados en selectividad. Pero cuando se trata del precio por kilogramo y la estabilidad en las condiciones de un proceso real (con vapor de agua, con impurezas), toda la fantasía se evapora en alguna parte. Creo que pasarán otros 5 o 7 años antes de que los veamos en instalaciones comerciales, sin contar las aplicaciones específicas. Por ahora, centrarse en mejorar las zeolitas tradicionales es un camino más pragmático.

Aquí es donde la diferencia de enfoques es claramente visible. Las grandes instituciones gubernamentales están buscando artículos innovadores en revistas. Y practicantes de empresas como la mencionada.Tecnología Chengdu Yizhi, a menudo se dedican a una minuciosa optimización de exactamente los sorbentes que tienen a mano. A veces, un pequeño cambio en el proceso de regeneración (temperatura, presión de purga) aumenta la eficiencia en varios por ciento. Puede que esto no parezca gran cosa, pero para un cliente cuya instalación funciona las 24 horas del día, los 7 días de la semana, ese ahorro de recursos energéticos en el transcurso de un año se traduce en enormes sumas.

Control y automatización: donde reside la verdadera eficiencia

Puede ensamblar columnas del acero más caro y llenarlas con el mejor sorbente, pero si el sistema de control es estúpido, toda la eficiencia se va por el desagüe. El problema clásico es trabajar con una carga fuera de diseño. Digamos que una planta fue diseñada para 1000 nm3/h, pero la producción requiere 800 o 1200. Un ciclo de PSA rígido y no adaptativo abusará de la energía o producirá un producto insuficiente. Es imprescindible contar con sistemas modernos con algoritmos de control predictivo y regulación de ciclo suave. Pero cuestan en consecuencia.

En China existe ahora una fuerte tendencia hacia la digitalización y las fábricas inteligentes. Esto estimula el desarrollo de este segmento en particular. Están apareciendo fabricantes locales de controladores y software que ofrecen soluciones más económicas que Siemens o Rockwell, pero a un nivel completamente adecuado. El riesgo, por supuesto, está en la fiabilidad. En uno de los sitios de Shandong se instaló un sistema de control experimental de un proveedor local. Todo iba bien hasta que hubo una subida de tensión en la red. El controlador se congeló y no pudo reiniciar la secuencia de válvulas. Tuve que cambiarlo a control manual, casi un día de inactividad. Posteriormente, el cliente exigió la devolución del relleno importado probado. El equilibrio entre innovación y fiabilidad es siempre delicado.

Otro punto es el seguimiento y diagnóstico remotos. Esto ya no es un lujo, sino una necesidad de servicio. Ver en tiempo real una caída de presión en una columna o un cambio en la composición del producto a la salida significa poder prevenir un accidente grave. Muchas empresas de ingeniería chinas, incluidasTecnología Yizhi, ahora ofrecen dichos servicios como parte del contrato. Esto aumenta seriamente la confianza del cliente.

Economía y política: factores no obvios

Las perspectivas de cualquier tecnología dependen del dinero. La situación con el PSA es interesante. Por un lado, se trata de una tecnología madura en la que es difícil lograr avances y reducir drásticamente los costes de capital. Por otro lado, los costes operativos están fuertemente ligados al precio de la electricidad. En China, los aranceles industriales varían de una región a otra. En algunos lugares, el PSA para obtener nitrógeno puede resultar más rentable que comprar nitrógeno licuado, pero en otros puede que no. Se necesita un cálculo muy detallado para cada caso concreto.

La política ambiental es un poderoso motor. El endurecimiento de las normas de emisión, especialmente en las industrias química y metalúrgica, nos obliga a buscar métodos eficaces para purificar los gases residuales. Aquí es donde el PSA, especialmente en combinación con otros métodos, tiene una segunda oportunidad. Por ejemplo, la captura de compuestos orgánicos volátiles (COV) y su posterior recuperación. No es el mercado más masivo, pero sí estable y en crecimiento.

Sustitución de importaciones. Esta tendencia, que se ha intensificado en los últimos años, favorece a los desarrolladores y fabricantes de equipos locales. Las empresas estatales y los grandes holdings privados ahora consideran con mayor frecuencia a los contratistas locales. Esto proporciona a las empresas con gran experiencia, comoChengdu Yizhi Tecnología Co., Ltd.(el capital autorizado es de 120 millones de yuanes, una cifra que habla de intenciones serias), la capacidad de implementar proyectos más complejos y de mayor escala, adquiriendo esa experiencia práctica invaluable, que luego distingue simplemente a un proveedor de equipos de un verdadero socio tecnológico.

De cara al futuro: integración, híbridos y nichos

No veo futuro para PSA como tecnología aislada. Su potencial reside en la integración. Esquemas híbridos: PSA + membranas, PSA + criogenia, PSA + procesos catalíticos. Por ejemplo, separación preliminar gruesa sobre membranas seguida de una purificación fina sobre PSA. Esto puede proporcionar el equilibrio óptimo entre costo y eficiencia. La ingeniería más puntera trabaja ahora en este tipo de soluciones.

Otra dirección es la miniaturización y la modularidad. No instalaciones de plantas gigantes, sino módulos compactos para la producción distribuida de gas. Digamos, para la industria electrónica o para la pequeña producción de alimentos. Los requisitos de confiabilidad y limpieza aquí son prohibitivos, pero el precio de la emisión permite el uso de soluciones más avanzadas.

Como resultado, veo las perspectivas de PSA en China no en revolución, sino en evolución. La tecnología se arraigará más profundamente en la industria, pero no tanto a través de nuevos descubrimientos de alto perfil, sino a través de mejoras graduales, paso a paso, en cada componente: sorbentes, válvulas, algoritmos de control y, lo que es extremadamente importante, a través de la acumulación de una profunda experiencia aplicada. Experiencia que nos permite no sólo vender la instalación, sino integrarla en la cadena tecnológica del cliente para que funcione de forma estable, económica y sin sorpresas. Precisamente en esto se construye la reputación de las empresas que mañana permanecerán en este mercado.