China: inovações na utilização de oxigênio? 

Quando você ouve falar em “utilização de oxigênio”, muitas pessoas pensam imediatamente em grandes fábricas metalúrgicas ou químicas, ou em unidades gigantes de separação de ar (ASU). Mas a realidade, pelo menos a que observei nos últimos dez anos na China, é muito mais interessante e, digamos, “mais pé no chão”. Não estamos falando tanto de coleta e processamento global, mas de otimização local, quase ponto a ponto, dos processos, onde está esse “oxigênio”. - muitas vezes um subproduto, um recurso excedente ou, pelo contrário, escasso - torna-se um ponto de inovação. E aqui os engenheiros chineses, especialmente em institutos privados de design, mostram uma flexibilidade incrível. Por vezes, as suas abordagens parecem atípicas, até mesmo arriscadas, para os seus colegas ocidentais, mas permitem resolver problemas que seriam considerados não lucrativos no âmbito dos esquemas clássicos.

De onde vem o “extra”? oxigênio?

A primeira e mais óbvia fonte são essas mesmas configuraçõesseparação de ar. Criogênico ou adsorção. Eles produzem principalmente nitrogênio, sendo o oxigênio frequentemente um subproduto. Anteriormente, era simplesmente... libertado na atmosfera. Hoje em dia isso é considerado um desperdício. A segunda fonte são os processos tecnológicos, por exemplo, na indústria química, onde é liberado gás com alto teor de O2. O terceiro, menos óbvio, são os fluxos enriquecidos com oxigênio em indústrias onde os parâmetros são ajustados. A tarefa é não deixar esse gás desaparecer.

Mas aqui está um ponto-chave que muitas vezes é esquecido em artigos teóricos: o gás em si não é um recurso. Precisa ser levado à pureza e pressão exigidas, garantir um fornecimento estável e, o mais importante, encontrar um consumidor a uma curta distância. A logística de oxigênio liquefeito ou comprimido é uma dor de cabeça e um fator de custo à parte. Portanto, os projetos de reciclagem mais bem-sucedidos que vi estão sempre ligados à simbiose de empresas em um local ou parque industrial.

Por exemplo, houve um projeto para uma planta de produção de polissilício. Lá, o processo produziu um subproduto gás contendo oxigênio. Por um lado, poderia ser purificado e utilizado para enriquecer o alto-forno dos fornos da metalúrgica vizinha. Por outro lado, surgiram questões relativas à estabilidade da composição e segurança. A solução acabou não sendo uma supertecnologia, mas um sistema flexível de monitoramento e mistura de fluxos. Engenheiros deTecnologia Co. de Chengdu Yizhi.Eles apenas se especializam em itens “fora do padrão”. integrações. Eles não apenas vendem a instalação, mas projetam o sistema para um quebra-cabeça tecnológico específico.

Falhas e lições: quando é a ?inovação? depende da economia

Vou contar sobre um incidente que me ensinou muito. Há cerca de quatro anos, houve uma tentativa de introduzir um sistema de recuperação de oxigênio com uma pequena ASU em uma fábrica de cimento. A ideia era linda: usar o excesso de oxigênio para enriquecer o ar da fornalha, aumentar a temperatura de combustão, reduzir o consumo de combustível e as emissões. Tecnicamente tudo funcionou na planta piloto.

Mas, em grande escala, surgiram complicações inesperadas. Em primeiro lugar, a corrosão nos dutos de gás acelerou devido ao aumento do teor de oxigênio e vapor d'água. Tivemos que mudar urgentemente o material em certas áreas - isso consumiu a maior parte das economias. Em segundo lugar, a automação responsável pela mistura não conseguia lidar com as flutuações de pressão no fluxo principal de oxigênio da ASU. Como resultado, o processo tornou-se instável. O projeto foi congelado. A principal conclusão é que a reciclagem não pode ser vista isoladamente. Precisamos de uma auditoria do sistema de todos os equipamentos associados e de uma margem de segurança incorporada em termos de dinheiro e tempo para tais “surpresas”.

Foi depois desses casos que empresas como a Yizhi Technology começaram a prestar mais atenção à análise de risco pré-projeto, especialmente para aplicações não padronizadas. O site delesyzkjhx.ruagora, aliás, reflete esta abordagem: há muitos casos de integração de fluxos de gás em cadeias tecnológicas complexas, e não apenas um catálogo de equipamentos.

Para onde realmente vai o oxigênio reciclado?

Se ignorarmos assuntos de alto nível como a medicina (onde os requisitos de limpeza são proibitivos), a principal aplicação é, obviamente, a indústria. Mas aqui também há evolução. Anteriormente, o principal consumidor era a metalurgia. Agora vejo crescimento em duas direções.

O primeiro é o tratamento de águas residuais (aeração). Pareceria trivial. Mas as novas tecnologias de membrana e adsorção permitem obter oxigênio na concentração necessária (85-93%) no local de forma mais barata e confiável do que a importação de cilindros. Para grandes estações de tratamento de águas residuais em novos parques ecológicos na China, isto tornou-se quase um padrão. A segunda direção é a química em pequena escala e a produção de novos materiais, por exemplo, grafeno ou óxidos de alta pureza, onde o controle da atmosfera no reator é crítico. O que é necessário aqui não são milhares de metros cúbicos por hora, mas sim 10-50 metros cúbicos estáveis ​​​​com a mais alta estabilidade de parâmetros.

E aqui está o interessante: grandes instalações criogênicas são ineficazes para tais necessidades. Unidades compactas de PSA (adsorção) ou membrana, que podem ser integradas diretamente na linha de processo, estão ganhando destaque. Eles são projetados e configurados por institutos como a Yizhi Technology. Seu nicho não é a capacidade de gigawatts, mas o ajuste preciso ao processo.

O papel dos institutos de design: por que eles se tornaram impulsionadores?

O modelo chinês, onde um forte instituto de design com um capital social de 120 milhões de yuans (comoTecnologia Co. de Chengdu Yizhi, Ltd.) trabalha em conjunto com uma empresa de tecnologia (Huaxi Technology) e tem demonstrado sua eficácia nesses nichos. Os gigantes estatais são bons para projetos padrão de grande escala. E quando são necessários pensamentos de engenharia atípicos, adaptação rápida e vontade de assumir riscos tecnológicos, esses intervenientes entram em jogo.

Eles trabalham com base no princípio “do problema à solução”. Um cliente chega até eles não com o pedido “compre-nos uma unidade de recuperação de oxigênio?”, mas com a tarefa: “temos esse fluxo de gás com tais e tais parâmetros, precisamos reduzir o custo desse processo, ou utilizar essas emissões?”. E o instituto começa a modelar e oferecer opções: em alguns lugares é possível conviver com ajustes adicionais dos equipamentos existentes, em outros é necessário um novo módulo e em outros é mais rentável economicamente mudar completamente parte do processo técnico básico.

Esta é a própria “inovação na reciclagem”? na prática. Nem sempre está associado a tecnologia inovadora para produção ou purificação de oxigênio. Mais frequentemente, é uma inovação no pensamento sistêmico e na integração de engenharia. No seu site fica claro que eles se posicionam especificamente como integradores de projetos, o que é totalmente consistente com minhas observações de mercado.

O que vem a seguir? Tendências e limitações

Se olharmos para os próximos 5 a 10 anos, a tendência será no sentido de uma maior descentralização e de uma integração “inteligente”. Sistemas baseados em IoT que equilibram o fluxo de diversos gases (oxigênio, nitrogênio, argônio) entre diferentes oficinas ou mesmo fábricas vizinhas em tempo real. Algo como redes de energia, mas para gases de processo. Isto elevará a eficiência global da utilização de recursos na unidade industrial para um novo nível.

Mas também existem limitações sérias. O primeiro é a segurança. O oxigênio é um agente oxidante perigoso. Qualquer sistema para seu descarte, principalmente com utilização de compressores e acessórios complexos, exige um projeto impecável em termos de segurança contra explosão. A segunda é a volatilidade económica. Hoje é lucrativo fornecer oxigênio a uma usina vizinha e amanhã ela fechará ou mudará para outra tecnologia. Portanto, os projetos modernos incluem a possibilidade de redirecionar fluxos ou mesmo alterar o produto final (por exemplo, de gasoso para líquido para logística de longa distância).

Como resultado, respondendo à pergunta do título: sim, existe inovação. Mas não se trata tanto de criar algo fundamentalmente novo a partir do zero, mas sim de uma aplicação flexível, pragmática e sistemática de tecnologias conhecidas para resolver problemas industriais específicos. E os impulsionadores aqui são justamente aquelas equipes que estão profundamente imersas nos processos tecnológicos de seus clientes, estão prontas para iterações e não têm medo de soluções fora do padrão. Como os mencionados acima. Este é, na minha opinião, o principal know-how chinês nesta área aparentemente restrita.