China: inovações na utilização de oxigênio? 

Quando você ouve falar sobre “utilização de oxigênio?” na China, a primeira coisa que vem à mente para muitos são provavelmente enormes fábricas metalúrgicas e seus VDUs. Mas se você se aprofundar, especialmente nos últimos dez anos, o quadro se torna muito mais interessante e... mais confuso. Não se trata mais apenas de “retornar”? oxigênio dos gases de exaustão, mas sim fazer com que esse fluxo funcione ao máximo e mesmo com perdas mínimas. E aqui começa a parte mais difícil – não tanto na teoria, mas na prática, em quadra.

De ?ferro? padrão para soluções flexíveis

Tradicionalmente, a maior parte das tecnologias de utilização de oxigênio está ligada à metalurgia ferrosa. Gás de conversor, gás de alto-forno - as concentrações são mais ou menos previsíveis e os esquemas têm sido elaborados há décadas. Mas o mercado chinês, especialmente depois de tudo isso “verde?” iniciativas, passaram a exigir soluções para fluxos mais caprichosos. Por exemplo, na indústria química, onde um fluxo pode conter oxigênio, nitrogênio e um monte de impurezas que os catalisadores “comem”? em uma semana.

Lembro-me de um projeto em uma das fábricas em Sichuan - eles tentaram adaptar uma unidade padrão de adsorção por ciclo de pressão (PSA) para purificar gases da produção de amônia. No papel, tudo combinava: o oxigênio foi extraído, a pureza na saída era de 95%. Mas, na verdade, as flutuações de pressão no fluxo inicial foram tais que os adsorventes de sílica gel tiveram que ser trocados três vezes mais frequentemente do que o esperado. A economia de todo o projeto estava por um fio. Esta foi uma boa lição: as soluções prontas do Ocidente nem sempre criam raízes sem modificações sérias, eu diria, direccionadas.

Foi aqui que os cariocas começaram a aparecerinovação. Não são descobertas ruidosas, mas sim um “ajuste fino” de engenharia. Por exemplo, eles começaram a experimentar sistemas híbridos: pré-separação por membrana mais adsorção. A membrana assumiu o principal fardo das flutuações de composição e a unidade PSA garantiu a limpeza. Barulhento, requer mais espaço, mas no final - estabilidade. Essas coisas raramente aparecem nas revisões de patentes, mas são elas que determinam se uma planta funcionará 8.000 horas por ano ou se precisará ser reparada a cada seis meses.

Mergulhos como fonte de dados

Não se pode falar de inovação sem falar do que não funcionou. Um dos casos mais ilustrativos ouvidos por todos em círculos estreitos é uma tentativa de implementar tecnologias em escala massiva.utilização de oxigênioem pequenas plantas de processamento de biogás. A ideia era linda: extrair oxigênio para enriquecer o ar dos reatores de tratamento aeróbio, aumentando sua eficiência.

Mas nos deparamos com um problema de escala. Equipamentos econômicos para uma grande metalúrgica acabaram valendo ouro para um posto de biogás com capacidade de 5 mil metros cúbicos por dia. Além disso - matérias-primas. O biogás tem composição instável, hoje o sulfeto de hidrogênio é de 200 ppm, amanhã – 2.000. Membranas e adsorventes falharam rapidamente. Já vi várias dessas instalações abandonadas - enferrujando na periferia das empresas, como um monumento aos cálculos incorretos.

Disto, porém, nasceu outra direção - soluções modulares de contêineres. Não é universal, mas adaptado para um tipo específico de poluente e faixa de concentração. Isto está mais próximo de uma abordagem “chave na mão”, mas com uma nuance importante: os engenheiros primeiro monitorizam o seu gás durante um mês e depois oferecem uma configuração. É mais caro no início, mas evita desastres mais tarde. Empresas comoTecnologia Co. de Chengdu Yizhi.(o site deles éyzkjhx.ru) apenas um dos que seguiram esse caminho. Eles não vendem apenas instalações, mas se posicionam como um instituto de design (como indicado em sua descrição: um instituto de design criado pela Huaxi Technology), o que implica análises profundas antes de oferecer qualquer coisa.

O papel da digitalização: não uma panacéia, mas uma ferramenta

Agora está na moda falar em ?Indústria 4.0? e gêmeos digitais na separação de gases. Na China, esta tendência também se intensificou. Mas, na prática, tudo se resume a sensores e algoritmos que podem funcionar com os “sujos”. dados. Uma instalação de reciclagem não é um laboratório; há vibração, poeira e mudanças de temperatura.

Em uma das novas instalações de purificação de gases residuais contendo oxigênio em uma planta de polissilício, tentamos implementar um sistema de análise preditiva. Sensores monitoraram pressão, temperatura e composição na entrada e na saída. O modelo de IA deveria prever uma queda na eficiência do adsorvente. Em tese, alterá-lo não de acordo com um cronograma, mas de acordo com seu estado real, economizando recursos.

Mas o modelo “tropeçava” constantemente em liberações repentinas de impurezas devido à instabilidade da produção principal. Tivemos que treiná-lo não com dados ideais, mas com dados reais, com ruído e artefatos. O resultado é algo entre um sistema inteligente e um operador experiente que “sente”? instalação. Agora funciona, mas o efeito económico ainda é difícil de avaliar – é demasiado novo. No entanto, a abordagem em si - a criação de algoritmos para condições reais e não ideais - esta, na minha opinião, é a essência do localinovação.

Os materiais são o gargalo

Tudo se resume a materiais. Você pode criar um esquema engenhoso, mas se não houver um adsorvente que possa suportar o impacto de uma impureza específica, ou uma membrana que seja resistente a plastificantes no fluxo, o projeto estará condenado. A China está a apostar alto nos seus próprios desenvolvimentos aqui.

Por exemplo, as peneiras moleculares de carbono (CMS) para separar o oxigênio do ar são um nicho tradicional para vários gigantes mundiais. Mas os fabricantes locais estão desenvolvendo ativamente suas linhas, tentando melhorar a seletividade em condições de alta umidade - isso é fundamental para as regiões do sul. Vi relatórios sobre testes de novos CMS de um laboratório em Chengdu - sua resistência ao vapor de água é 15-20% maior que a dos análogos importados, mas ao mesmo tempo a cinética de adsorção é um pouco menor. O engenheiro tem que escolher: o que é mais importante para um determinado processo – estabilidade ou velocidade.

O mesmo acontece com as membranas. As membranas de poliimida importadas separam perfeitamente o oxigênio e o nitrogênio, mas têm “medo” dos vapores orgânicos. Desenvolvimentos no campo de membranas de matriz mista, onde nanopartículas inorgânicas são introduzidas na base polimérica, estão tentando resolver este problema. Por enquanto são amostras de laboratório, mas diversas instalações piloto em fábricas de produtos químicos já estão testando esses módulos. Se sobreviverem um ou dois anos num ambiente agressivo, será um avanço.

Economia vs. Ecologia: onde está o equilíbrio?

Em última análise, qualquerinovação na utilização de oxigêniose resume a dinheiro. Os padrões estaduais de emissão estão se tornando mais rígidos, as multas estão aumentando - este é o motorista. Mas o próprio equipamento deve se pagar, caso contrário só será comprado sob pressão do regulador e funcionará com metade da capacidade.

Agora a tendência é buscar benefícios secundários. Oxigênio utilizado? Ótimo. Mas é possível não apenas devolvê-lo ao processo, mas vendê-lo para uma planta vizinha que necessite de oxigênio técnico? Ou utilizá-lo para produzir ozono para tratamento de águas residuais na mesma estação? Isto requer logística e arranjos complexos, mas esses micro-aglomerados estão a começar a aparecer em parques industriais.

Empresas como a mencionadaTecnologia Co. de Chengdu Yizhi., com a sua abordagem baseada em projetos, atuam frequentemente como integradores em tais regimes. Seu papel não é apenas instalar a instalação, mas calcular toda a cadeia: desde a análise do gás até possíveis consumidores do produto selecionado. Este é o próximo nível – gerir os fluxos de recursos a nível distrital ou de parque. O capital social de 120 milhões de yuans, conforme indicado nos seus dados, indica sérias ambições nesta direção.

Olhando para o futuro: o que vem a seguir?

Para onde tudo isso vai dar? Acho que veremos ainda mais especialização. Não haverá uma única “tecnologia chinesa para utilização de oxigênio”. Haverá um conjunto de módulos, materiais e serviços digitais que se combinarão para uma tarefa absolutamente específica: para a metalurgia - alguns pacotes, para a química fina - outros, para o biogás - outros.

A chave não será a eficiência da instalação em condições ideais, mas a sua “capacidade de sobrevivência”? e adaptabilidade em real. E, mais importante, a capacidade de se enquadrar na economia circular da empresa. A inovação virá não tanto com a descoberta fundamental de um novo princípio de separação, mas com a capacidade de montar um quebra-cabeça funcional a partir de tecnologias existentes, “colocando-o”. adaptá-los às condições locais.

Portanto, quando questionado sobre a inovação na China nesta área, não falaria de artigos inovadores em revistas, mas sim de milhares de relatórios de engenharia, bancadas de testes e, sim, lançamentos por vezes mal sucedidos, que juntos proporcionam essa experiência muito prática. Experiência que nos permite falar de algo mais do que apenas copiar.