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China: inovações em tecnologia PSA para o meio ambiente

Quando eles falam sobreTecnologia PSAna China, muitos imaginam imediatamente instalações petroquímicas gigantescas. Mas a verdadeira inovação reside agora na sua adaptação aos problemas ambientais, e há aqui muitas nuances que não são registadas nos relatórios.

Da sorção clássica a uma ferramenta ambiental

ClássicoPSA(adsorção por oscilação de pressão) tem sido usada há décadas para produzir hidrogênio ou oxigênio puro. A essência é o processo cíclico de adsorção e dessorção em zeólitas ou peneiras moleculares de carbono. Mas há cerca de 10 anos, começou na China uma forte tendência para tornar a indústria mais ecológica. E então descobriu-se que a mesma tecnologia, mas com uma abordagem diferente para o projeto de adsorventes e a seleção de adsorventes, pode resolver problemas completamente diferentes.

Por exemplo, captura e recuperação de compostos orgânicos voláteis (COV) de instalações de produção. Não apenas queime, mas devolva-o ao processo. Ou limpar o biogás do CO2 para produzir metano comercializável. Isso exigiu uma revisão de muitos parâmetros canônicos. Velocidade do ciclo, queda de pressão, até mesmo o formato das válvulas - tudo teve que ser recalculado para vazões sujas e úmidas, e não para gás natural purificado.

O primeiro projeto de recuperação de vapor de benzeno que encontrei em uma planta quase falhou devido à condensação. Zeólito clássico obstruído em uma semana. A solução foi encontrada em uma camada combinada de adsorvente: primeiro, um material mais hidrofóbico retira a umidade, depois um sorvente especializado atua nos componentes alvo. Mas isto aumentou os custos de capital e o cliente ficou inicialmente chocado. Demorou muito para calcular o retorno devido à devolução do produto.

Principais desafios: não teoria, mas condições de campo

O principal problema ambientalPSA— instabilidade do fluxo de entrada. Na mesma planta de recuperação de solvente, a concentração pode aumentar significativamente dependendo do modo da linha principal. E a automação, configurada para um fluxo estável, começa a falhar. A troca frequente de válvulas leva ao seu desgaste. Em uma das fábricas na província de Jiangsu, instalamos um sistema com linha de adsorção de backup e lógica de controle mais flexível que analisa a tendência em vez do valor instantâneo. Mas isso é, claro, mais caro.

Outro ponto é o consumo de energia. O PSA clássico para ar consome muita energia devido à compressão. Em aplicações ambientais, ventiladores de baixa pressão podem frequentemente ser usados ​​se o sistema hidráulico for projetado adequadamente. Mas aqui é necessário um cálculo preciso, caso contrário a adsorção será ineficaz. Um dos nossos parceirosTecnologia Co. de Chengdu Yizhi.(o site deles éhttps://www.yzkjhx.ru), é especializada em tais soluções de engenharia. Eles não apenas vendem instalações, mas conduzem todo o ciclo, desde a auditoria até o comissionamento. Isto é importante porque sem uma análise profunda dos dados de origem, o projeto está condenado.

Aliás, cercaTecnologia Co. de Chengdu Yizhi.. É um instituto de design estabelecido pela Chengdu Huaxi Chemical Technology Co., Ltd. em 2013. Com um capital registrado de 120 milhões de yuans, eles podem arcar com pesquisas e desenvolvimento sérios. Eu vi a planta piloto deles para purificar gás de coqueria em uma siderúrgica. Houve um esquema interessante com pré-resfriamento e secagem, que prolongou significativamente a vida útil do adsorvente principal. Mas também reconheceram que a seleção de um par de adsorção para ambientes tão agressivos é sempre um compromisso entre capacidade e durabilidade.

Caso: biogás e os meandros da economia

Uma direção muito indicativa é a modernização dos postos de biogás. O esquema padrão é a combustão em uma planta de cogeração. Mas se você limpar o biogás de 40% de CO2 e compostos de enxofre, obterá biometano, que pode ser bombeado para a rede ou usado como combustível para motores. A economia está mudando dramaticamente.

Trabalhamos em um projeto em Shandong. O objetivo é aumentar o poder calorífico do gás. UsadoTecnologia PSAbaseado em peneiras moleculares de carbono modificado. A principal dificuldade não estava nem na tecnologia, mas nas matérias-primas: a composição do esterco mudava sazonalmente, o que afetava a concentração de sulfeto de hidrogênio. Foi necessário integrar uma etapa de purificação adicional baseada na quimissorção antes do PSA. Isso aumentou os custos operacionais, mas protegeu o adsorvente caro.

O mais interessante começou na fase inicial. Os sensores de oxigênio mostraram picos fantasmas e o sistema travou. Descobriu-se que o problema estava nos microporos do novo adsorvente, que capturou um pouco de ar durante a regeneração. Decidimos alterar o procedimento de purga. Você não pode escrever essas pequenas coisas no passaporte de instalação; eles são aprendidos apenas no trabalho.

Os materiais são importantes: não apenas os zeólitos

As publicações geralmente se concentram em zeólitas. Mas em projetos ambientais reais, adsorventes híbridos e estruturas metálicas orgânicas (MOFs) estão sendo cada vez mais utilizados. A sua capacidade para alguns poluentes específicos, como os mercaptanos, é muitas vezes superior.

Mas há uma nuance - custo e estabilidade. Os MOFs podem ser sensíveis à presença de vapor de água. Em um dos seminários, um representante de um instituto acadêmico falou sobre um novo material compósito baseado em matriz de grafeno. Parecia impressionante, mas quando pedimos amostras para testar em condições reais (com poeira e aerossóis), descobrimos que a sua vida sob carga cíclica ainda não tinha sido estudada. Inovação no laboratório e na fábrica são duas coisas muito diferentes.

Portanto, muitas empresas de engenharia, incluindo a mencionada Yizhi Technology, estão criando suas próprias composições adsorventes patenteadas. Nem sempre são revolucionários, mas são testados quanto à estabilidade a longo prazo. A propósito, o site deles é uma boa fonte para entender as tendências atuais em aplicações.PSAna Ásia.

Olhando para o futuro: integração e digital

O próximo passo que vejo é a integração das instalações PSA no contorno digital geral da empresa. Não apenas uma unidade autônoma, mas um sistema que recebe dados sobre paradas planejadas da produção principal, prevê a composição das matérias-primas e otimiza antecipadamente seu ciclo.

Por exemplo, se for sabido que amanhã será fornecida à linha uma matéria-prima com teor de impurezas diferente, a instalação pode ajustar antecipadamente o tempo do ciclo de adsorção. Isto aumenta a eficiência e a vida útil do adsorvente. Já existem projectos-piloto deste tipo, mas a implementação em massa é dificultada pela falta de preparação das infra-estruturas de muitas fábricas antigas.

Outra direção promissora é a miniaturização de fontes distribuídas de poluição. Não é uma fábrica enorme, mas muitas pequenas oficinas. Aqui precisamos de soluções PSA compactas e quase modulares. Estão em andamento trabalhos sobre isso, mas a principal barreira é o custo de fabricação de equipamentos de alta precisão em pequena escala, como um bloco de válvulas.

No geral, a inovação emTecnologias PSApara a ecologia na China, não se trata de descobertas revolucionárias, mas de adaptação meticulosa, engenhosidade de engenharia e vontade de procurar soluções não padronizadas para cada fluxo específico, muitas vezes imperfeito. E é neste trabalho mundano que nasce o verdadeiro efeito sobre o meio ambiente.