China: perspectivas para a tecnologia PSA? 

Quando as pessoas falam sobre PSA na China, muitos imaginam imediatamente enormes instalações para separar o ar em oxigênio e nitrogênio. Isto, claro, é a base, mas se você se aprofundar, o quadro é muito mais interessante e... mais confuso. O que muitas vezes é esquecido é que a própria tecnologiaadsorção por oscilação de pressão- não se trata de um monólito, mas de todo um conjunto de soluções, e a sua aplicabilidade aqui depende fortemente de mil pequenas nuances: desde o custo da eletricidade numa determinada província à qualidade do sorvente local e até à mentalidade do pessoal operacional da fábrica. Vou tentar resolver isso com base no que eu mesmo vi.

Não apenas ar: onde o PSA já está funcionando e atinge o teto

Sim, as fábricas de oxigênio e nitrogênio são o pão com manteiga de muitas empresas de engenharia. Mas se você pegar o hidrogênio, por exemplo, em uma refinaria, muitas vezes há uma competição acirrada com os métodos de membrana. PSA ganha em pureza de produto, isso é fato. Mas já vi projetos onde, pelo desejo de economizar nos custos de capital, instalaram membranas e depois sofreram durante anos com a instabilidade da composição do gás na saída. Verso -Instalações PSApara o hidrogênio, eles exigem uma purificação preliminar de alta qualidade, a menor ruptura de CO ou compostos de enxofre - e o sorvente pode ser jogado fora. A China aprendeu a lidar com isso, mas o custo de tal sanduíche de etapas preliminares e do próprio PSA às vezes assusta os clientes.

Uma das áreas mais promissoras, na minha opinião, é a purificação do biogás e do gás de aterro para qualidade natural (biometano). Aqui está a tecnologiaadsorção por oscilação de pressãopraticamente incomparável em termos de equilíbrio entre confiabilidade e custos operacionais. Mas também existem muitas armadilhas. A composição das matérias-primas pode variar muito, especialmente em aterros sanitários. As soluções de design padrão geralmente não funcionam; é necessária adaptação no local. Lembro-me de uma história em um projeto em Sichuan: os engenheiros estabeleceram um ciclo de adsorção padrão e o teor de oxigênio na matéria-prima acabou sendo maior do que o calculado. Como resultado, tivemos que reprogramar o controlador rapidamente e alterar a sequência das válvulas para evitar o risco de formação de uma mistura explosiva dentro das colunas. Bagatela? Não, esta é exatamente a prática que não está nos livros didáticos.

Mas com a captura de CO2 dos gases de combustão (captura pós-combustão), a situação é ambígua. O consumo de energia para regeneração do sorvente é enorme. Existem muitos estudos e projetos-piloto, mas quando se trata de escala industrial e economia, o entusiasmo muitas vezes desaparece. Até agora, esta é mais uma área de ordens governamentais e projetos de demonstração do que uma solução comercialmente viável. Embora empresas chinesas comoTecnologia Co. de Chengdu Yizhi.(este é um instituto de design criado pela Huaxi Technology) estão conduzindo ativamente P&D nessa direção, tentando reduzir o consumo de energia por meio de ciclos híbridos e novos materiais.

Sorventes: o coração do sistema e o campo de batalha

Tudo depende deles. Anteriormente, dependíamos fortemente de importações, especialmente de tipos específicos de zeólitas. Agora a situação está mudando. Os fabricantes chineses lançaram a produção de zeólitas e carvões ativados bastante competitivos. Mas o problema é diferente – a estabilidade dos partidos. Você comprou um lote - funciona perfeitamente. Seis meses depois, você compra mais do mesmo fornecedor – e os problemas começam com a capacidade de umidade ou resistência dos grânulos. Este é um pesadelo para uma empresa de engenharia. É preciso restringir a aceitação ao limite ou colocar uma margem de produtividade maior nos projetos, o que prejudica a economia.

É interessante ver a introdução de novos materiais como MOFs (estruturas metálicas orgânicas). Em laboratórios apresentam resultados fantásticos em seletividade. Mas quando se trata de preço por quilograma e estabilidade nas condições de fluxo real do processo (com vapor d'água, com impurezas), toda a fantasia evapora em algum lugar. Acho que levará mais 5 a 7 anos até que os vejamos em instalações comerciais, sem contar as aplicações de nicho. Por enquanto, focar na melhoria dos zeólitos tradicionais é um caminho mais pragmático.

É aqui que a diferença de abordagens é claramente visível. Grandes instituições governamentais estão em busca de artigos inovadores em periódicos. E profissionais de empresas como a mencionadaTecnologia Chengdu Yizhi, muitas vezes se envolvem na otimização meticulosa exatamente dos sorventes que estão disponíveis. Às vezes, uma pequena mudança no processo de regeneração - temperatura, pressão de purga - aumenta a eficiência em vários por cento. Isto pode não parecer grande coisa, mas para um cliente cuja instalação funciona 24 horas por dia, 7 dias por semana, essas poupanças em recursos energéticos ao longo de um ano traduzem-se em somas enormes.

Controle e automação: onde reside a verdadeira eficiência

Você pode montar colunas do aço mais caro e preenchê-las com o melhor sorvente, mas se o sistema de controle for estúpido, toda a eficiência vai pelo ralo. O problema clássico é trabalhar com carga fora do projeto. Digamos que uma planta foi projetada para 1.000 nm3/h, mas a produção requer 800 ou 1.200. Um ciclo PSA rígido e não adaptativo irá usar energia em excesso ou produzir produtos insuficientes. Sistemas modernos com algoritmos de controle preditivo e regulação de ciclo suave são essenciais. Mas eles custam de acordo.

Na China existe agora uma forte tendência para a digitalização e fábricas inteligentes. Isso estimula o desenvolvimento deste segmento específico. Estão surgindo fabricantes locais de controladores e software, oferecendo soluções mais baratas que Siemens ou Rockwell, mas em um nível completamente adequado. O risco, claro, está na confiabilidade. Um sistema de controle experimental de um fornecedor local foi instalado em uma das instalações em Shandong. Tudo estava indo bem até que houve uma oscilação de energia na rede. O controlador congelou e não conseguiu reiniciar a sequência da válvula. Tive que mudar para controle manual, quase um dia de inatividade. Após isso, o cliente exigiu a devolução do recheio importado comprovado. O equilíbrio entre inovação e confiabilidade é sempre delicado.

Outro ponto é o monitoramento e diagnóstico remoto. Isto não é mais um luxo, mas uma necessidade de serviço. Ver em tempo real uma queda de pressão numa coluna ou uma alteração na composição do produto na saída significa poder prevenir um acidente grave. Muitas empresas de engenharia chinesas, incluindoTecnologia Yizhi, agora oferecem esses serviços como parte do contrato. Isso aumenta seriamente a confiança do cliente.

Economia e política: motivadores não óbvios

As perspectivas de qualquer tecnologia dependem do dinheiro. A situação do PSA é interessante. Por um lado, esta é uma tecnologia madura onde é difícil fazer um avanço e reduzir drasticamente os custos de capital. Por outro lado, os custos operacionais estão fortemente ligados ao preço da electricidade. Na China, as tarifas industriais variam de região para região. Em alguns locais, o PSA para obtenção de azoto pode ser mais rentável do que comprar azoto liquefeito, mas noutros pode não ser. É necessário um cálculo muito detalhado para cada caso específico.

A política ambiental é um motor poderoso. O endurecimento dos padrões de emissão, especialmente nas indústrias química e metalúrgica, obriga-nos a procurar métodos eficazes para purificar os gases residuais. É aqui que o PSA, especialmente em combinação com outros métodos, ganha uma segunda oportunidade. Por exemplo, a captura de compostos orgânicos voláteis (COV) e a sua posterior recuperação. Não é o mercado de maior massa, mas é estável e crescente.

Substituição de importação. Esta tendência, que se intensificou nos últimos anos, favorece os desenvolvedores e fabricantes de equipamentos locais. As empresas estatais e as grandes participações privadas consideram agora com maior frequência a contratação de empreiteiros locais. Isso dá às empresas com experiência séria, comoTecnologia Co. de Chengdu Yizhi, Ltd.(o capital autorizado é de 120 milhões de yuans - um número que fala de intenções sérias), a capacidade de implementar projetos mais complexos e de grande escala, ganhando aquela experiência prática inestimável que distingue apenas um fornecedor de equipamentos de um verdadeiro parceiro tecnológico.

Olhando para o futuro: integração, híbridos e nichos

Não vejo futuro para o PSA como uma tecnologia isolada. Seu potencial reside na integração. Esquemas híbridos: PSA + membranas, PSA + criogenia, PSA + processos catalíticos. Por exemplo, separação grosseira preliminar em membranas seguida de purificação fina em PSA. Isso pode fornecer o equilíbrio ideal entre custo e eficiência. A vanguarda da engenharia está agora trabalhando em tais soluções.

Outra direção é a miniaturização e modularidade. Não instalações de usinas gigantes, mas módulos compactos para produção distribuída de gás. Digamos, para a indústria eletrônica ou para a pequena produção de alimentos. Os requisitos de confiabilidade e limpeza aqui são proibitivos, mas o preço da emissão permite o uso de soluções mais avançadas.

Como resultado, vejo as perspectivas do PSA na China não como uma revolução, mas como uma evolução. A tecnologia criará raízes mais profundas na indústria, mas não tanto através de novas descobertas de alto perfil, mas através de melhorias graduais e passo a passo em cada componente: sorventes, válvulas, algoritmos de controle e - o que é extremamente importante - através do acúmulo de profunda experiência aplicada. Experiência que nos permite não só vender a instalação, mas integrá-la na cadeia tecnológica do cliente para que funcione de forma estável, económica e sem surpresas. É justamente nisso que se constrói a reputação das empresas que amanhã permanecerão neste mercado.