?Kina: innovationer inom PSA-teknik för miljön? 

Kina: innovationer inom PSA-teknik för miljön

När de pratar omPSA-tekniki Kina föreställer sig många omedelbart gigantiska petrokemiska installationer. Men den verkliga innovationen ligger nu i dess anpassning för miljöproblem, och här finns en hel del nyanser som inte finns nedskrivna i rapporter.

Från klassisk sorption till ett miljöverktyg

KlassiskP.S.A.(trycksvängningsadsorption) har använts i decennier för att producera rent väte eller syre. Kärnan är den cykliska processen för adsorption och desorption på zeoliter eller kolmolekylsilar. Men för cirka 10 år sedan började en stark trend mot grönare industri i Kina. Och så visade det sig att samma teknik, men med ett annat förhållningssätt till design av adsorbenter och val av adsorbenter, kan lösa helt andra problem.

Till exempel infångning och återvinning av flyktiga organiska föreningar (VOC) från produktionsanläggningar. Bränn inte bara det, utan återställ det till processen. Eller att rena biogas från CO2 för att producera säljbar metan. Detta krävde en revidering av många kanoniska parametrar. Cykelhastighet, tryckfall, till och med formen på ventilerna - allt måste räknas om för smutsiga och våta flöden, och inte för renad naturgas.

Det första projektet för återvinning av bensenånga jag stötte på från en anläggning misslyckades nästan på grund av kondens. Klassisk zeolit ​​igensatt inom en vecka. Lösningen hittades i ett kombinerat skikt av adsorbent: först tar ett mer hydrofobt material bort fukt, sedan arbetar en specialiserad sorbent på målkomponenterna. Men detta ökade kapitalkostnaderna och kunden blev först chockad. Det tog lång tid att beräkna återbetalningen på grund av returen av produkten.

Nyckelutmaningar: inte teori, utan fältförhållanden

Huvudproblemet inom miljöP.S.A.— instabilitet hos ingående flöde. På samma lösningsmedelsåtervinningsanläggning kan koncentrationen hoppa avsevärt beroende på huvudledningens läge. Och automatiseringen, konfigurerad för ett stabilt flöde, börjar misslyckas. Frekvent byte av ventiler leder till deras slitage. På en av fabrikerna i Jiangsu-provinsen installerade vi ett system med en backup-adsorptionslinje och mer flexibel kontrolllogik som analyserar trenden snarare än det momentana värdet. Men det här är förstås dyrare.

En annan punkt är energiförbrukningen. Klassisk PSA för luft är energikrävande på grund av kompression. I miljötillämpningar kan lågtrycksfläktar ofta användas om hydrauliken är rätt utformad. Men här behövs en noggrann beräkning, annars kommer adsorptionen att vara ineffektiv. En av våra partnersChengdu Yizhi Technology Co.(deras hemsida ärhttps://www.yzkjhx.ru), specialiserar sig på sådana tekniska lösningar. De säljer inte bara installationer, utan genomför hela cykeln från revision till driftsättning. Detta är viktigt för utan en djupgående analys av källdata är projektet dödsdömt.

Förresten, ungefärChengdu Yizhi Technology Co.. Det är ett designinstitut som grundades av Chengdu Huaxi Chemical Technology Co., Ltd. redan 2013. Med ett registrerat kapital på 120 miljoner yuan har de råd med seriös forskning och utveckling. Jag såg deras pilotanläggning för rening av koksugnsgas på ett stålverk. Det fanns ett intressant schema med förkylning och torkning, vilket avsevärt förlängde livslängden för huvudadsorbenten. Men de insåg också att valet av ett adsorptionspar för sådana aggressiva miljöer alltid är en kompromiss mellan kapacitet och hållbarhet.

Fall: biogas och ekonomins krångligheter

En mycket vägledande riktning är moderniseringen av biogasstationer. Standardschemat är förbränning i ett kraftvärmeverk. Men om man renar biogas från 40 % CO2 och svavelföreningar får man biometan, som kan pumpas in i nätet eller användas som motorbränsle. Ekonomin förändras dramatiskt.

Vi arbetade med ett projekt i Shandong. Målet är att öka gasens värmevärde. AnvändsPSA-teknikbaserad på modifierade kolmolekylsilar. Den största svårigheten låg inte ens i tekniken, utan i råvarorna: sammansättningen av gödseln förändrades säsongsmässigt, vilket påverkade koncentrationen av svavelväte. Det var nödvändigt att integrera ett ytterligare reningssteg baserat på kemisorption före PSA. Detta ökade driftskostnaderna men skyddade den dyra adsorbenten.

Det mest intressanta började vid uppstartsstadiet. Syresensorer visade fantomtoppar, systemet kraschade. Det visade sig att problemet låg i mikroporerna i den nya adsorbenten, som fångade en del luft under regenereringen. Vi beslutade att ändra rensningsförfarandet. Du kan inte skriva så små saker i installationspasset; de lärs bara i arbetet.

Material spelar roll: inte bara zeoliter

Publikationer fokuserar ofta på zeoliter. Men i verkliga miljöprojekt används hybridadsorbenter och metall-organiska ramstrukturer (MOF) allt oftare. Deras kapacitet för vissa specifika föroreningar, såsom merkaptaner, är många gånger högre.

Men det finns en nyans - kostnad och stabilitet. MOF kan vara känsliga för närvaron av vattenånga. Vid ett av seminarierna talade en representant för ett akademiskt institut om ett nytt kompositmaterial baserat på en grafenmatris. Det lät imponerande, men när vi bad om prover för att testa under verkliga förhållanden (med damm och aerosoler) visade det sig att dess livslängd under cyklisk belastning ännu inte hade studerats. Innovation i laboratoriet och på verkstadsgolvet är två väldigt olika saker.

Därför kommer många ingenjörsföretag, inklusive den nämnda Yizhi Technology, att skapa sina egna patenterade adsorbentkompositioner. De är inte alltid revolutionerande, men de testas för långsiktig stabilitet. Deras hemsida är förresten en bra källa för att förstå aktuella trender inom applikationer.P.S.A.i Asien.

Inblick i framtiden: integration och digital

Nästa steg jag ser är integrationen av PSA-installationer i företagets övergripande digitala kontur. Inte bara en autonom enhet, utan ett system som tar emot data om planerade avstängningar av huvudproduktionen, förutsäger sammansättningen av råvaror och optimerar dess cykel i förväg.

Till exempel, om det är känt att i morgon kommer ett råmaterial med en annan föroreningshalt att levereras till linjen, kan installationen justera adsorptionscykeltiden i förväg. Detta ökar både effektiviteten och livslängden för adsorbenten. Det finns redan pilotprojekt av det här slaget, men massimplementering försvåras av oförberedd infrastruktur på många gamla fabriker.

En annan lovande riktning är miniatyrisering för distribuerade föroreningskällor. Inte en jättestor fabrik, men många små verkstäder. Här behöver vi kompakta, nästan modulära PSA-lösningar. Arbete pågår med detta, men den viktigaste barriären är kostnaden för att tillverka småskalig högprecisionsutrustning, till exempel ett ventilblock.

Sammantaget innovation inomPSA-teknikför ekologi i Kina handlar det inte om banbrytande upptäckter, utan om noggrann anpassning, ingenjörskonst och viljan att leta efter icke-standardiserade lösningar för varje specifikt, ofta ofullkomligt flöde. Och det är i detta vardagliga arbete som den verkliga effekten på miljön föds.