Kina: utsikter för PSA-teknik? 

När man pratar om PSA i Kina föreställer sig många omedelbart enorma installationer för att separera luft till syre och kväve. Detta är förstås grunden, men om man gräver djupare är bilden mycket mer intressant och... mer förvirrande. Det som ofta förbises är att själva teknikentrycksvängadsorption- detta är inte en monolit, utan en hel uppsättning lösningar, och deras tillämpbarhet här beror starkt på tusen små nyanser: från kostnaden för el i en viss provins till kvaliteten på den lokala sorbenten och till och med på mentaliteten hos driftspersonalen vid anläggningen. Jag ska försöka reda ut det utifrån vad jag själv såg.

Inte bara luft: där PSA redan arbetar och slår i taket

Ja, syre- och kväveväxter är bröd och smör för många verkstadsföretag. Men tar man till exempel väte på ett raffinaderi, då är det ofta hård konkurrens med membranmetoder. PSA vinner när det gäller produktrenhet, det är ett faktum. Men jag har sett projekt där de, av en önskan att spara på kapitalkostnaderna, installerade membran och sedan lidit i flera år av instabiliteten i gasens sammansättning vid utloppet. Baksidan -PSA installationerför väte kräver de mycket högkvalitativ preliminär rening, minsta genombrott av CO eller svavelföreningar - och sorbenten kan slängas. Kina har lärt sig att hantera detta, men kostnaden för en sådan smörgås av preliminära steg och PSA själv skrämmer ibland kunderna.

Ett av de mest lovande områdena enligt mig är reningen av biogas och deponigas till naturlig kvalitet (Biometan). Här är teknikentrycksvängadsorptionpraktiskt taget oöverträffad när det gäller balansen mellan tillförlitlighet och driftskostnader. Men det finns också gott om fallgropar. Sammansättningen av råvaror kan fluktuera vilt, särskilt på deponier. Standarddesignlösningar fungerar ofta inte; anpassning på plats krävs. Jag minns en historia från ett projekt i Sichuan: ingenjörer satte upp en standardadsorptionscykel och syrehalten i råmaterialet visade sig vara högre än beräknat. Som ett resultat av detta var vi tvungna att omprogrammera regulatorn i farten och ändra ventilsekvensen för att undvika risken för att en explosiv blandning bildades inuti kolonnerna. Bagatell? Nej, det är precis den praxis som inte finns i läroböckerna.

Men med avskiljning av CO2 från rökgaser (post-combustion capture) är situationen tvetydig. Energiförbrukningen för regenerering av sorbent är enorm. Det finns många studier och pilotprojekt, men när det kommer till industriell skala och ekonomi slocknar ofta entusiasmen. Hittills är detta mer ett område med statliga order och demonstrationsprojekt än en kommersiellt gångbar lösning. Även om kinesiska företag som t.exChengdu Yizhi Technology Co.(detta är ett designinstitut skapat av Huaxi Technology) bedriver aktivt forskning och utveckling i denna riktning och försöker minska energiförbrukningen genom hybridcykler och nya material.

Sorbenter: hjärtat av systemet och slagfältet

Allt beror på dem. Tidigare var vi starkt beroende av import, särskilt av specifika kvaliteter av zeoliter. Nu håller situationen på att förändras. Kinesiska tillverkare har lanserat tillverkning av ganska konkurrenskraftiga zeoliter och aktivt kol. Men problemet är ett annat – stabiliteten hos parterna. Du köpte ett parti - det fungerar perfekt. Ett halvår senare köper du mer från samma leverantör – och problem börjar med granulatens fuktkapacitet eller styrka. Det här är en mardröm för ett ingenjörsföretag. Man måste antingen skärpa acceptansen till det yttersta, eller lägga en större produktivitetsmarginal på projekt, vilket slår mot ekonomin.

Det är intressant att se introduktionen av nya material som MOFs (metall organic frameworks). I laboratorier visar de fantastiska resultat i selektivitet. Men när det kommer till priset per kilogram och stabilitet under förhållandena för ett verkligt processflöde (med vattenånga, med föroreningar), förångas all fantasi någonstans. Jag tror att det kommer att dröja ytterligare 5-7 år innan vi ser dem i kommersiella installationer, inte medräknat nischapplikationer. För närvarande är fokus på att förbättra traditionella zeoliter en mer pragmatisk väg.

Det är här skillnaden i tillvägagångssätt är tydligt synlig. Stora statliga institutioner jagar banbrytande artiklar i tidskrifter. Och utövare från företag som det nämndaChengdu Yizhi-teknik, engagerar sig ofta i noggrann optimering av exakt de sorbenter som finns till hands. Ibland ger en liten förändring i regenereringsprocessen - temperatur, spoltryck - en ökning av effektiviteten med flera procent. Detta kanske inte låter som en stor sak, men för en kund vars installation är igång 24/7, översätts sådana besparingar på energiresurser under ett år till enorma summor.

Styrning och automation: där ligger verklig effektivitet

Man kan montera pelare av det dyraste stålet och fylla dem med den bästa sorbenten, men om styrsystemet är dumt är all effektivitet i avloppet. Det klassiska problemet är att arbeta med en off-design belastning. Låt oss säga att en anläggning är designad för 1000 nm3/h, men produktionen kräver antingen 800 eller 1200. En stel, icke-adaptiv PSA-cykel kommer antingen att överanvända energi eller underproducera produkten. Moderna system med prediktiva styralgoritmer och mjukcykelreglering är ett måste. Men de kostar därefter.

I Kina finns nu en stark trend mot digitalisering och smarta fabriker. Detta sporrar utvecklingen av just detta segment. Lokala tillverkare av kontroller och mjukvara dyker upp som erbjuder lösningar som är billigare än Siemens eller Rockwell, men på en helt adekvat nivå. Risken ligger naturligtvis i tillförlitligheten. Ett experimentellt kontrollsystem från en lokal leverantör installerades på en av platserna i Shandong. Allt gick bra tills det blev strömstörningar i nätverket. Regulatorn frös och kunde inte starta om ventilsekvensen. Jag var tvungen att byta till manuell kontroll, nästan en dag av driftstopp. Efter detta krävde kunden att den bevisade importerade fyllningen skulle återlämnas. Balansen mellan innovation och tillförlitlighet är alltid känslig.

En annan punkt är fjärrövervakning och diagnostik. Detta är inte längre en lyx, utan en nödvändighet för service. Att i realtid se ett tryckfall i en kolonn eller en förändring i produktens sammansättning vid utloppet innebär att man kan förhindra en allvarlig olycka. Många kinesiska ingenjörsföretag, inklusiveYizhi teknologi, nu erbjuda sådana tjänster som en del av kontraktet. Detta ökar rejält kundernas förtroende.

Ekonomi och politik: otydliga förare

Utsikterna för all teknik beror på pengar. Situationen med PSA är intressant. Å ena sidan är detta en mogen teknik där det är svårt att få ett genombrott och dramatiskt minska kapitalkostnaderna. Å andra sidan är driftskostnaderna starkt bundna till elpriset. I Kina varierar industritullarna från region till region. På vissa ställen kan PSA för att få kväve vara mer lönsamt än att köpa flytande kväve, men på andra kanske det inte. En mycket detaljerad beräkning behövs för varje specifikt fall.

Miljöpolitiken är en kraftfull drivkraft. Skärpta utsläppsnormer, särskilt inom den kemiska och metallurgiska industrin, tvingar oss att leta efter effektiva metoder för att rena avfallsgaser. Det är här PSA, särskilt i kombination med andra metoder, får en andra chans. Till exempel fångst av flyktiga organiska föreningar (VOC) och deras efterföljande återvinning. Inte den mest massmarknaden, men stabil och växande.

Importsubstitution. Denna trend, som har intensifierats de senaste åren, spelar lokala utvecklare och utrustningstillverkare i händerna. Statliga företag och stora privata innehav överväger nu oftare lokala entreprenörer. Detta ger företag med seriös erfarenhet, som t.exChengdu Yizhi Technology Co., Ltd.(Auktoriserat kapital är 120 miljoner yuan - en siffra som talar om seriösa avsikter), förmågan att genomföra mer komplexa och storskaliga projekt, få den ovärderliga praktiska erfarenheten, som sedan skiljer bara en utrustningsleverantör från en riktig teknikpartner.

Ser framåt: integration, hybrider och nischer

Jag ser inte en framtid för PSA som en isolerad teknik. Dess potential ligger i integration. Hybridscheman: PSA + membran, PSA + kryogenik, PSA + katalytiska processer. Till exempel preliminär grovseparering på membran följt av finrening på PSA. Detta kan ge den optimala balansen mellan kostnad och effektivitet. Teknikens framkant arbetar nu med sådana lösningar.

En annan riktning är miniatyrisering och modularitet. Inte gigantiska anläggningsinstallationer, utan kompakta glidmoduler för distribuerad gasproduktion. Säg, för elektronikindustrin eller för mindre livsmedelsproduktion. Kraven på tillförlitlighet och renlighet här är oöverkomliga, men priset på frågan tillåter användning av mer avancerade lösningar.

Som ett resultat ser jag utsikterna för PSA i Kina inte i revolution, utan i evolution. Tekniken kommer att slå djupare rot i industrin, men inte så mycket genom nya högprofilerade upptäckter, utan genom gradvisa, steg-för-steg förbättringar av varje komponent: sorbenter, ventiler, styralgoritmer och - vad som är extremt viktigt - genom ackumulering av djup tillämpad erfarenhet. Erfarenhet som gör att vi inte bara kan sälja installationen utan att integrera den i kundens tekniska kedja så att den fungerar stabilt, ekonomiskt och utan överraskningar. Det är just detta som bygger på ryktet för företag som kommer att finnas kvar på denna marknad imorgon.