China: Innovationen in der Sauerstoffreinigung? 

Wenn man von „Innovationen in der Sauerstoffreinigung aus China?“ hört, denkt man zuerst wieder ans Marketing, wieder versprechen sie Berge von Gold. Oft bin ich auf Projekte gestoßen, bei denen sich hinter schönen Worten entweder eine völlige Neuverpackung alter Technologien oder etwas so Grobes verbarg, dass es nicht einmal annähernd für eine industrielle Anwendung geeignet war. Aber in den letzten fünf bis sieben Jahren hat sich das Bild, ehrlich gesagt, begonnen, sich zu ändern. Dabei geht es nicht um laute Aussagen, sondern um konkrete Projekte, die ich von Kollegen vor Ort gesehen oder gehört habe. Hier geht es nicht um grundlegende Entdeckungen, sondern um Systeme und angewandte Technik – darum, wie bekannte Prinzipien auf das Niveau zuverlässiger, effizienter und vor allem wirtschaftlich realisierbarer Geräte gebracht werden können. Dies macht sich vor allem in der Branche bemerkbarSauerstoffreinigungfür Metallurgie, chemische Industrie und Medizin.

Woher kommt dieses Interesse?

Auf den Maßstab kommt es an. Die chinesische Industrie ist ein gigantischer Verbraucher von Industriegasen. Jede noch so kleine Steigerung der Effizienz des Luftzerlegungsprozesses oder der Produktreinigung führt zu enormen Einsparungen auf nationaler Ebene. Daher sind Investitionen in Forschung und Entwicklung hier durchaus pragmatisch. Doch ein weiterer Treiber wird oft übersehen: Umweltvorschriften. Sie verdichten sich sprunghaft und produzieren einfach „Sauerstoff“. nicht genug. Es ist notwendig, den Energieverbrauch (und damit die Emissionen von Kraftwerken) zu minimieren und die Reinheit des Ausgangsprodukts zu gewährleisten, damit beispielsweise in der Elektronikindustrie keine Gefahr einer Kontamination von Siliziumwafern besteht.

Ich habe einmal an einem Audit einer Kurzzyklus-Heatless-Adsorptionsanlage (PSA) zur Herstellung von medizinischem Sauerstoff gearbeitet. Der Kunde beklagte den hohen Zeolithverbrauch und einen Produktivitätsrückgang. Die Standardlösung besteht darin, das Adsorptionsmittel zu wechseln. Aber chinesische Ingenieure der Entwicklungsfirma scheinen es zu tunChengdu Yizhi Technology Co., grub tiefer. Sie boten nicht nur einen anderen Zeolithtyp an, sondern überarbeiteten auch die gesamte Hydrodynamik in den Kolonnen und änderten die Konfiguration der Verteilerböden, um den Strömungswiderstand und punktuelle Staunässe zu verringern. Das Ergebnis ist, dass sie nicht nur die Lebensdauer des Adsorptionsmittels um 30 % verlängerten, sondern auch den Energieverbrauch des Kompressors senkten. Dies ist ein typisches Beispiel für ihren Ansatz: Das Rad nicht neu zu erfinden, sondern jeden Gang darin bis zum Äußersten zu optimieren.

Übrigens ungefährChengdu Yizhi Technology Co. (https://www.yzkjhx.ru). Dabei handelt es sich nicht nur um einen Hersteller, sondern auch darum, wie er sich positioniert – ein Designinstitut, das auf der Grundlage eines Chemietechnologieunternehmens gegründet wurde. Ein eingetragenes Kapital von 120 Millionen Yuan ist ein ernstzunehmendes Angebot. Ihre Stärke liegt meiner Meinung nach darin, dass sie als Bindeglied zwischen der Grundlagenforschung (von der es in China mittlerweile viele gibt) und der tatsächlichen Fabrikhalle fungieren. Sie übernehmen eine Laborentwicklung, testen sie in Pilotanlagen und bieten dem Kunden dann eine fertige, schlüsselfertige technologische Lösung an. Ich habe ihre Projekte zur Tiefenreinigung von Sauerstoff aus Kohlenwasserstoffen für Oxidationsprozesse gesehen – dort wurde die Kombination von Katalyse- und Adsorptionsmethoden sehr kompetent aufgebaut.

Wo genau suchen sie nach Durchbrüchen?

Wenn wir über Technologiebereiche sprechen, liegt der Schwerpunkt auf mehreren Wachstumspunkten. Das erste sind Membranen. Keine generischen Polymermembranen für grobe Trennung, sondern hochselektive Verbundmaterialien. Chinesische Labore experimentieren aktiv mit nanoporösen Strukturen auf Basis metallorganischer Gerüste (MOFs) oder Graphenoxiden. Bisher handelt es sich dabei hauptsächlich um Artikel in wissenschaftlichen Fachzeitschriften, es gibt jedoch bereits Pilotlinien, in denen solche Membranen getestet werden, um Mikroverunreinigungen von Stickstoff und Argon aus dem Sauerstoffstrom zu entfernen. Das Problem ist wie immer Haltbarkeit und Skalierung. Ein mir bekannter Techniker beklagte sich darüber, dass eine MOF-basierte Membran in den ersten zweihundert Stunden eine fantastische Selektivität zeigte und dann ihre Poren mit etwas zu verstopfen begannen, das selbst eine Analyse nicht sofort identifizieren konnte.

Der zweite Bereich sind Adsorbentien. Dabei geht die Arbeit in zwei Richtungen: die Herstellung von Zeolithen mit einer vorgegebenen Porengröße (für ein bestimmtes Schadstoffmolekül) und die Entwicklung von Hybridmaterialien. Zum Beispiel mit Nanopartikeln aus Silber oder Manganoxid imprägnierter Zeolith, der Verunreinigungen wie Ethylen oder Acetylen nicht nur adsorbiert, sondern katalytisch zersetzt. Es ist entscheidend für die Produktion von Sauerstoff für die Atmung und für einige chemische Synthesen. Ich habe eine experimentelle Charge eines solchen Materials gesehen – es sah aus wie gewöhnliches Granulat, aber seine Regeneration erforderte kein normales Erhitzen, sondern das Waschen mit einer bestimmten Gasmischung. Die Ingenieure mussten die Ventilsteuereinheit erneuern.

Drittens: Ist es „intelligent“? Kontrolle. Es scheint, was gibt es hier Neues? Aber chinesische Unternehmen, darunter Yizhi Technology, implementieren aktiv Systeme, die auf dem industriellen Internet der Dinge (IIoT) und maschinellem Lernen basieren. Sensoren überwachen nicht nur Druck und Temperatur in Echtzeit, sondern auch die spektrale Zusammensetzung der Austrittsströmung. Der Algorithmus lernt, den Zeitpunkt des Durchbruchs von Verunreinigungen oder der Erschöpfung des Adsorbens nicht anhand einer festen Zeit, sondern anhand der Dynamik von Parameteränderungen vorherzusagen. Dadurch können Sie Kreisläufe optimieren, Energie und Ressourcen sparen. Zwar bereiten solche Systeme am Anfang dem Wartungspersonal, das mit Knöpfen und Manometern vertraut ist, Kopfzerbrechen.

Einbrüche und Fallstricke

Man kann nicht über Innovation sprechen, ohne über Misserfolge zu sprechen. Davon gibt es genug. Eine häufige Geschichte ist, dass der Erfolg im Labor zu schnell und grob versucht wird, als dass man ihn auf die Industrie übertragen könnte. In einem Stahlwerk gab es einen Fall: Sie führten ein neues System einSauerstoffreinigungVerwendung von Niedertemperaturkatalyse zur Entfernung von Wasserstoff. Im Labor mit reinem Synthesegas funktionierte alles perfekt. Im Werk enthielt die Strömung Spuren von Siloxanen aus Kompressorschmierstoffen, die nicht berücksichtigt wurden. Der Katalysator wurde vergiftet? Innerhalb einer Woche wurde das Projekt eingefroren und man kehrte zum alten, weniger effektiven, aber bewährten Schema zurück. Das ist ein klassischer Fehler – das Echte, „Schmutzige“ zu unterschätzen? Zusammensetzung der Rohstoffe.

Ein weiteres Problem ist die Wirtschaft. Das fortschrittlichste Adsorptionsmittel oder die fortschrittlichste Membran ist möglicherweise einfach zu teuer. Chinesische Unternehmen können dieser Situation entkommen, indem sie die Produktion von Rohstoffen lokalisieren und in größerem Umfang produzieren. Aber auch das spart nicht immer. Ich erinnere mich an einen Anbieter, der Superzeolith mit einer Rekord-Feuchtigkeitskapazität anbot. Für die Regeneration war jedoch eine Temperatur erforderlich, die 50 Grad über der Standardtemperatur lag. Wir müssten den Ofen erneuern und den Brennstoffverbrauch erhöhen. Dadurch wurde der Projektlebenszyklus negativ. Niemand braucht Innovation um der Innovation willen.

Und natürlich der Faktor Mensch. Neue Technologien erfordern neue Fähigkeiten. Es reicht nicht aus, die Installation zu installieren, Sie müssen die Leute darin schulen, sie zu bedienen und ihr „Verhalten“ zu verstehen. Ich bin auf eine Situation gestoßen, in der Bediener nach der Aufrüstung der Reinigungseinheit aus Gewohnheit den Regenerationsmodus gemäß dem alten Timer einschalteten und damit alle Vorteile des adaptiven Systems zunichte machten. Ich musste direkt vor Ort eine ganze Reihe praktischer Schulungen durchführen.

Was bedeutet das für den Markt?

Was haben wir also unterm Strich? China erfindet nicht so sehr völlig neue PrinzipienSauerstoffreinigung, wie viele werden weltweit führend in ihrer Entwicklung, Integration und Kommerzialisierung? Ihr Ansatz ist systematisch: von der Grundlagenforschung (die großzügig vom Staat finanziert wird) über angewandte Institute (wie das oben erwähnte Chengdu Yizhi Technology Co., Ltd.) bis zur Massenproduktion von Geräten. Dadurch entsteht ein starker synergistischer Effekt.

Für Global Player ist dies Herausforderung und Chance zugleich. Die Herausforderung besteht darin, dass chinesische Geräte nicht nur preislich, sondern auch hinsichtlich der technischen Eigenschaften immer wettbewerbsfähiger werden, insbesondere im mittleren Leistungssegment. Chance – weil eine neue Quelle für Technologielösungen und Komponenten entsteht. Es ist keine Seltenheit mehr, dass europäische Ingenieure wichtige Elemente von Anlagen, beispielsweise Steuergeräte oder Spezialadsorber, aus China beziehen und in ihre Komplexe integrieren.

Persönlich denke ich, dass der interessanteste Trend die Hybridisierung ist. Die Zukunft gehört nicht nur einem „Sieger“. Technologie, aber hinter ihrer intelligenten Kombination. Zum Beispiel eine Membraneinheit zur primären Anreicherung, gefolgt von einer Kurzzyklusadsorption auf „intelligenten“ Einheiten. Zeolithe zur Feinreinigung, und das alles unter der Steuerung eines selbstlernenden Systems. In der Schaffung solch flexibler, effizienter und zuverlässiger Komplexe und nicht in lauten Slogans manifestieren sich heute echte chinesische Innovationen in diesem Bereich. Und gemessen am Tempo und der Tiefe der Entwicklung wird dieser Trend nur noch an Stärke gewinnen.

Statt eines Fazits: ein Blick nach vorne

Wenn man versucht, über den Tellerrand hinauszuschauen, dann werden sich die Hauptbemühungen meiner Meinung nach in Richtung Ressourcenschonung und Individualisierung verlagern. Die Anforderungen der Industrie werden immer spezifischer. Eine Anlage benötigt Sauerstoff mit einer Reinheit von 99,8 %, aber mit garantierter Abwesenheit auch nur von Spuren von CO2, eine andere - 99,5 %, aber mit möglichst geringen Kosten bei instabiler Belastung. Es wird weniger universelle Lösungen geben.

Digitale Zwillinge werden eine große Rolle spielen – virtuelle Modelle von Anlagen, an denen neue Betriebsmodi getestet, Verschleiß vorhergesagt und Personal geschult werden können, ohne dass die reale Produktion gefährdet wird. Chinesische Unternehmen investieren bereits aktiv in diesen Bereich.

Und noch eine letzte Sache. Der Erfolg wird nicht nur von der Technologie, sondern auch vom Ökosystem abhängen. Es kommt darauf an, wie schnell und reibungslos die Daten der Anlagensensorik in das gesamte Energiemanagementsystem der Anlage oder der technischen Gaslogistik integriert werden können. Hier ist Innovation in der Sauerstoffreinigung keine isolierte Aufgabe mehr, sondern Teil des Gesamtbildes von „smart“. Produktion. Und in diesem Gesamtbild scheinen chinesische Spieler alle Chancen zu haben, einen sehr prominenten Platz einzunehmen. Nicht weil sie laut schreien, sondern weil sie gelernt haben, komplexe Dinge zuverlässig und mit Blick auf die endgültige Wirtschaftlichkeit des Projekts zu erledigen. Und das ist letztlich das stärkste Argument auf dem Markt.