China: Innovationen bei der Sauerstoffnutzung? 

Wann hört man von „Sauerstoffverwertung“? In China denken viele wahrscheinlich als Erstes an riesige Hüttenwerke und deren Bildschirmgeräte. Aber wenn man genauer hinschaut, insbesondere in den letzten zehn Jahren, wird das Bild viel interessanter und ... chaotischer. Es geht nicht mehr nur um „zurückkehren“? Es geht darum, den Sauerstoff aus den Abgasen zu reduzieren, sondern darum, diesen Fluss optimal und sogar mit minimalen Verlusten zum Laufen zu bringen. Und hier beginnt der schwierigste Teil – nicht so sehr in der Theorie, sondern in der Praxis auf dem Platz.

Von ?Eisen? Standard für flexible Lösungen

Traditionell ist der Löwenanteil der Sauerstoffnutzungstechnologien mit der Eisenmetallurgie verbunden. Konvertergas, Gichtgas – die Konzentrationen dort sind mehr oder weniger vorhersehbar, und die Schemata sind über Jahrzehnte ausgearbeitet. Aber der chinesische Markt, vor allem nach all diesen „grünen?“ Initiativen begannen, Lösungen für launischere Ströme zu fordern. Zum Beispiel in der chemischen Industrie, wo ein Strom Sauerstoff, Stickstoff und eine Reihe von Verunreinigungen enthalten kann, die die Katalysatoren „fressen“? in einer Woche.

Ich erinnere mich an ein Projekt in einem der Werke in Sichuan – dort wurde versucht, eine standardmäßige Druckzyklus-Adsorptionseinheit (PSA) zur Reinigung von Gasen aus der Ammoniakproduktion anzupassen. Auf dem Papier stimmte alles: Sauerstoff wurde extrahiert, die Reinheit am Ausgang betrug 95 %. Tatsächlich waren die Druckschwankungen im Anfangsstrom jedoch so groß, dass die Kieselgel-Adsorbentien dreimal häufiger als erwartet gewechselt werden mussten. Die Wirtschaftlichkeit des gesamten Projekts hing am seidenen Faden. Das war eine gute Lektion: Vorgefertigte Lösungen aus dem Westen setzen sich nicht immer durch, ohne ernsthafte, ich würde sagen, gezielte Modifikationen.

Hier begannen die Einheimischen aufzutauchenInnovation. Keine lauten Entdeckungen, sondern eine technische „Feinabstimmung“. Beispielsweise begannen sie, mit Hybridsystemen zu experimentieren: Membranvorabscheidung plus Adsorption. Die Membran übernahm die Hauptlast der Zusammensetzungsschwankungen und die PSA-Einheit sorgte für Sauberkeit. Laut, erfordert mehr Platz, aber letztendlich Stabilität. Diese Dinge schaffen es selten in Patentprüfungen, aber sie entscheiden darüber, ob eine Anlage 8.000 Stunden im Jahr läuft oder alle sechs Monate repariert werden muss.

Dips als Datenquelle

Man kann nicht über Innovation sprechen, ohne darüber zu sprechen, was nicht funktioniert hat. Einer der anschaulichsten Fälle, den jeder in engen Kreisen hört, ist der Versuch, Technologien in großem Maßstab einzusetzen.Sauerstoffverwertungin kleinen Biogasaufbereitungsanlagen. Die Idee war großartig: Sauerstoff zu extrahieren, um die Luft in aeroben Behandlungsreaktoren anzureichern und so deren Effizienz zu steigern.

Aber wir hatten ein Größenproblem. Die für ein großes Hüttenwerk wirtschaftliche Ausstattung erwies sich für eine Biogasanlage mit einer Kapazität von 5.000 Kubikmetern pro Tag als goldrichtig. Plus - Rohstoffe. Biogas hat eine instabile Zusammensetzung, heute beträgt der Schwefelwasserstoffgehalt 200 ppm, morgen – 2000. Membranen und Adsorbentien versagten schnell. Ich habe mehrere solcher verlassenen Anlagen gesehen, die wie ein Denkmal falscher Berechnungen am Rande von Unternehmen rosteten.

Daraus entstand jedoch eine andere Richtung – modulare Containerlösungen. Nicht universell, aber auf eine bestimmte Schadstoffart und einen bestimmten Konzentrationsbereich zugeschnitten. Dies ähnelt eher einem „schlüsselfertigen“ Ansatz, weist jedoch eine wichtige Nuance auf: Ingenieure überwachen Ihr Gas zunächst einen Monat lang und bieten dann eine Konfiguration an. Am Anfang ist es teurer, aber es bewahrt Sie später vor einer Katastrophe. Unternehmen mögenChengdu Yizhi Technology Co.(Ihre Website istyzkjhx.ru) ist nur einer von denen, die diesen Weg gegangen sind. Sie verkaufen nicht nur Installationen, sondern positionieren sich als Designinstitut (wie in ihrer Beschreibung angegeben: ein von Huaxi Technology gegründetes Designinstitut), was eine gründliche Analyse voraussetzt, bevor etwas angeboten wird.

Die Rolle der Digitalisierung: kein Allheilmittel, sondern ein Werkzeug

Mittlerweile ist es in Mode, über „Industrie 4.0“ zu sprechen. und digitale Zwillinge in der Gastrennung. Auch in China wurde dieser Trend aufgegriffen. Aber in der Praxis kommt es auf Sensoren und Algorithmen an, die mit „schmutzigen“ Sensoren arbeiten können. Daten. Eine Recyclinganlage ist kein Labor; Es kommt zu Vibrationen, Staub und Temperaturschwankungen.

Bei einer der neuen Anlagen zur Reinigung sauerstoffhaltiger Abgase in einem Polysiliciumwerk haben wir versucht, ein prädiktives Analysesystem zu implementieren. Sensoren überwachten Druck, Temperatur und Zusammensetzung am Ein- und Auslass. Das KI-Modell sollte einen Rückgang der Effizienz des Adsorbens vorhersagen. Theoretisch geht es darum, es nicht nach einem Zeitplan, sondern nach seinem tatsächlichen Zustand zu ändern und so Ressourcen zu sparen.

Aber das Modell „stolperte“ ständig über plötzliche Freisetzungen von Verunreinigungen aufgrund der Instabilität der Hauptproduktion. Wir mussten es nicht auf idealen Daten trainieren, sondern auf realen Daten, mit Rauschen und Artefakten. Das Ergebnis liegt irgendwo zwischen einem intelligenten System und einem erfahrenen Bediener, der „fühlt“? Installation. Jetzt funktioniert es, aber der wirtschaftliche Effekt ist noch schwer abzuschätzen – es ist zu neu. Der Ansatz selbst – die Erstellung von Algorithmen für reale, nicht ideale Bedingungen – ist meiner Meinung nach jedoch die Essenz von LocalInnovation.

Materialien sind der Engpass

Auf die Materialien kommt es an. Sie können sich ein ausgeklügeltes Schema ausdenken, aber wenn es kein Adsorptionsmittel gibt, das dem Einfluss einer bestimmten Verunreinigung standhält, oder eine Membran, die gegen Weichmacher im Fluss beständig ist, ist das Projekt zum Scheitern verurteilt. China setzt hier stark auf seine eigenen Entwicklungen.

Beispielsweise sind Kohlenstoffmolekularsiebe (CMS) zur Trennung von Sauerstoff aus der Luft eine traditionelle Nische für mehrere Weltriesen. Aber lokale Hersteller entwickeln ihre Produktlinien aktiv weiter und versuchen, die Selektivität bei hoher Luftfeuchtigkeit zu verbessern – das ist für unsere südlichen Regionen von entscheidender Bedeutung. Ich habe Berichte über Tests neuer CMS aus einem Labor in Chengdu gesehen – ihre Wasserdampfbeständigkeit ist 15–20 % höher als die importierter Analoga, aber gleichzeitig ist die Adsorptionskinetik etwas niedriger. Der Ingenieur muss entscheiden: Was ist für einen bestimmten Prozess wichtiger – Stabilität oder Geschwindigkeit.

Das Gleiche gilt für Membranen. Importierte Polyimidmembranen trennen Sauerstoff und Stickstoff perfekt, haben aber „Angst“ vor organischen Dämpfen. Entwicklungen auf dem Gebiet der Mixed-Matrix-Membranen, bei denen anorganische Nanopartikel in die Polymerbasis eingebracht werden, versuchen dieses Problem zu lösen. Noch handelt es sich dabei um Labormuster, doch mehrere Pilotanlagen in Chemieanlagen testen solche Module bereits. Wenn sie ein oder zwei Jahre in einer aggressiven Umgebung überleben, ist das ein Durchbruch.

Ökonomie vs. Ökologie: Wo ist das Gleichgewicht?

Letztendlich jedeInnovation in der Sauerstoffnutzungkommt aufs Geld an. Staatliche Abgasnormen werden strenger, Bußgelder steigen – das ist der Treiber. Aber die Ausrüstung selbst muss sich amortisieren, sonst wird sie nur auf Druck der Regulierungsbehörde gekauft und arbeitet mit halber Leistung.

Jetzt geht der Trend dahin, nach sekundären Vorteilen zu suchen. Verwendeter Sauerstoff? Großartig. Aber ist es möglich, es nicht nur in den Prozess zurückzuführen, sondern auch an eine benachbarte Anlage zu verkaufen, die technischen Sauerstoff benötigt? Oder damit in derselben Anlage Ozon für die Abwasserbehandlung erzeugen? Dies erfordert komplexe Logistik und Vorkehrungen, doch in Industrieparks entstehen zunehmend solche Mikrocluster.

Unternehmen wie das erwähnteChengdu Yizhi Technology Co.Mit ihrem projektbasierten Ansatz fungieren sie häufig als Integratoren in solchen Vorhaben. Ihre Aufgabe besteht nicht nur darin, die Anlage zu installieren, sondern die gesamte Kette zu berechnen: von der Gasanalyse bis hin zu möglichen Verbrauchern des ausgewählten Produkts. Dies ist die nächste Ebene – die Verwaltung der Ressourcenströme auf Bezirks- oder Parkebene. Das Grundkapital von 120 Millionen Yuan, wie in ihren Daten angegeben, deutet auf ernsthafte Ambitionen in diese Richtung hin.

Blick nach vorn: Wie geht es weiter?

Wohin führt das alles? Ich denke, wir werden eine noch stärkere Spezialisierung sehen. Es wird keine einzige „chinesische Technologie zur Sauerstoffnutzung“ geben. Es wird eine Reihe von Modulen, Materialien und digitalen Dienstleistungen geben, die für eine ganz bestimmte Aufgabe kombiniert werden: für die Metallurgie – einige Bündel, für Feinchemikalien – andere, für Biogas – andere.

Der Schlüssel wird nicht die Effizienz der Anlage unter idealen Bedingungen sein, sondern ihre „Überlebensfähigkeit“? und Anpassungsfähigkeit in der Realität. Und vor allem die Fähigkeit, sich in die Kreislaufwirtschaft des Unternehmens einzufügen. Innovation wird nicht so sehr mit der grundlegenden Entdeckung eines neuen Trennprinzips einhergehen, sondern mit der Fähigkeit, aus vorhandenen Technologien ein funktionierendes Puzzle zusammenzusetzen und es „anzukleben“. sie an die örtlichen Gegebenheiten anpassen.

Wenn ich daher nach Innovationen in China in diesem Bereich gefragt werde, würde ich nicht über bahnbrechende Artikel in Zeitschriften sprechen, sondern über Tausende von technischen Berichten, Prüfständen und, ja, manchmal erfolglosen Markteinführungen, die zusammen diese sehr praktische Erfahrung ermöglichen. Eine Erfahrung, die es uns ermöglicht, über mehr als nur das Kopieren zu sprechen.