China: Aussichten für PSA-Technologie? 

Wenn man in China über PSA spricht, denken viele sofort an riesige Anlagen zur Zerlegung von Luft in Sauerstoff und Stickstoff. Das ist natürlich die Grundlage, aber wenn man genauer hinschaut, ist das Bild viel interessanter und ... verwirrender. Was oft übersehen wird, ist die Technologie selbstDruckwechseladsorption- Dies ist kein Monolith, sondern eine ganze Reihe von Lösungen, deren Anwendbarkeit hier stark von tausend kleinen Nuancen abhängt: von den Stromkosten in einer bestimmten Provinz über die Qualität des lokalen Sorptionsmittels bis hin zur Mentalität des Betriebspersonals in der Anlage. Ich werde versuchen, es anhand dessen, was ich selbst gesehen habe, zu klären.

Nicht nur Luft: PSA funktioniert bereits und stößt an die Decke

Ja, Sauerstoff- und Stickstoffanlagen sind das A und O vieler Maschinenbauunternehmen. Aber wenn man Wasserstoff beispielsweise in einer Raffinerie abnimmt, dann herrscht oft harte Konkurrenz zu Membranverfahren. PSA gewinnt in puncto Produktreinheit, das ist eine Tatsache. Aber ich habe Projekte gesehen, bei denen man aus dem Wunsch, Kapitalkosten zu sparen, Membranen installierte und dann jahrelang unter der Instabilität der Gaszusammensetzung am Auslass litt. Rückseite -PSA-Installationenfür Wasserstoff erfordern sie eine sehr hochwertige Vorreinigung, den geringsten Durchbruch von CO oder Schwefelverbindungen – und das Sorptionsmittel kann weggeworfen werden. China hat gelernt, damit umzugehen, aber die Kosten für ein solches Sandwich aus Vorschritten und dem PSA selbst schrecken die Kunden manchmal ab.

Einer der vielversprechendsten Bereiche ist meiner Meinung nach die Aufbereitung von Biogas und Deponiegas auf natürliche Qualität (Biomethan). Hier ist die TechnologieDruckwechseladsorptionhinsichtlich der Ausgewogenheit von Zuverlässigkeit und Betriebskosten praktisch konkurrenzlos. Aber es gibt auch viele Fallstricke. Insbesondere auf Deponien kann die Zusammensetzung der Rohstoffe stark schwanken. Standard-Designlösungen funktionieren oft nicht; Eine Anpassung vor Ort ist erforderlich. Ich erinnere mich an eine Geschichte bei einem Projekt in Sichuan: Ingenieure richteten einen Standard-Adsorptionszyklus ein, und es stellte sich heraus, dass der Sauerstoffgehalt im Rohmaterial höher war als berechnet. Daher mussten wir die Steuerung im Handumdrehen neu programmieren und die Reihenfolge der Ventile ändern, um das Risiko zu vermeiden, dass sich innerhalb der Säulen ein explosives Gemisch bildet. Kleinigkeit? Nein, das ist genau die Praxis, die nicht in den Lehrbüchern steht.

Bei der Abscheidung von CO2 aus Rauchgasen (Post-Combustion-Capture) ist die Situation jedoch unklar. Der Energieverbrauch für die Sorptionsmittelregeneration ist enorm. Es gibt viele Studien und Pilotprojekte, aber wenn es um den industriellen Maßstab und die Wirtschaftlichkeit geht, lässt die Begeisterung oft nach. Bisher handelt es sich hierbei eher um einen Bereich staatlicher Aufträge und Demonstrationsprojekte als um eine kommerziell realisierbare Lösung. Obwohl chinesische Unternehmen wieChengdu Yizhi Technology Co.(Dies ist ein von Huaxi Technology gegründetes Designinstitut) betreiben aktiv Forschung und Entwicklung in dieser Richtung und versuchen, den Energieverbrauch durch Hybridzyklen und neue Materialien zu senken.

Sorptionsmittel: das Herz des Systems und des Schlachtfeldes

Alles hängt von ihnen ab. Bisher waren wir stark von Importen abhängig, insbesondere von bestimmten Zeolithqualitäten. Jetzt ändert sich die Situation. Chinesische Hersteller haben mit der Produktion durchaus konkurrenzfähiger Zeolithe und Aktivkohlen begonnen. Doch das Problem ist ein anderes: die Stabilität der Parteien. Sie haben eine Charge gekauft – sie funktioniert einwandfrei. Sechs Monate später kaufen Sie mehr vom gleichen Lieferanten – und es beginnen Probleme mit der Feuchtigkeitskapazität oder der Festigkeit des Granulats. Für ein Ingenieurbüro ist das ein Albtraum. Sie müssen entweder die Akzeptanz bis zum Äußersten verschärfen oder eine größere Produktivitätsmarge in Projekte stecken, was sich negativ auf die Wirtschaft auswirkt.

Es ist interessant, die Einführung neuer Materialien wie MOFs (Metal Organic Frameworks) zu beobachten. Im Labor zeigen sie fantastische Ergebnisse bei der Selektivität. Aber wenn es um den Preis pro Kilogramm und die Stabilität unter den Bedingungen eines realen Prozessablaufs (mit Wasserdampf, mit Verunreinigungen) geht, verflüchtigt sich die ganze Fantasie irgendwo. Ich denke, dass es noch 5-7 Jahre dauern wird, bis wir sie in kommerziellen Installationen sehen, Nischenanwendungen nicht mitgerechnet. Derzeit ist die Konzentration auf die Verbesserung traditioneller Zeolithe ein pragmatischerer Weg.

Hier ist der Unterschied in den Ansätzen deutlich sichtbar. Große Regierungsinstitutionen sind auf der Suche nach bahnbrechenden Artikeln in Fachzeitschriften. Und Praktiker aus Unternehmen wie dem genanntenChengdu Yizhi-Technologie, beschäftigen sich häufig mit der sorgfältigen Optimierung genau der Sorbentien, die gerade zur Verfügung stehen. Manchmal führt eine kleine Änderung des Regenerationsprozesses – Temperatur, Spüldruck – zu einer Effizienzsteigerung um mehrere Prozent. Das klingt vielleicht nicht nach einer großen Sache, aber für einen Kunden, dessen Anlage rund um die Uhr in Betrieb ist, bedeuten solche Einsparungen an Energieressourcen im Laufe eines Jahres enorme Summen.

Steuerung und Automatisierung: Hier liegt echte Effizienz

Sie können Säulen aus dem teuersten Stahl zusammenbauen und sie mit dem besten Sorptionsmittel füllen, aber wenn das Steuerungssystem dumm ist, geht die gesamte Effizienz verloren. Das klassische Problem besteht darin, mit einer Last außerhalb des Designs zu arbeiten. Nehmen wir an, eine Anlage wurde für 1000 nm3/h ausgelegt, die Produktion erfordert jedoch entweder 800 oder 1200. Ein starrer, nicht adaptiver PSA-Zyklus wird entweder zu viel Energie verbrauchen oder zu wenig Produkt produzieren. Moderne Systeme mit prädiktiven Regelalgorithmen und Soft-Cycle-Regelung sind ein Muss. Aber sie kosten entsprechend.

In China gibt es mittlerweile einen starken Trend zur Digitalisierung und Smart Factories. Dies treibt die Entwicklung dieses speziellen Segments voran. Es tauchen lokale Hersteller von Steuerungen und Software auf, die Lösungen anbieten, die günstiger sind als Siemens oder Rockwell, aber auf einem völlig ausreichenden Niveau. Das Risiko liegt natürlich in der Zuverlässigkeit. An einem der Standorte in Shandong wurde ein experimentelles Steuerungssystem eines lokalen Anbieters installiert. Alles lief gut, bis es zu einem Stromstoß im Netzwerk kam. Der Controller ist eingefroren und konnte die Ventilsequenz nicht neu starten. Ich musste es auf manuelle Steuerung umstellen, was fast einen Tag Ausfallzeit bedeutete. Danach verlangte der Kunde die Rückgabe der nachweislich importierten Füllung. Die Balance zwischen Innovation und Zuverlässigkeit ist immer heikel.

Ein weiterer Punkt ist die Fernüberwachung und -diagnose. Dies ist kein Luxus mehr, sondern eine Notwendigkeit für den Service. Wenn Sie einen Druckabfall in einer Kolonne oder eine Änderung der Zusammensetzung des Produkts am Auslass in Echtzeit sehen, können Sie einen schweren Unfall verhindern. Viele chinesische Ingenieurunternehmen, darunterYizhi-Technologie, bieten solche Dienstleistungen nun als Vertragsbestandteil an. Dadurch wird das Vertrauen der Kunden deutlich gestärkt.

Wirtschaft und Politik: nicht offensichtliche Treiber

Die Erfolgsaussichten jeder Technologie hängen vom Geld ab. Interessant ist die Situation mit PSA. Einerseits handelt es sich um eine ausgereifte Technologie, bei der es schwierig ist, einen Durchbruch zu erzielen und die Kapitalkosten drastisch zu senken. Andererseits sind die Betriebskosten stark an den Strompreis gekoppelt. In China variieren die Industriezölle von Region zu Region. An manchen Orten ist PSA zur Stickstoffgewinnung möglicherweise rentabler als der Kauf von verflüssigtem Stickstoff, an anderen jedoch möglicherweise nicht. Für jeden Einzelfall ist eine sehr detaillierte Berechnung erforderlich.

Die Umweltpolitik ist ein starker Treiber. Die Verschärfung der Emissionsnormen, insbesondere in der chemischen und metallurgischen Industrie, zwingt uns dazu, nach wirksamen Methoden zur Reinigung von Abgasen zu suchen. Hier erhält die PSA, insbesondere in Kombination mit anderen Methoden, eine zweite Chance. Zum Beispiel die Erfassung flüchtiger organischer Verbindungen (VOCs) und deren anschließende Rückgewinnung. Nicht der Massenmarkt, aber stabil und wachsend.

Substitution importieren. Dieser Trend, der sich in den letzten Jahren verstärkt hat, spielt den lokalen Entwicklern und Geräteherstellern in die Hände. Staatliche Unternehmen und große private Betriebe ziehen mittlerweile häufiger lokale Auftragnehmer in Betracht. Dies gibt Unternehmen mit seriöser Erfahrung, wie zChengdu Yizhi Technology Co., Ltd.(Das genehmigte Kapital beträgt 120 Millionen Yuan – eine Zahl, die von ernsthaften Absichten spricht), die Fähigkeit, komplexere und umfangreichere Projekte umzusetzen und die unschätzbar wertvolle praktische Erfahrung zu sammeln, die dann gerade einen Ausrüstungslieferanten von einem echten Technologiepartner unterscheidet.

Ausblick: Integration, Hybride und Nischen

Ich sehe keine Zukunft für PSA als isolierte Technologie. Sein Potenzial liegt in der Integration. Hybridschemata: PSA + Membranen, PSA + Kryotechnik, PSA + katalytische Prozesse. Zum Beispiel eine vorläufige Grobtrennung auf Membranen mit anschließender Feinreinigung auf PSA. Dadurch kann ein optimales Gleichgewicht zwischen Kosten und Effizienz erzielt werden. An solchen Lösungen arbeitet derzeit die Spitzentechnik.

Eine weitere Richtung ist Miniaturisierung und Modularität. Keine riesigen Anlagenanlagen, sondern kompakte Skid-Module für die dezentrale Gasproduktion. Sei es für die Elektronikindustrie oder für die kleine Lebensmittelproduktion. Die Anforderungen an Zuverlässigkeit und Sauberkeit sind hier unerschwinglich, aber der Preis des Problems ermöglicht den Einsatz fortschrittlicherer Lösungen.

Daher sehe ich die Aussichten für PSA in China nicht in einer Revolution, sondern in einer Evolution. Die Technologie wird in der Industrie tiefere Wurzeln schlagen, aber nicht so sehr durch neue, aufsehenerregende Entdeckungen, sondern durch schrittweise, schrittweise Verbesserungen jeder Komponente: Sorptionsmittel, Ventile, Steueralgorithmen und – was äußerst wichtig ist – durch die Anhäufung umfassender angewandter Erfahrungen. Erfahrung, die es uns ermöglicht, die Anlage nicht nur zu verkaufen, sondern sie auch in die Technologiekette des Kunden zu integrieren, damit sie stabil, wirtschaftlich und ohne Überraschungen arbeitet. Genau darauf basiert der Ruf von Unternehmen, die auch morgen in diesem Markt bestehen bleiben.