Tiongkok: inovasi dalam pemurnian oksigen? 

Ketika Anda mendengar tentang “inovasi pemurnian oksigen dari Tiongkok?”, yang pertama kali terlintas di benak Anda adalah pemasaran, lagi-lagi mereka menjanjikan segunung emas. Berkali-kali saya menemukan proyek yang, dengan kata-kata indahnya, menyembunyikan pengemasan ulang teknologi lama, atau sesuatu yang begitu kasar sehingga bahkan tidak mendekati penerapan industri. Namun dalam lima hingga tujuh tahun terakhir, sejujurnya, gambaran tersebut mulai berubah. Dan ini bukan tentang pernyataan keras, tapi tentang proyek spesifik yang saya lihat atau dengar dari rekan kerja yang bekerja di lokasi. Ini bukan tentang penemuan mendasar, melainkan tentang sistem, teknik terapan - bagaimana membawa prinsip-prinsip yang diketahui ke tingkat peralatan yang andal, efisien, dan, yang terpenting, layak secara ekonomi. Hal ini terutama terlihat pada sektor inipemurnian oksigenuntuk metalurgi, industri kimia dan obat-obatan.

Dari mana datangnya minat ini?

Semuanya tergantung pada skalanya. Industri Tiongkok adalah konsumen gas industri yang sangat besar. Peningkatan efisiensi apa pun, bahkan dalam skala kecil, pada proses pemisahan udara atau pemurnian produk akan memberikan penghematan yang sangat besar dalam skala nasional. Oleh karena itu, investasi dalam penelitian dan pengembangan cukup pragmatis di sini. Namun ada faktor lain yang sering diabaikan: peraturan lingkungan hidup. Mereka semakin mengetatkan dengan pesat, dan sekadar “menghasilkan oksigen”. tidak cukup. Konsumsi energi (dan juga emisi dari pembangkit listrik) perlu diminimalkan dan menjamin kemurnian produk keluarannya sehingga, misalnya, dalam industri elektronik tidak ada risiko kontaminasi wafer silikon.

Saya pernah mengerjakan audit instalasi adsorpsi tanpa panas (PSA) siklus pendek untuk produksi oksigen medis. Pelanggan mengeluhkan tingginya konsumsi zeolit ​​​​dan penurunan produktivitas. Jawaban standarnya adalah mengganti adsorben. Namun para insinyur Tiongkok dari perusahaan pengembangan tampaknya melakukannyaChengdu Yizhi Technology Co., menggali lebih dalam. Mereka tidak hanya menawarkan jenis zeolit ​​​​yang berbeda, namun juga merevisi seluruh hidrodinamika dalam kolom dan mengubah konfigurasi baki distribusi untuk mengurangi hambatan aliran dan mendeteksi genangan air. Hasilnya tidak hanya memperpanjang umur adsorben sebesar 30%, namun juga mengurangi konsumsi energi kompresor. Ini adalah contoh khas dari pendekatan mereka: bukan untuk menemukan kembali roda, namun untuk mengoptimalkan setiap gigi di dalamnya hingga batasnya.

Ngomong-ngomong, tentangChengdu Yizhi Technology Co. (https://www.yzkjhx.ru). Ini bukan hanya tentang pabrikan, tetapi bagaimana mereka memposisikan diri - sebuah lembaga desain yang dibuat berdasarkan perusahaan teknologi kimia. Modal terdaftar sebesar 120 juta yuan adalah tawaran yang serius. Kekuatannya, menurut pendapat saya, adalah bahwa mereka berfungsi sebagai penghubung antara penelitian mendasar (yang kini banyak dilakukan di Tiongkok) dan lokasi pabrik sebenarnya. Mereka melakukan pengembangan laboratorium, mengujinya di pabrik percontohan, dan kemudian menawarkan solusi teknologi siap pakai kepada klien. Saya melihat proyek mereka tentang pemurnian mendalam oksigen dari hidrokarbon untuk proses oksidasi - di sana kombinasi metode katalitik dan adsorpsi dibangun dengan sangat kompeten.

Di manakah sebenarnya mereka mencari terobosan?

Jika kita berbicara bidang teknologi, perhatian tertuju pada beberapa titik pertumbuhan. Yang pertama adalah membran. Bukan membran polimer generik untuk pemisahan kasar, tetapi material komposit yang sangat selektif. Laboratorium Tiongkok secara aktif bereksperimen dengan struktur nanopori berdasarkan kerangka logam-organik (MOFs) atau graphene oksida. Sejauh ini sebagian besar artikel tersebut hanya berupa artikel di jurnal ilmiah, namun sudah ada jalur percontohan di mana membran tersebut sedang diuji untuk menghilangkan pengotor mikro nitrogen dan argon dari aliran oksigen. Masalahnya, seperti biasa, adalah daya tahan dan penskalaan. Seorang teknolog yang saya kenal mengeluh bahwa membran berbasis MOF menunjukkan selektivitas yang luar biasa selama dua ratus jam pertama, dan kemudian pori-porinya mulai tersumbat oleh sesuatu yang bahkan analisis tidak dapat segera mengidentifikasinya.

Area kedua adalah adsorben. Di sini pekerjaan dilakukan dalam dua arah: pembuatan zeolit ​​​​dengan ukuran pori tertentu (untuk molekul polutan tertentu) dan pengembangan bahan hibrida. Misalnya, zeolit ​​​​yang diresapi dengan nanopartikel perak atau oksida mangan, yang tidak hanya menyerap, tetapi juga menguraikan pengotor seperti etilen atau asetilena secara katalitik. Penting untuk produksi oksigen untuk respirasi dan beberapa sintesis kimia. Saya melihat kumpulan percobaan dari bahan tersebut - tampak seperti butiran biasa, tetapi regenerasinya tidak memerlukan pemanasan standar, tetapi pencucian dengan campuran gas tertentu. Insinyur harus merombak unit kontrol katup.

Ketiga, apakah itu “pintar?” kontrol. Tampaknya, apa yang baru di sini? Namun perusahaan Tiongkok, termasuk Yizhi Technology, secara aktif menerapkan sistem berbasis Industrial Internet of Things (IIoT) dan pembelajaran mesin. Sensor memantau tidak hanya tekanan dan suhu secara real time, tetapi juga komposisi spektral aliran keluar. Algoritma ini belajar untuk memprediksi momen terobosan pengotor atau penipisan adsorben bukan berdasarkan waktu yang tetap, tetapi berdasarkan dinamika perubahan parameter. Hal ini memungkinkan Anda mengoptimalkan siklus, menghemat energi dan sumber daya. Benar, pada awalnya, sistem seperti itu memusingkan personel pemeliharaan yang terbiasa dengan tombol dan pengukur tekanan.

Penurunan dan jebakan

Anda tidak dapat membicarakan inovasi tanpa membicarakan kegagalan. Jumlahnya cukup banyak. Kisah yang umum terjadi adalah ketika keberhasilan laboratorium dicoba terlalu cepat dan kasar untuk dialihkan ke industri. Ada sebuah kasus di salah satu pabrik baja: mereka memperkenalkan skema barupemurnian oksigenmenggunakan katalisis suhu rendah untuk menghilangkan hidrogen. Di laboratorium, dengan menggunakan gas sintesis murni, semuanya bekerja dengan sempurna. Di pabrik, aliran tersebut mengandung jejak siloksan dari pelumas kompresor, yang tidak diperhitungkan. Katalisnya telah diracuni? dalam waktu seminggu, proyek tersebut dibekukan dan mereka kembali ke skema lama yang kurang efektif namun terbukti. Ini adalah kesalahan klasik - meremehkan yang nyata, “kotor”? komposisi bahan baku.

Masalah lainnya adalah perekonomian. Adsorben atau membran paling canggih mungkin terlalu mahal. Perusahaan Tiongkok mengatasi masalah ini dengan melokalisasi produksi bahan mentah dan skalanya. Tapi ini pun tidak selalu menyelamatkan. Saya ingat salah satu vendor menawarkan superzeolite dengan kapasitas kelembapan yang mencapai rekor. Namun regenerasinya membutuhkan suhu 50 derajat lebih tinggi dari suhu standar. Kami harus merombak tungku dan meningkatkan konsumsi bahan bakar. Akibatnya, siklus hidup proyek menjadi negatif. Tidak ada yang membutuhkan inovasi demi inovasi.

Dan tentu saja faktor manusianya. Teknologi baru memerlukan keterampilan baru. Menginstal instalasi saja tidak cukup, Anda perlu melatih orang untuk mengoperasikannya, untuk memahami “perilakunya”. Saya menemukan situasi di mana, setelah memutakhirkan unit pembersihan, operator karena kebiasaan menyalakan mode regenerasi sesuai dengan pengatur waktu lama, meniadakan semua keunggulan sistem adaptif. Saya harus mengadakan serangkaian pelatihan praktis di tempat.

Apa artinya ini bagi pasar?

Jadi, apa yang kita dapatkan? Tiongkok tidak banyak menciptakan prinsip-prinsip yang benar-benar barupemurnian oksigen, berapa banyak yang menjadi pemimpin dunia dalam pengembangan, integrasi dan komersialisasinya. Pendekatan mereka sistematis: mulai dari ilmu dasar (yang didanai dengan murah hati oleh negara) melalui lembaga terapan (seperti Chengdu Yizhi Technology Co., Ltd.) hingga produksi peralatan secara massal. Hal ini menciptakan efek sinergis yang kuat.

Bagi pemain global, hal ini merupakan tantangan sekaligus peluang. Tantangannya adalah karena peralatan Tiongkok menjadi semakin kompetitif tidak hanya dalam hal harga, tetapi juga dalam karakteristik teknis, terutama di segmen tenaga menengah. Peluang - karena sumber solusi dan komponen teknologi baru sedang bermunculan. Bukan hal yang aneh lagi bagi para insinyur Eropa untuk membeli elemen-elemen penting dari instalasi dari Tiongkok, misalnya, unit kontrol atau penyerap khusus, dan mengintegrasikannya ke dalam kompleks mereka.

Secara pribadi, menurut saya tren yang paling menarik adalah hibridisasi. Masa depan bukan hanya milik satu orang yang “menang”. teknologi, namun dibalik kombinasi cerdasnya. Misalnya, unit membran untuk pengayaan primer, diikuti dengan adsorpsi siklus pendek pada unit “pintar”. zeolit ​​​​untuk pembersihan halus, dan semua ini di bawah kendali sistem belajar mandiri. Dalam penciptaan kompleks yang fleksibel, efisien dan andal, dan bukan dalam slogan-slogan keras, inovasi nyata Tiongkok di bidang ini diwujudkan saat ini. Dan dilihat dari kecepatan dan kedalaman perkembangannya, tren ini akan semakin menguat.

Alih-alih sebuah kesimpulan: melihat ke depan

Jika Anda mencoba melihat lebih jauh, maka upaya utama, menurut saya, akan beralih ke penghematan sumber daya dan penyesuaian. Tuntutan industri menjadi semakin spesifik. Satu pabrik membutuhkan oksigen dengan kemurnian 99,8%, tetapi dengan jaminan tidak adanya jejak CO2, pabrik lainnya - 99,5%, tetapi dengan biaya serendah mungkin di bawah beban yang tidak stabil. Solusi universal akan lebih sedikit.

Kembar digital akan mulai memainkan peran utama - model instalasi virtual tempat mode pengoperasian baru dapat diuji, prediksi keausan, dan pelatihan personel tanpa risiko terhadap produksi nyata. Perusahaan-perusahaan Tiongkok sudah aktif berinvestasi di bidang ini.

Dan satu hal terakhir. Keberhasilan tidak hanya bergantung pada teknologi, tetapi juga pada ekosistem. Hal ini bergantung pada seberapa cepat dan lancar data dari sensor instalasi dapat diintegrasikan ke dalam sistem manajemen energi keseluruhan pabrik atau logistik gas teknis. Di sinilah inovasi dalam pemurnian oksigen tidak lagi menjadi tugas tersendiri dan menjadi bagian dari gambaran besar “pintar”. produksi. Dan dalam gambaran besar ini, para pemain Tiongkok tampaknya memiliki peluang besar untuk menempati posisi yang sangat menonjol. Bukan karena mereka berteriak keras, namun karena mereka telah belajar melakukan hal-hal rumit dengan andal dan dengan memperhatikan keekonomian akhir proyek tersebut. Dan ini, pada akhirnya, merupakan argumen paling kuat di pasar.