Кітай: інавацыі ў ачыстцы кіслароду? 

Калі чуеш пра "інавацыі ў ачыстцы кіслароду з Кітая", першая думка – зноў маркетынг, зноў абяцаюць залатыя горы. Шмат разоў сутыкаўся з праектамі, дзе пад прыгожымі словамі хавалася альбо адкрытае пераўпакоўку старых тэхналогій, альбо нешта настолькі волкае, што і блізка да прамысловага ўжывання не падыходзіла. Але за апошнія гадоў пяць-сем карціна, шчыра кажучы, стала мяняцца. І справа не ў гучных заявах, а ў канкрэтных праектах, якія даводзілася бачыць ці пра якія чуў ад калег, якія працуюць на месцы. Гаворка не аб фундаментальных адкрыццях, а хутчэй аб сістэмнай, прыкладной інжынерыі - як давесці вядомыя прынцыпы да ўзроўню надзейнага, эфектыўнага і, што крытычна, эканамічна апраўданага абсталявання. Асабліва гэта заўважна ў сектарыачысткі кіслародудля металургіі, хімічнай прамысловасці і медыцыны.

Адкуль увогуле гэта цікавасць?

Тут усё ўпіраецца ў маштаб. Кітайская прамысловасць - гэта гіганцкі спажывец тэхнічных газаў. Любое, нават невялікае, павелічэнне эфектыўнасці працэсу падзелу паветра ці ачысткі прадукта дае каласальную эканомію ў маштабах краіны. Таму і інвестыцыі ў НДДКР тут суцэль прагматычныя. Але часта выпускаюць з-пад увагі іншы драйвер — экалагічныя нормы. Яны ўзмацняюцца жорсткасць сямімільнымі крокамі, і проста ?вырабіць кісларод? недастаткова. Трэба мінімізаваць энергазатраты (а значыць, і выкіды ад электрастанцый) і гарантаваць чысціню прадукта на выхадзе, каб, напрыклад, у той жа электроннай прамысловасці не было рызыкі забруджвання крамянёвых пласцін.

Працаваў я неяк над аўдытам адной усталёўкі кароткацыклавай безнагрэўнай адсорбцыі (КЦА) для атрымання медыцынскага кіслароду. Заказчык скардзіўся на высокі выдатак цэаліту і падзенне прадукцыйнасці. Стандартны адказ - мяняць адсарбент. Але кітайскія інжынеры з кампаніі-распрацоўшчыка, здаецца,Chengdu Yizhi Technology Co., капнулі глыбей. Яны не проста прапанавалі іншы гатунак цэаліту, а перагледзелі ўсю гідрадынаміку ў калонах, змянілі канфігурацыю размеркавальных талерак, каб знізіць супраціў патоку і кропкавае пераўвільгатненне. Вынік - не толькі падоўжылі жыццё адсарбенту на 30%, але і знізілі энергаспажыванне кампрэсара. Гэта тыповы прыклад іх падыходу: не вынаходзіць ровар, а аптымізаваць кожную шасцярэньку ў ім да мяжы.

Дарэчы, абChengdu Yizhi Technology Co. (https://www.yzkjhx.ru). Гэта не проста вытворца, а як яны сябе пазіцыянуюць - праектны інстытут, створаны на базе хіміка-тэхналагічнай кампаніі. Статутны капітал у 120 мільёнаў юаняў - гэта сур'ёзная заяўка. Іх сіла, на мой погляд, у тым, што яны працуюць як злучнае звяно паміж фундаментальнымі даследаваннямі (якіх у Кітаі цяпер мора) і рэальным завадскім цэхам. Яны бяруць лабараторную распрацоўку, абкатваюць яе на пілотных устаноўках, а потым ужо прапануюць кліенту гатовае тэхналагічнае рашэнне "пад ключ". Бачыў іх праекты па глыбокай ачыстцы кіслароду ад вуглевадародаў для працэсаў акіслення - там камбінацыя каталітычных і адсарбцыйных метадаў была выбудавана вельмі пісьменна.

Дзе канкрэтна шукаюць прарывы?

Калі казаць аб тэхналагічных кірунках, тая ўвага засяроджана на некалькіх кропках росту. Першая - мембраны. Не тыя агульныя палімерныя мембраны для грубіянскага падзелу, а высокаселектыўныя кампазітныя матэрыялы. Кітайскія лабараторыі актыўна эксперыментуюць з нанапорыстымі структурамі на аснове метала-арганічных каркасаў (MOF) або графенавых аксідаў. Пакуль гэта, у асноўным, артыкулы ў навуковых часопісах, але ўжо ёсць пілотныя лініі, дзе такія мембраны тэсціруюць для выдалення мікрапрымешак азоту і аргону з кіслароднага патоку. Праблема, як заўсёды, у даўгавечнасці і маштабаванні. Адзін знаёмы тэхнолаг скардзіўся, што мембрана на аснове MOF паказвала фантастычную селектыўнасць першыя дзвесце гадзін, а потым яе сітавіны пачалі забівацца чымсьці, што нават аналіз не адразу вызначыў.

Другая вобласць - адсарбенты. Тут праца ідзе ў двух кірунках: стварэнне цэалітаў з зададзеным памерам часу (пад пэўную малекулу-забруджвальнік) і распрацоўка гібрыдных матэрыялаў. Напрыклад, цэаліт, импрегнированный наначасціц срэбра або аксіду марганцу, які не проста адсарбуе, а каталітычна раскладае такія прымешкі, як этылен або ацэтылен. Гэта крытычна важна для вытворчасці кіслароду для дыхання і для некаторых хімічных сінтэзаў. Бачыў дасведчаную партыю такога матэрыялу - выглядаў як звычайныя гранулы, але яго рэгенерацыя патрабавала не стандартнага нагрэву, а прамыванні вызначанай газавай сумессю. Інжынерам прыйшлося перарабляць блок кіравання клапанамі.

Трэцяе - гэта? разумнае? кіраванне. Здавалася б, што тут новага? Але кітайскія кампаніі, у тым ліку Yizhi Technology, актыўна ўкараняюць сістэмы на аснове прамысловага інтэрнэту рэчаў (IIoT) і машыннага навучання. Датчыкі ў рэальным часе адсочваюць не толькі ціск і тэмпературу, але і спектральны склад патоку на выхадзе. Алгарытм вучыцца прадказваць момант праскоку прымешак ці знясілення адсарбенту не па фіксаваным часе, а па дынаміцы змены параметраў. Гэта дае магчымасць аптымізаваць цыклы, эканоміць энергію і рэсурсы. Праўда, на старце такія сістэмы - галаўны боль для абслуговага персаналу, які звыкся да кнопак і манометрам.

Правалы і падводныя камяні

Нельга казаць аб інавацыях, не згадаўшы аб няўдачах. Іх хапае. Частая гісторыя - калі лабараторны поспех спрабуюць занадта хутка і груба перанесці ў прамысловасць. Быў выпадак на адным сталеліцейным заводзе: укаранілі новую схему.ачысткі кіслародуз выкарыстаннем нізкатэмпературнага каталізу для выдалення вадароду. У лабараторыі на чыстым сінтэз-газу ўсё працавала ідэальна. На заводзе ж у патоку аказаліся сляды сіласанаў са змазак кампрэсара, якія не ўлічылі. Каталізатар ?атруціўся? за тыдзень, праект замарозілі, вярнуліся да старой, менш эфектыўнай, але праверанай схемы. Гэта класічная памылка - недаацэнка рэальнага, "бруднага"? складу сыравіны.

Іншая праблема - эканоміка. Самы дасканалы адсарбент або мембрана могуць быць банальна занадта дарагімі. Кітайскія кампаніі выкручваюцца за кошт лакалізацыі вытворчасці сыравіны і маштабу. Але нават гэта не заўжды ратуе. Памятаю, адзін вендар прапаноўваў суперцэаліт з рэкорднай ёмістасцю па вільгаці. Але яго рэгенерацыя патрабавала тэмпературы на 50 градусаў вышэйшай, чым у стандартнага. Прыйшлося б перарабляць печ і павялічваць выдатак паліва. У выніку жыццёвы цыкл праекту станавіўся адмоўным. Інавацыя дзеля інавацыі нікому не патрэбна.

І, канешне, чалавечы фактар. Новыя тэхналогіі патрабуюць новых навыкаў. Недастаткова паставіць усталёўку, трэба навучыць людзей яе абслугоўваць, разумець яе "паводзіны". Сутыкаўся з сітуацыяй, калі пасля мадэрнізацыі блока ачысткі аператары па звычцы ўключалі рэжым рэгенерацыі па старым таймеры, зводзячы на ​​нішто ўсе перавагі адаптыўнай сістэмы. Прыйшлося праводзіць цэлы цыкл практычных трэнінгаў проста на месцы.

Што гэта значыць для рынка?

Такім чынам, што мы маем у сухой рэштцы? Кітай не столькі вынаходзіць зусім новыя прынцыпыачысткі кіслароду, колькі становіцца сусветным лідэрам у іх даводцы, інтэграцыі і камерцыялізацыі. Іх падыход сістэмны: ад фундаментальнай навукі (якую шчодра фінансуе дзяржава) праз прыкладныя інстытуты (накшталт згаданага Chengdu Yizhi Technology Co., Ltd.) да серыйнай вытворчасці абсталявання. Гэта стварае магутны сінэргетычны эфект.

Для глабальных ігракоў гэта і выклік, і магчымасць. Выклік - таму што кітайскае абсталяванне становіцца ўсё больш канкурэнтаздольным не толькі па кошце, але і па тэхнічных характарыстыках, асабліва ў сегменце сярэдніх магутнасцяў. Магчымасць - таму што з'яўляецца новая крыніца тэхналагічных рашэнняў і кампанентаў. Ужо не рэдкасць, калі еўрапейскі інжынірынг купляе ў Кітаі ключавыя элементы ўсталёвак, напрыклад, блокі кіравання ці спецыялізаваныя адсорберы, і інтэгруе іх у свае комплексы.

Асабіста я лічу, што самы цікавы трэнд - гэта гібрыдызацыя. Будучыня не за адной-адзінай "пераможнай"? тэхналогіяй, а за іх разумным спалучэннем. Напрыклад, мембранны блок для першаснага ўзбагачэння, за якім варта кароткацыклавая адсорбцыя на? разумных? цэалітах для тонкай ачысткі, і ўсё гэта пад кіраваннем саманавучальнай сістэмы. Менавіта ў стварэнні такіх гнуткіх, эфектыўных і надзейных комплексаў, а не ў гучных слоганах, і праяўляюцца сёння сапраўдныя кітайскія інавацыі ў гэтай галіне. І мяркуючы па тэмпах і глыбіні прапрацоўкі, гэты трэнд будзе толькі набіраць моц.

Замест зняволення: погляд наперад

Калі паспрабаваць зазірнуць за гарызонт, то асноўныя намаганні, на мой погляд, зрушацца ў бок рэсурсазберажэння і кастамізацыі. Запыты прамысловасці становяцца ўсё больш спецыфічнымі. Аднаму заводу патрэбен кісларод 99.8% чысціні, але з гарантаванай адсутнасцю нават слядоў CO2, іншаму - 99.5%, але з максімальна нізкім сабекоштам пры нестабільнай нагрузцы. Універсальных рашэнняў будзе менш.

Вялікую ролю пачнуць гуляць лічбавыя двайнікі - віртуальныя мадэлі установак, на якіх можна тэставаць новыя рэжымы працы, прагназаваць знос і праводзіць навучанне персаналу без рызыкі для рэальнай вытворчасці. Кітайскія кампаніі ўжо актыўна інвесціруюць у гэты напрамак.

І апошняе. Поспех будзе залежаць не толькі ад тэхналогій, але і ад экасістэмы. Ад таго, наколькі хутка і гладка дадзеныя з датчыкаў усталёўкі змогуць інтэгравацца ў агульную сістэму кіравання энергаспажываннем завода ці лагістыкі тэхнічных газаў. Тут інавацыі ў ачыстцы кіслароду перастаюць быць ізаляванай задачай і становяцца часткай вялікай карціны? разумнага? вытворчасці. І ў гэтай вялікай карціне ў кітайскіх гульцоў, мяркуючы па ўсім, ёсць усе шанцы заняць вельмі прыкметнае месца. Не таму, што яны гучна крычаць, а таму што яны навучыліся рабіць складаныя рэчы надзейна і з аглядкай на канчатковую эканоміку праекта. А гэта, у канчатковым рахунку, і ёсць самы важкі аргумент на рынку.