Chine : des innovations dans la purification de l'oxygène ? 

Lorsque vous entendez parler des « innovations chinoises en matière de purification de l’oxygène ? », la première pensée est encore une fois le marketing, encore une fois, ils promettent des montagnes d’or. Plusieurs fois, je suis tombé sur des projets où, sous de belles paroles, se cachait soit un simple reconditionnement d'anciennes technologies, soit quelque chose de si grossier qu'il n'était même pas proche d'une application industrielle. Mais au cours des cinq à sept dernières années, la situation, à vrai dire, a commencé à changer. Et il ne s’agit pas de déclarations bruyantes, mais de projets concrets que j’ai vus ou entendus par des collègues travaillant sur place. Il ne s’agit pas de découvertes fondamentales, mais plutôt de systèmes, d’ingénierie appliquée – comment amener les principes connus au niveau d’équipements fiables, efficaces et, surtout, économiquement réalisables. Ceci est particulièrement visible dans le secteurpurification de l'oxygènepour la métallurgie, l'industrie chimique et la médecine.

D’où vient cet intérêt ?

Tout dépend de l’échelle. L’industrie chinoise est une gigantesque consommatrice de gaz industriels. Toute augmentation, même minime, de l’efficacité du processus de séparation de l’air ou de la purification des produits permet d’énormes économies à l’échelle nationale. Les investissements en R&D sont donc ici assez pragmatiques. Mais un autre facteur est souvent négligé : la réglementation environnementale. Ils se resserrent à pas de géant et « produisent simplement de l’oxygène ». pas assez. Il est nécessaire de minimiser la consommation d'énergie (et donc les émissions des centrales électriques) et de garantir la pureté du produit final afin que, par exemple, dans l'industrie électronique, il n'y ait aucun risque de contamination des plaquettes de silicium.

J'ai déjà travaillé sur l'audit d'une installation d'adsorption sans chaleur (PSA) à cycle court pour la production d'oxygène médical. Le client se plaignait de la forte consommation de zéolithe et d'une baisse de productivité. La réponse standard est de changer l'adsorbant. Mais les ingénieurs chinois de la société de développement semblentChengdu Yizhi Technology Co., creusé plus profondément. Ils n'ont pas simplement proposé un type différent de zéolite, mais ont également révisé toute l'hydrodynamique des colonnes et modifié la configuration des plateaux de distribution pour réduire la résistance à l'écoulement et l'engorgement localisé. Le résultat est qu'ils ont non seulement prolongé la durée de vie de l'adsorbant de 30 %, mais ont également réduit la consommation d'énergie du compresseur. C'est un exemple typique de leur approche : ne pas réinventer la roue, mais optimiser chaque rapport qu'elle contient jusqu'à la limite.

Au fait, environChengdu Yizhi Technology Co. (https://www.yzkjhx.ru). Il ne s'agit pas seulement d'un fabricant, mais de la façon dont il se positionne - un institut de design créé sur la base d'une entreprise de technologie chimique. Un capital social de 120 millions de yuans est une offre sérieuse. Leur force, à mon avis, c’est qu’ils fonctionnent comme un lien entre la recherche fondamentale (qui est désormais très répandue en Chine) et l’usine elle-même. Ils prennent un développement en laboratoire, le testent sur des installations pilotes, puis proposent au client une solution technologique clé en main prête à l'emploi. J'ai vu leurs projets sur la purification en profondeur de l'oxygène des hydrocarbures pour les processus d'oxydation - là, la combinaison des méthodes catalytiques et d'adsorption a été construite de manière très compétente.

Où recherchent-ils exactement des percées ?

Si nous parlons de domaines technologiques, l’attention se porte sur plusieurs points de croissance. Le premier concerne les membranes. Il ne s'agit pas de membranes polymères génériques pour une séparation grossière, mais de matériaux composites hautement sélectifs. Les laboratoires chinois expérimentent activement des structures nanoporeuses basées sur des structures métallo-organiques (MOF) ou des oxydes de graphène. Jusqu'à présent, il s'agit principalement d'articles dans des revues scientifiques, mais il existe déjà des lignes pilotes où de telles membranes sont testées pour éliminer les microimpuretés d'azote et d'argon du flux d'oxygène. Le problème, comme toujours, est la durabilité et l’évolutivité. Un technologue que je connais s'est plaint qu'une membrane à base de MOF présentait une sélectivité fantastique pendant les deux cents premières heures, puis ses pores commençaient à se boucher avec quelque chose que même l'analyse ne pouvait pas identifier immédiatement.

Le deuxième domaine concerne les adsorbants. Ici, les travaux vont dans deux directions : la création de zéolithes avec une taille de pores donnée (pour une molécule polluante spécifique) et le développement de matériaux hybrides. Par exemple, une zéolite imprégnée de nanoparticules d'argent ou d'oxyde de manganèse, qui non seulement adsorbe, mais décompose catalytiquement des impuretés telles que l'éthylène ou l'acétylène. Il est essentiel à la production d’oxygène pour la respiration et pour certaines synthèses chimiques. J'ai vu un lot expérimental d'un tel matériau - il ressemblait à des granulés ordinaires, mais sa régénération ne nécessitait pas un chauffage standard, mais un lavage avec un certain mélange gazeux. Les ingénieurs ont dû refaire l'unité de commande des vannes.

Troisièmement, est-ce « intelligent » ? contrôle. Il semblerait, quoi de neuf ici ? Mais les entreprises chinoises, dont Yizhi Technology, mettent activement en œuvre des systèmes basés sur l’Internet industriel des objets (IIoT) et l’apprentissage automatique. Les capteurs surveillent non seulement la pression et la température en temps réel, mais également la composition spectrale du débit de sortie. L'algorithme apprend à prédire le moment de percée des impuretés ou d'épuisement de l'adsorbant non pas par un temps fixe, mais par la dynamique des changements de paramètres. Cela vous permet d'optimiser les cycles, d'économiser de l'énergie et des ressources. Certes, au début, de tels systèmes constituent un casse-tête pour le personnel de maintenance habitué aux boutons et aux manomètres.

Trempes et pièges

On ne peut pas parler d’innovation sans parler d’échec. Il y en a suffisamment. Il arrive souvent que le succès d’un laboratoire soit tenté trop rapidement et de manière trop grossière pour être transféré à l’industrie. Il y a eu un cas dans une aciérie : ils ont introduit un nouveau systèmepurification de l'oxygèneen utilisant une catalyse à basse température pour éliminer l’hydrogène. En laboratoire, avec du gaz de synthèse pur, tout a parfaitement fonctionné. Dans l'usine, le flux contenait des traces de siloxanes provenant des lubrifiants des compresseurs, qui n'ont pas été prises en compte. Le catalyseur a été empoisonné ? en une semaine, le projet a été gelé et ils sont revenus à l’ancien système, moins efficace mais éprouvé. C'est une erreur classique : sous-estimer le réel, le « sale » ? composition des matières premières.

Un autre problème est l’économie. L’adsorbant ou la membrane le plus avancé peut tout simplement être trop cher. Les entreprises chinoises s’en sortent en localisant la production de matières premières et à grande échelle. Mais même cela ne sauve pas toujours. Je me souviens qu'un fournisseur proposait de la superzéolite avec une capacité d'humidité record. Mais sa régénération nécessitait une température 50 degrés supérieure à la température standard. Il faudrait refaire la fournaise et augmenter la consommation de combustible. En conséquence, le cycle de vie du projet est devenu négatif. Personne n’a besoin d’innover pour le plaisir d’innover.

Et bien sûr, le facteur humain. Les nouvelles technologies nécessitent de nouvelles compétences. Il ne suffit pas d'installer l'installation, il faut former les personnes à son fonctionnement, à comprendre son « comportement ». J'ai été confronté à une situation où, après avoir mis à niveau l'unité de nettoyage, les opérateurs, par habitude, ont activé le mode régénération selon l'ancienne minuterie, annulant ainsi tous les avantages du système adaptatif. J'ai dû réaliser toute une série de formations pratiques sur place.

Qu’est-ce que cela signifie pour le marché ?

Alors, qu’avons-nous en fin de compte ? La Chine n’invente pas vraiment des principes complètement nouveauxpurification de l'oxygène, combien deviennent leader mondial dans leur développement, leur intégration et leur commercialisation. Leur approche est systématique : depuis la science fondamentale (qui est généreusement financée par l'État) en passant par les instituts appliqués (comme Chengdu Yizhi Technology Co., Ltd., susmentionné) jusqu'à la production de masse d'équipements. Cela crée un puissant effet synergique.

Pour les acteurs mondiaux, il s’agit à la fois d’un défi et d’une opportunité. Le défi réside dans le fait que les équipements chinois deviennent de plus en plus compétitifs non seulement en termes de prix, mais aussi en termes de caractéristiques techniques, notamment dans le segment des moyennes puissances. Opportunité - parce qu'une nouvelle source de solutions et de composants technologiques est en train d'émerger. Il n'est plus rare que les ingénieries européennes achètent en Chine des éléments clés des installations, par exemple des unités de contrôle ou des adsorbeurs spécialisés, et les intègrent dans leurs complexes.

Personnellement, je pense que la tendance la plus intéressante est l’hybridation. L’avenir n’appartient pas à un seul « vainqueur ». technologie, mais derrière leur combinaison intelligente. Par exemple, une unité membranaire pour un enrichissement primaire, suivi d'une adsorption en cycle court sur des unités « intelligentes ». des zéolites pour un nettoyage fin, et tout cela sous le contrôle d'un système d'auto-apprentissage. C’est dans la création de complexes aussi flexibles, efficaces et fiables, et non dans des slogans bruyants, que se manifestent aujourd’hui les véritables innovations chinoises dans ce domaine. Et à en juger par le rythme et la profondeur du développement, cette tendance ne fera que se renforcer.

Au lieu d’une conclusion : un regard vers l’avenir

Si vous essayez de regarder au-delà de l'horizon, les principaux efforts, à mon avis, se déplaceront vers l'économie de ressources et la personnalisation. Les demandes de l’industrie deviennent de plus en plus spécifiques. Une plante a besoin d'un oxygène d'une pureté de 99,8 %, mais avec une absence garantie de traces de CO2, une autre de 99,5 %, mais avec le coût le plus bas possible en cas de charge instable. Il y aura moins de solutions universelles.

Les jumeaux numériques commenceront à jouer un rôle majeur : des modèles virtuels d'installations sur lesquels de nouveaux modes de fonctionnement pourront être testés, l'usure prévue et le personnel formé sans risque pour la production réelle. Les entreprises chinoises investissent déjà activement dans ce domaine.

Et une dernière chose. Le succès dépendra non seulement de la technologie, mais aussi de l’écosystème. Cela dépend de la rapidité et de la fluidité avec lesquelles les données des capteurs de l’installation peuvent être intégrées dans le système global de gestion de l’énergie de l’usine ou dans la logistique technique du gaz. C’est là que l’innovation dans la purification de l’oxygène cesse d’être une tâche isolée et devient partie intégrante du concept « intelligent » dans son ensemble. production. Et dans ce tableau d’ensemble, les acteurs chinois semblent avoir toutes les chances d’occuper une place très importante. Non pas parce qu’ils crient fort, mais parce qu’ils ont appris à réaliser des choses complexes de manière fiable et en gardant à l’esprit l’aspect économique final du projet. Et c’est finalement l’argument le plus puissant du marché.