Chine : innovations dans l’utilisation de l’oxygène ? 

Quand entendez-vous parler de « utilisation de l’oxygène ? » En Chine, la première chose qui vient à l'esprit pour beaucoup est probablement les immenses usines métallurgiques et leurs écrans de visualisation. Mais si l’on creuse plus profondément, surtout au cours des dix dernières années, le tableau devient bien plus intéressant et… plus compliqué. Il ne s’agit plus simplement de « revenir ? l'oxygène des gaz d'échappement, mais de faire fonctionner ce flux au maximum, et même avec des pertes minimes. Et c’est ici que commence la partie la plus difficile – pas tant en théorie qu’en pratique, sur le terrain.

Du ?fer? standard pour des solutions flexibles

Traditionnellement, la part du lion des technologies d'utilisation de l'oxygène est liée à la métallurgie des fers. Gaz de conversion, gaz de haut fourneau - les concentrations y sont plus ou moins prévisibles et les projets sont élaborés depuis des décennies. Mais le marché chinois, surtout après tous ces « verts ? initiatives, ont commencé à exiger des solutions pour des flux plus capricieux. Par exemple, dans l’industrie chimique, où un flux peut contenir de l’oxygène, de l’azote et un tas d’impuretés que les catalyseurs « mangent ? dans une semaine.

Je me souviens d'un projet dans l'une des usines du Sichuan : ils essayaient d'adapter une unité standard d'adsorption à cycle de pression (PSA) pour purifier les gaz issus de la production d'ammoniac. Sur le papier, tout correspondait : l'oxygène était extrait, la pureté en sortie était de 95 %. Mais en réalité, les fluctuations de pression dans le flux initial étaient telles que les adsorbants de gel de silice ont dû être changés trois fois plus souvent que prévu. L’aspect économique de l’ensemble du projet ne tenait qu’à un fil. C’est une bonne leçon : les solutions toutes faites venues de l’Occident ne s’enracinent pas toujours sans des modifications sérieuses, je dirais, ciblées.

C'est ici que les locaux ont commencé à apparaîtreinnovations. Pas de découvertes bruyantes, mais plutôt une « mise au point » technique. Ils ont par exemple commencé à expérimenter des systèmes hybrides : pré-séparation membranaire plus adsorption. La membrane a assumé la principale charge des fluctuations de la composition et l'unité PSA a assuré la propreté. Bruyant, nécessite plus d'espace, mais au final - stabilité. Ces éléments figurent rarement dans les examens de brevets, mais ce sont eux qui déterminent si une usine fonctionnera 8 000 heures par an ou si elle devra être réparée tous les six mois.

Les creux comme source de données

On ne peut pas parler d’innovation sans parler de ce qui n’a pas fonctionné. L’un des cas les plus illustratifs entendus par tous dans les cercles restreints est la tentative de mise en œuvre de technologies à grande échelle.utilisation de l'oxygènedans les petites usines de traitement du biogaz. L’idée était belle : extraire de l’oxygène pour enrichir l’air des réacteurs de traitement aérobie, augmentant ainsi leur efficacité.

Mais nous nous sommes heurtés à un problème d’échelle. Un équipement économique pour une grande usine métallurgique s'est avéré être un atout pour une station de biogaz d'une capacité de 5 000 mètres cubes par jour. Plus - les matières premières. Le biogaz a une composition instable, aujourd'hui le sulfure d'hydrogène est de 200 ppm, demain – 2000. Les membranes et les adsorbants ont rapidement échoué. J'ai vu plusieurs de ces installations abandonnées - rouiller à la périphérie des entreprises, comme un monument aux calculs incorrects.

De là, cependant, une autre direction est née : les solutions modulaires et conteneurisées. Pas universel, mais adapté à un type spécifique de polluant et à une plage de concentrations spécifique. C'est plus proche d'une approche « clé en main », mais avec une nuance importante : les ingénieurs surveillent d'abord votre gaz pendant un mois, puis proposent un paramétrage. C'est plus cher au début, mais cela vous évite un désastre plus tard. Des entreprises commeChengdu Yizhi Technology Co.(leur site Internet estyzkjhx.ru) juste un de ceux qui ont suivi ce chemin. Ils ne se contentent pas de vendre des installations, mais se positionnent comme un institut de design (comme indiqué dans leur description : un institut de design créé par Huaxi Technology), ce qui implique une analyse approfondie avant de proposer quoi que ce soit.

Le rôle de la numérisation : pas une panacée, mais un outil

Il est désormais à la mode de parler d'« Industrie 4.0 » et les jumeaux numériques dans la séparation des gaz. En Chine, cette tendance s’est également confirmée. Mais en pratique, tout se résume à des capteurs et à des algorithmes capables de fonctionner avec des « sales ». données. Une installation de recyclage n’est pas un laboratoire ; il y a des vibrations, de la poussière et des changements de température.

Dans l'une des nouvelles installations de purification des gaz résiduaires contenant de l'oxygène dans une usine de polysilicium, nous avons essayé de mettre en œuvre un système d'analyse prédictive. Des capteurs surveillaient la pression, la température et la composition à l’entrée et à la sortie. Le modèle d'IA était censé prédire une baisse de l'efficacité de l'adsorbant. En théorie, il est nécessaire de le modifier non pas selon un calendrier, mais en fonction de son état réel, économisant ainsi des ressources.

Mais le modèle «trébuchait» constamment sur des libérations soudaines d'impuretés dues à l'instabilité de la production principale. Nous avons dû l'entraîner non pas sur des données idéales, mais sur des données réelles, avec du bruit et des artefacts. Le résultat est quelque chose entre un système intelligent et un opérateur expérimenté qui « ressent » ? installation. Aujourd’hui, cela fonctionne, mais l’impact économique est encore difficile à évaluer : c’est trop nouveau. Cependant, l'approche elle-même - la création d'algorithmes pour des conditions réelles et non idéales - est, à mon avis, l'essence de lainnovations.

Les matériaux sont le goulot d'étranglement

Tout dépend des matériaux. Vous pouvez imaginer un schéma ingénieux, mais s'il n'y a pas d'adsorbant capable de résister à l'impact d'une impureté spécifique, ou de membrane résistante aux plastifiants dans le flux, le projet est voué à l'échec. La Chine parie gros sur son propre développement dans ce domaine.

Par exemple, les tamis moléculaires en carbone (CMS) destinés à séparer l’oxygène de l’air constituent une niche traditionnelle pour plusieurs géants mondiaux. Mais les fabricants locaux développent activement leurs gammes, essayant d'améliorer la sélectivité dans des conditions d'humidité élevée - ceci est essentiel pour nos régions du sud. J'ai vu des rapports sur les tests de nouveaux CMS dans un laboratoire de Chengdu - leur résistance à la vapeur d'eau est de 15 à 20 % supérieure à celle des analogues importés, mais en même temps, la cinétique d'adsorption est légèrement inférieure. L'ingénieur doit choisir : ce qui est le plus important pour un processus particulier : la stabilité ou la vitesse.

C'est la même chose avec les membranes. Les membranes en polyimide importées séparent parfaitement l'oxygène et l'azote, mais elles ont « peur » des vapeurs organiques. Les développements dans le domaine des membranes à matrice mixte, où des nanoparticules inorganiques sont introduites dans la base polymère, tentent de résoudre ce problème. Pour l'instant, il s'agit d'échantillons de laboratoire, mais plusieurs installations pilotes dans des usines chimiques testent déjà de tels modules. S’ils survivent un an ou deux dans un environnement agressif, ce sera une avancée majeure.

Economie vs Ecologie : où est l’équilibre ?

En fin de compte, n'importe quelinnovation dans l'utilisation de l'oxygèneça se résume à l'argent. Les normes nationales d'émission deviennent plus strictes, les amendes augmentent - c'est le moteur. Mais l'équipement lui-même doit être rentabilisé, sinon il ne sera acheté que sous la pression du régulateur et fonctionnera à moitié capacité.

La tendance est désormais à la recherche de bénéfices secondaires. Oxygène utilisé ? Super. Mais est-il possible non seulement de le remettre dans le procédé, mais de le vendre à une usine voisine qui a besoin d'oxygène technique ? Ou l’utiliser pour produire de l’ozone pour le traitement des eaux usées dans la même usine ? Cela nécessite une logistique et des arrangements complexes, mais de tels micro-clusters commencent à apparaître dans les parcs industriels.

Des entreprises comme celle mentionnéeChengdu Yizhi Technology Co., avec leur approche par projet, agissent souvent comme intégrateurs dans de tels projets. Leur rôle n'est pas seulement d'installer l'installation, mais de calculer toute la chaîne : de l'analyse du gaz jusqu'aux éventuels consommateurs du produit sélectionné. Il s’agit du niveau suivant : gérer les flux de ressources au niveau du district ou du parc. Le capital social de 120 millions de yuans, comme indiqué dans leurs données, indique de sérieuses ambitions dans cette direction.

Regarder vers l’avenir : quelle est la prochaine étape ?

Où est-ce que tout cela va ? Je pense que nous verrons encore plus de spécialisation. Il n’y aura pas de « technologie chinoise unique pour l’utilisation de l’oxygène ». Il y aura un ensemble de modules, de matériaux et de services numériques qui seront combinés pour une tâche absolument spécifique : pour la métallurgie - certains faisceaux, pour la chimie fine - d'autres, pour le biogaz - d'autres.

La clé ne sera pas l’efficacité de l’installation dans des conditions idéales, mais sa « capacité de survie ? et l'adaptabilité en réalité. Et surtout, la capacité à s’intégrer dans l’économie circulaire de l’entreprise. L’innovation ne viendra pas tant de la découverte fondamentale d’un nouveau principe de séparation, mais de la capacité d’assembler un puzzle fonctionnel à partir des technologies existantes, en le « plâtrant ». les adapter aux conditions locales.

C’est pourquoi, lorsqu’on m’interroge sur l’innovation en Chine dans ce domaine, je ne parle pas d’articles révolutionnaires dans des magazines, mais de milliers de rapports d’ingénierie, de bancs d’essai et, oui, de lancements parfois infructueux, qui, ensemble, fournissent cette expérience très pratique. Expérience qui nous permet de parler de quelque chose de plus que de simple copie.