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Chine : innovations de la technologie PSA pour l’environnement

Quand ils parlent deTechnologie PSAen Chine, beaucoup imaginent immédiatement des installations pétrochimiques géantes. Mais la véritable innovation réside désormais dans son adaptation aux problèmes environnementaux, et il y a ici de nombreuses nuances qui ne sont pas consignées dans les rapports.

De la sorption classique à un outil environnemental

ClassiqueP.S.A.(adsorption modulée en pression) est utilisée depuis des décennies pour produire de l’hydrogène ou de l’oxygène pur. L'essence est le processus cyclique d'adsorption et de désorption sur des zéolites ou des tamis moléculaires en carbone. Mais il y a environ 10 ans, une forte tendance vers une industrie plus verte a commencé en Chine. Et puis il s'est avéré que la même technologie, mais avec une approche différente de la conception des adsorbants et de la sélection des adsorbants, peut résoudre des problèmes complètement différents.

Par exemple, captage et récupération des composés organiques volatils (COV) des installations de production. Ne vous contentez pas de le brûler, mais remettez-le dans le processus. Ou nettoyer le biogaz du CO2 pour produire du méthane commercialisable. Cela a nécessité une révision de nombreux paramètres canoniques. Vitesse de cycle, chute de pression, voire forme des vannes : tout a dû être recalculé pour les flux sales et humides, et non pour le gaz naturel purifié.

Le premier projet de récupération de vapeurs de benzène que j’ai rencontré dans une usine a failli échouer à cause de la condensation. Zéolite classique bouchée en une semaine. La solution a été trouvée dans une couche combinée d'adsorbant : d'abord, un matériau plus hydrophobe élimine l'humidité, puis un sorbant spécialisé agit sur les composants cibles. Mais cela a augmenté les coûts d’investissement et le client a d’abord été choqué. Il a fallu beaucoup de temps pour calculer le retour sur investissement dû au retour du produit.

Principaux défis : non pas la théorie, mais les conditions de terrain

Le principal problème environnementalP.S.A.— instabilité du flux d'entrée. Dans la même usine de récupération de solvants, la concentration peut augmenter considérablement en fonction du mode de la canalisation principale. Et l'automatisation, configurée pour un flux stable, commence à échouer. Les commutations fréquentes des vannes entraînent leur usure. Dans l'une des usines de la province du Jiangsu, nous avons installé un système doté d'une ligne d'adsorption de secours et d'une logique de contrôle plus flexible qui analyse la tendance plutôt que la valeur instantanée. Mais cela coûte évidemment plus cher.

Un autre point est la consommation d’énergie. Le PSA classique pour l’air est énergivore en raison de la compression. Dans les applications environnementales, les ventilateurs basse pression peuvent souvent être utilisés si le système hydraulique est correctement conçu. Mais ici, un calcul précis est nécessaire, sinon l'adsorption sera inefficace. Un de nos partenairesChengdu Yizhi Technology Co.(leur site Internet esthttps://www.yzkjhx.ru), se spécialise dans de telles solutions d'ingénierie. Ils ne se contentent pas de vendre des installations, mais effectuent le cycle complet, de l'audit à la mise en service. Ceci est important car sans une analyse approfondie des données sources, le projet est voué à l’échec.

Au fait, environChengdu Yizhi Technology Co.. Il s'agit d'un institut de conception créé par Chengdu Huaxi Chemical Technology Co., Ltd. en 2013. Avec un capital social de 120 millions de yuans, ils peuvent se permettre une R&D sérieuse. J'ai vu leur usine pilote de purification du gaz de cokerie dans une aciérie. Il existait un système intéressant de pré-refroidissement et de séchage, qui prolongeait considérablement la durée de vie de l'adsorbant principal. Mais ils ont également reconnu que le choix d’une paire d’adsorbants pour des environnements aussi agressifs est toujours un compromis entre capacité et durabilité.

Cas : le biogaz et les subtilités de l’économie

Une direction très indicative est la modernisation des stations de biogaz. Le schéma standard est la combustion dans une centrale de cogénération. Mais si vous nettoyez le biogaz de 40 % de CO2 et de composés soufrés, vous obtenez du biométhane, qui peut être pompé dans le réseau ou utilisé comme carburant. L’économie change radicalement.

Nous avons travaillé sur un projet dans le Shandong. Le but est d’augmenter le pouvoir calorifique du gaz. UtiliséTechnologie PSAà base de tamis moléculaires en carbone modifié. La principale difficulté ne résidait même pas dans la technologie, mais dans les matières premières : la composition du fumier changeait selon les saisons, ce qui affectait la concentration de sulfure d'hydrogène. Il a fallu intégrer une étape supplémentaire de purification basée sur la chimisorption avant le PSA. Cela augmentait les coûts d'exploitation mais protégeait l'adsorbant coûteux.

Le plus intéressant a commencé dès la phase de démarrage. Les capteurs d'oxygène ont montré des pics fantômes, le système est tombé en panne. Il s’est avéré que le problème résidait dans les micropores du nouvel adsorbant, qui capturaient une partie de l’air lors de la régénération. Nous avons décidé de modifier la procédure de purge. Vous ne pouvez pas écrire de si petites choses dans le passeport d'installation ; ils ne s'apprennent que dans le travail.

Les matériaux comptent : pas seulement les zéolites

Les publications se concentrent souvent sur les zéolithes. Mais dans les projets environnementaux réels, les adsorbants hybrides et les structures à ossature métallo-organique (MOF) sont de plus en plus utilisés. Leur capacité à lutter contre certains polluants spécifiques, tels que les mercaptans, est plusieurs fois supérieure.

Mais il y a une nuance : le coût et la stabilité. Les MOF peuvent être sensibles à la présence de vapeur d’eau. Lors de l'un des séminaires, un représentant d'un institut universitaire a parlé d'un nouveau matériau composite basé sur une matrice de graphène. Cela paraissait impressionnant, mais lorsque nous avons demandé des échantillons à tester en conditions réelles (avec poussières et aérosols), il s'est avéré que sa durée de vie sous chargement cyclique n'avait pas encore été étudiée. L'innovation en laboratoire et en atelier sont deux choses très différentes.

Par conséquent, de nombreuses sociétés d’ingénierie, y compris Yizhi Technology mentionnée, créent leurs propres compositions adsorbantes brevetées. Ils ne sont pas toujours révolutionnaires, mais leur stabilité à long terme est testée. Soit dit en passant, leur site Web est une bonne source pour comprendre les tendances actuelles en matière d’applications.P.S.A.en Asie.

Regard vers l’avenir : intégration et numérique

La prochaine étape que je vois est l’intégration des installations PSA dans le contour numérique global de l’entreprise. Pas seulement une unité autonome, mais un système qui reçoit des données sur les arrêts planifiés de la production principale, prévoit la composition des matières premières et optimise à l'avance son cycle.

Par exemple, si l'on sait que demain une matière première avec une teneur en impuretés différente sera fournie à la ligne, l'installation peut ajuster à l'avance le temps du cycle d'adsorption. Cela augmente à la fois l'efficacité et la durée de vie de l'adsorbant. Il existe déjà des projets pilotes de ce type, mais leur mise en œuvre massive est entravée par le manque de préparation des infrastructures de nombreuses usines anciennes.

Une autre direction prometteuse est la miniaturisation des sources de pollution distribuées. Pas une immense usine, mais de nombreux petits ateliers. Nous avons ici besoin de solutions PSA compactes, presque modulaires. Des travaux sont en cours dans ce sens, mais le principal obstacle réside dans le coût de fabrication d'équipements de haute précision à petite échelle, tels qu'un bloc de vannes.

Dans l'ensemble, l'innovation dansTechnologies PSApour l'écologie en Chine, il ne s'agit pas de découvertes révolutionnaires, mais d'une adaptation minutieuse, d'ingéniosité technique et de la volonté de rechercher des solutions non standard pour chaque flux spécifique, souvent imparfait. Et c’est dans ce travail banal que naît le véritable effet sur l’environnement.