الصين: ابتكارات في تنقية الأكسجين؟ 

عندما تسمع عن "الابتكارات في تنقية الأكسجين من الصين؟"، فإن أول ما يخطر ببالك هو التسويق مرة أخرى، ومرة أخرى يعدون بجبال من الذهب. لقد صادفت في كثير من الأحيان مشاريع حيث، تحت الكلمات الجميلة، كان هناك إما إعادة تغليف كاملة للتقنيات القديمة، أو شيء خام للغاية لدرجة أنه لم يكن قريبًا من التطبيق الصناعي. لكن على مدى السنوات الخمس أو السبع الماضية، بدأت الصورة تتغير بصراحة. ولا يتعلق الأمر بالتصريحات الصاخبة، بل يتعلق بمشاريع محددة رأيتها أو سمعت عنها من زملائي العاملين في الموقع. لا يتعلق الأمر بالاكتشافات الأساسية، بل يتعلق بالأنظمة والهندسة التطبيقية - كيفية الارتقاء بالمبادئ المعروفة إلى مستوى المعدات الموثوقة والفعالة والمجدية اقتصاديًا. وهذا ملحوظ بشكل خاص في هذا القطاعتنقية الأكسجينللتعدين والصناعات الكيماوية والطب.

ومن أين يأتي هذا الاهتمام؟

كل ذلك يأتي على نطاق واسع. الصناعة الصينية مستهلك ضخم للغازات الصناعية. إن أي زيادة، حتى لو كانت صغيرة، في كفاءة عملية فصل الهواء أو تنقية المنتج توفر وفورات هائلة على المستوى الوطني. ولذلك، فإن الاستثمارات في البحث والتطوير عملية للغاية هنا. ولكن غالبا ما يتم التغاضي عن محرك آخر: وهو الأنظمة البيئية. إنهم يشددون على قدم وساق، وببساطة "ينتجون الأكسجين؟" لا يكفي. من الضروري تقليل استهلاك الطاقة (وبالتالي الانبعاثات من محطات الطاقة) وضمان نقاء المنتج الناتج، على سبيل المثال، في صناعة الإلكترونيات لا يوجد خطر تلوث رقائق السيليكون.

لقد عملت ذات مرة على تدقيق عملية الامتزاز بدون حرارة قصيرة الدورة (PSA) لإنتاج الأكسجين الطبي. اشتكى العميل من ارتفاع استهلاك الزيوليت وانخفاض الإنتاجية. الجواب القياسي هو تغيير الممتزات. لكن يبدو أن المهندسين الصينيين من شركة التطوير يفعلون ذلكتشنغدو Yizhi التكنولوجيا المحدودة، حفرت أعمق. لم يقدموا نوعًا مختلفًا من الزيوليت فحسب، بل قاموا بمراجعة الديناميكا المائية بالكامل في الأعمدة وغيروا تكوين صواني التوزيع لتقليل مقاومة التدفق والتشبع بالمياه. والنتيجة هي أنها لم تطيل عمر المادة الماصة بنسبة 30% فحسب، بل خفضت أيضًا استهلاك الطاقة للضاغط. وهذا مثال نموذجي لنهجهم: ليس إعادة اختراع العجلة، بل تحسين كل ترس فيها إلى أقصى حد.

بالمناسبة، حولتشنغدو Yizhi التكنولوجيا المحدودة (https://www.yzkjhx.ru). هذه ليست مجرد شركة مصنعة، ولكن كيف تضع نفسها - معهد تصميم تم إنشاؤه على أساس شركة التكنولوجيا الكيميائية. رأس المال المسجل البالغ 120 مليون يوان هو عرض جدي. وتكمن قوتهم، في رأيي، في أنهم يعملون كحلقة وصل بين البحوث الأساسية (التي يوجد منها الآن الكثير في الصين) وأرضية المصنع الفعلية. إنهم يأخذون التطوير المختبري، ويختبرونه في المصانع التجريبية، ثم يقدمون للعميل حلاً تكنولوجيًا جاهزًا جاهزًا. لقد رأيت مشاريعهم المتعلقة بالتنقية العميقة للأكسجين من الهيدروكربونات لعمليات الأكسدة - حيث تم بناء مزيج من الأساليب التحفيزية والامتزازية بكفاءة عالية.

أين يبحثون بالضبط عن الاختراقات؟

إذا تحدثنا عن المجالات التكنولوجية، فإن الاهتمام يتركز على عدة نقاط نمو. الأول هو الأغشية. ليست تلك الأغشية البوليمرية العامة للفصل الخام، ولكن المواد المركبة الانتقائية للغاية. تقوم المختبرات الصينية بإجراء تجارب نشطة على الهياكل النانوية المستندة إلى الأطر المعدنية العضوية (MOFs) أو أكاسيد الجرافين. حتى الآن، كانت هذه مقالات في المجلات العلمية، ولكن هناك بالفعل خطوط تجريبية حيث يتم اختبار هذه الأغشية لإزالة الشوائب الدقيقة من النيتروجين والأرجون من تدفق الأكسجين. المشكلة، كما هو الحال دائمًا، هي المتانة والقياس. اشتكى أحد التقنيين الذين أعرفهم من أن الغشاء المبني على الهياكل المعدنية العضوية أظهر انتقائية رائعة خلال أول مائتي ساعة، ثم بدأت مسامه تصبح مسدودة بشيء لم يتمكن حتى التحليل من تحديده على الفور.

المنطقة الثانية هي الممتزات. هنا يسير العمل في اتجاهين: إنشاء زيوليتات بحجم مسام معين (لجزيء ملوث محدد) وتطوير مواد هجينة. على سبيل المثال، الزيوليت المشرب بالجسيمات النانوية من الفضة أو أكسيد المنغنيز، الذي لا يمتص فحسب، بل يتحلل الشوائب بشكل تحفيزي مثل الإيثيلين أو الأسيتيلين. وهو ضروري لإنتاج الأكسجين اللازم للتنفس ولبعض التركيبات الكيميائية. لقد رأيت مجموعة تجريبية من هذه المواد - تبدو وكأنها حبيبات عادية، لكن تجديدها لا يتطلب تسخينًا قياسيًا، بل يتطلب الغسيل بخليط غاز معين. كان على المهندسين إعادة بناء وحدة التحكم في الصمام.

ثالثا، هل هو "ذكي"؟ يتحكم. يبدو أن ما الجديد هنا؟ لكن الشركات الصينية، بما في ذلك شركة Yizhi Technology، تعمل بنشاط على تنفيذ أنظمة تعتمد على إنترنت الأشياء الصناعي (IIoT) والتعلم الآلي. لا تراقب المستشعرات الضغط ودرجة الحرارة في الوقت الفعلي فحسب، بل تراقب أيضًا التركيب الطيفي لتدفق المخرج. تتعلم الخوارزمية التنبؤ بلحظة اختراق الشوائب أو استنفاد المادة المازة ليس بوقت محدد، ولكن من خلال ديناميكيات التغييرات في المعلمات. يتيح لك ذلك تحسين الدورات وتوفير الطاقة والموارد. صحيح أن مثل هذه الأنظمة تشكل في البداية صداعًا لموظفي الصيانة المعتادين على الأزرار وأجهزة قياس الضغط.

الانخفاضات والمزالق

لا يمكنك التحدث عن الابتكار دون الحديث عن الفشل. هناك ما يكفي منهم. هناك قصة شائعة هي عندما تتم تجربة النجاح المختبري بسرعة كبيرة جدًا وبشكل فظ بحيث لا يمكن نقله إلى الصناعة. كانت هناك حالة في أحد مصانع الصلب: لقد قدموا مخططًا جديدًاتنقية الأكسجينباستخدام الحفز في درجة حرارة منخفضة لإزالة الهيدروجين. في المختبر، باستخدام الغاز الاصطناعي النقي، كل شيء يعمل بشكل مثالي. وفي المصنع، احتوى التدفق على آثار من السيلوكسانات من مواد تشحيم الضاغط، والتي لم يتم أخذها في الاعتبار. وقد تم تسميم المحفز؟ وفي غضون أسبوع، تم تجميد المشروع وعادوا إلى المخطط القديم الأقل فعالية ولكنه مثبت. هذا خطأ كلاسيكي - التقليل من أهمية "القذرة" الحقيقية؟ تكوين المواد الخام.

مشكلة أخرى هي الاقتصاد. قد تكون المواد الماصة أو الأغشية الأكثر تقدمًا باهظة الثمن. وتخرج الشركات الصينية من هذه الأزمة من خلال توطين إنتاج المواد الخام وحجمه. ولكن حتى هذا لا ينقذ دائما. أتذكر أن أحد البائعين عرض الزيوليت الفائق بسعة رطوبة قياسية. لكن تجديده يتطلب درجة حرارة أعلى بمقدار 50 درجة من الدرجة القياسية. سيتعين علينا إعادة الفرن وزيادة استهلاك الوقود. ونتيجة لذلك، أصبحت دورة حياة المشروع سلبية. لا أحد يحتاج إلى الابتكار من أجل الابتكار.

وبالطبع العامل البشري. تتطلب التقنيات الجديدة مهارات جديدة. لا يكفي تثبيت التثبيت، بل تحتاج إلى تدريب الأشخاص على تشغيله وفهم "سلوكه". لقد واجهت موقفًا، بعد ترقية وحدة التنظيف، قام المشغلون، بشكل غير معتاد، بتشغيل وضع التجديد وفقًا للمؤقت القديم، مما يلغي جميع مزايا النظام التكيفي. اضطررت إلى إجراء سلسلة كاملة من التدريبات العملية على الفور.

ماذا يعني هذا بالنسبة للسوق؟

إذن، ماذا لدينا في النتيجة النهائية؟ إن الصين لا تخترع مبادئ جديدة تماماتنقية الأكسجين، كم منهم أصبحوا روادًا عالميًا في تطويرهم وتكاملهم وتسويقهم التجاري. ويتسم نهجهم بالمنهجية: بدءاً من العلوم الأساسية (التي تمولها الدولة بسخاء) مروراً بالمعاهد التطبيقية (مثل شركة تشنغدو ييزي المحدودة للتكنولوجيا المذكورة آنفاً) إلى الإنتاج الضخم للمعدات. وهذا يخلق تأثيرًا تآزريًا قويًا.

وبالنسبة للاعبين العالميين، يمثل هذا تحديًا وفرصة في نفس الوقت. ويكمن التحدي في أن المعدات الصينية أصبحت أكثر قدرة على المنافسة ليس فقط من حيث السعر، ولكن أيضًا من حيث الخصائص التقنية، خاصة في قطاع الطاقة المتوسطة. الفرصة - لأن مصدرًا جديدًا للحلول والمكونات التكنولوجية آخذ في الظهور. ولم يعد من غير المألوف أن تقوم شركات الهندسة الأوروبية بشراء العناصر الأساسية للمنشآت من الصين، على سبيل المثال، وحدات التحكم أو أجهزة الامتزاز المتخصصة، ودمجها في مجمعاتها.

أنا شخصياً أعتقد أن الاتجاه الأكثر إثارة للاهتمام هو التهجين. المستقبل لا ينتمي إلى شخص واحد فقط "منتصر". التكنولوجيا، ولكن وراء مزيجها الذكي. على سبيل المثال، وحدة غشائية للتخصيب الأولي، يتبعها امتزاز دورة قصيرة على الوحدات "الذكية". الزيوليت للتنظيف الجيد، وكل هذا تحت سيطرة نظام التعلم الذاتي. إنه في إنشاء مثل هذه المجمعات المرنة والفعالة والموثوقة، وليس في الشعارات الصاخبة، تتجلى الابتكارات الصينية الحقيقية في هذا المجال اليوم. وإذا حكمنا من خلال وتيرة وعمق التنمية، فإن هذا الاتجاه سوف يكتسب قوة فقط.

بدلاً من الاستنتاج: نظرة إلى الأمام

إذا حاولت النظر إلى ما وراء الأفق، فإن الجهود الرئيسية، في رأيي، ستتحول نحو توفير الموارد والتخصيص. أصبحت متطلبات الصناعة أكثر وأكثر تحديدا. يحتاج أحد النباتات إلى أكسجين بنسبة نقاء 99.8%، ولكن مع الغياب المضمون لآثار ثاني أكسيد الكربون، ويحتاج مصنع آخر إلى 99.5%، ولكن بأقل تكلفة ممكنة في ظل حمل غير مستقر. سيكون هناك عدد أقل من الحلول العالمية.

ستبدأ التوائم الرقمية في لعب دور رئيسي - نماذج افتراضية للمنشآت التي يمكن اختبار أوضاع التشغيل الجديدة عليها، والتنبؤ بالتآكل وتدريب الموظفين دون المخاطرة بالإنتاج الحقيقي. وتستثمر الشركات الصينية بالفعل بنشاط في هذا المجال.

وشيء أخير. ولن يعتمد النجاح على التكنولوجيا فحسب، بل على النظام البيئي أيضا. يعتمد ذلك على مدى سرعة وسلاسة دمج البيانات الواردة من أجهزة استشعار التثبيت في نظام إدارة الطاقة الشامل للمحطة أو الخدمات اللوجستية الفنية للغاز. هذا هو المكان الذي يتوقف فيه الابتكار في تنقية الأكسجين عن كونه مهمة معزولة ويصبح جزءًا من الصورة الكبيرة لـ "الذكاء". إنتاج. وفي هذه الصورة الكبيرة، يبدو أن اللاعبين الصينيين لديهم كل الفرص لاحتلال مكان بارز للغاية. ليس لأنهم يصرخون بصوت عالٍ، ولكن لأنهم تعلموا القيام بأشياء معقدة بشكل موثوق مع مراعاة الجانب الاقتصادي النهائي للمشروع. وهذه، في نهاية المطاف، هي الحجة الأقوى في السوق.