الصين: ابتكارات في استخدام الأكسجين؟ 

عندما تسمع عن "استخدام الأكسجين"، يفكر الكثير من الناس على الفور في المصانع المعدنية أو الكيميائية الكبيرة، أو وحدات فصل الهواء العملاقة (ASU). لكن الواقع، على الأقل ما لاحظته على مدى السنوات العشر الماضية في الصين، أكثر إثارة للاهتمام، ولنقل "أكثر واقعية". نحن لا نتحدث كثيرًا عن التجميع والمعالجة العالمية، بل عن تحسين العمليات المحلية تقريبًا بنقطة تلو الأخرى، حيث يوجد هذا "الأكسجين". - غالبًا ما يكون منتجًا ثانويًا أو موردًا فائضًا أو نادرًا - يصبح نقطة للابتكار. وهنا يظهر المهندسون الصينيون، وخاصة في معاهد التصميم الخاصة، مرونة مذهلة. في بعض الأحيان تبدو أساليبهم غير قياسية، بل وحتى محفوفة بالمخاطر، لزملائهم الغربيين، لكنها تجعل من الممكن حل المشكلات التي قد تعتبر غير مربحة في إطار المخططات الكلاسيكية.

من أين يأتي "الإضافي"؟ الأكسجين؟

المصدر الأول والأكثر وضوحًا هو تلك الإعدادات نفسهافصل الهواء. المبردة أو الامتزاز. وتنتج بشكل رئيسي النيتروجين، وغالبًا ما يكون الأكسجين منتجًا ثانويًا. في السابق، كان يتم إطلاقه ببساطة في الغلاف الجوي. في الوقت الحاضر يعتبر هذا إسرافًا. المصدر الثاني هو العمليات التكنولوجية، على سبيل المثال، في الصناعة الكيميائية، حيث يتم إطلاق الغاز الذي يحتوي على نسبة عالية من الأكسجين. أما العامل الثالث، وهو الأقل وضوحا، فهو التدفقات الغنية بالأكسجين في الصناعات التي يتم فيها ضبط المعلمات بشكل دقيق. المهمة هي عدم ترك هذا الغاز يختفي.

ولكن هناك نقطة أساسية غالباً ما يتم إغفالها في المقالات النظرية: الغاز في حد ذاته ليس مورداً. يجب أن يصل إلى النقاء والضغط المطلوبين، وضمان إمدادات مستقرة، والأهم من ذلك، العثور على مستهلك على مسافة قريبة. تعتبر لوجستيات الأكسجين المسال أو المضغوط بمثابة صداع منفصل ومحرك للتكلفة. ولذلك، فإن أنجح مشاريع إعادة التدوير التي رأيتها ترتبط دائمًا بتكافل المؤسسات في موقع واحد أو في منطقة صناعية واحدة.

على سبيل المثال، كان هناك مشروع لمصنع إنتاج البولي سيليكون. هناك، أنتجت العملية منتجًا ثانويًا يحتوي على غاز يحتوي على الأكسجين. فمن ناحية، يمكن تنقيته واستخدامه لإثراء الانفجار في الأفران في الموقع المعدني المجاور. ومن ناحية أخرى، أثيرت تساؤلات بشأن استقرار التركيبة وسلامتها. وتبين أن الحل لا يكمن في التكنولوجيا الفائقة، بل في نظام مرن لرصد التدفقات وخلطها. مهندسين منتشنغدو Yizhi التكنولوجيا المحدودةإنهم متخصصون فقط في مثل هذه الأشياء "غير القياسية". التكامل. إنهم لا يبيعون التركيب فحسب، بل يصممون النظام خصيصًا للغز تكنولوجي محدد.

الفشل والدروس: متى يكون الابتكار؟ يعتمد على الاقتصاد

سأخبركم عن حادثة علمتني الكثير. منذ حوالي أربع سنوات، كانت هناك محاولة لإدخال نظام استعادة الأكسجين باستخدام وحدة ASU صغيرة في مصنع للأسمنت. وكانت الفكرة جميلة: استخدام الأكسجين الزائد لإثراء الهواء في الفرن، وزيادة درجة حرارة الاحتراق، وتقليل استهلاك الوقود والانبعاثات. من الناحية الفنية، كل شيء سار على ما يرام في المصنع التجريبي.

ولكن على نطاق واسع، نشأت مضاعفات غير متوقعة. أولا، تسارع التآكل في قنوات الغاز بسبب زيادة محتوى الأكسجين وبخار الماء. كان علينا تغيير المواد بشكل عاجل في مناطق معينة - وقد استحوذ هذا على نصيب الأسد من المدخرات. ثانياً، لم تتمكن الأتمتة المسؤولة عن الخلط من التعامل مع تقلبات الضغط في تدفق الأكسجين الرئيسي من جامعة ولاية أريزونا. ونتيجة لذلك، أصبحت العملية غير مستقرة. تم تجميد المشروع. والخلاصة الرئيسية هي أنه لا يمكن النظر إلى إعادة التدوير بمعزل عن غيرها. نحن بحاجة إلى تدقيق النظام لجميع المعدات المرتبطة بها وهامش أمان مدمج من حيث المال والوقت لمثل هذه "المفاجآت".

بعد مثل هذه الحالات، بدأت شركات مثل Yizhi Technology في إيلاء المزيد من الاهتمام لتحليل المخاطر قبل المشروع، وخاصة بالنسبة للتطبيقات غير القياسية. موقعهم على الانترنتyzkjhx.ruالآن، بالمناسبة، يعكس هذا النهج: هناك العديد من الحالات المتعلقة بدمج تدفقات الغاز في سلاسل تكنولوجية معقدة، وليس مجرد كتالوج للمعدات.

أين يذهب الأكسجين المعاد تدويره فعليًا؟

إذا تجاهلنا أمورًا رفيعة المستوى مثل الطب (حيث تكون متطلبات النظافة باهظة)، فإن التطبيق الرئيسي هو الصناعة بالطبع. ولكن هناك تطور هنا أيضا. في السابق، كان المستهلك الرئيسي هو المعادن. الآن أرى النمو في اتجاهين.

الأول هو معالجة مياه الصرف الصحي (التهوية). قد يبدو تافها. لكن تقنيات الأغشية والامتصاص الجديدة تجعل من الممكن الحصول على الأكسجين بالتركيز المطلوب (85-93%) في الموقع بتكلفة أقل وأكثر موثوقية من استيراد الأسطوانات. بالنسبة لمحطات معالجة مياه الصرف الصحي الكبيرة في المتنزهات البيئية الجديدة في الصين، أصبح هذا معيارًا تقريبًا. الاتجاه الثاني هو الكيمياء على نطاق صغير وإنتاج مواد جديدة، على سبيل المثال، الجرافين أو الأكاسيد عالية النقاء، حيث يعد التحكم في الغلاف الجوي في المفاعل أمرًا بالغ الأهمية. المطلوب هنا ليس آلاف الأمتار المكعبة في الساعة، بل 10-50 مترًا مكعبًا مستقرًا مع أعلى ثبات للمعلمات.

وهنا ما هو مثير للاهتمام: المنشآت المبردة الكبيرة غير فعالة لمثل هذه الاحتياجات. إن وحدات PSA المدمجة (الامتزاز) أو الوحدات الغشائية، والتي يمكن دمجها مباشرة في خط المعالجة، تأتي في المقدمة. لقد تم تصميمها وتكوينها بواسطة معاهد مثل Yizhi Technology. ومكانتها ليست قدرة جيجاوات، ولكن التكيف الدقيق للعملية.

دور معاهد التصميم: لماذا أصبحت سائقة؟

النموذج الصيني، حيث يوجد معهد تصميم قوي برأس مال مسجل قدره 120 مليون يوان (مثلتشنغدو Yizhi التكنولوجيا المحدودة) تعمل بالتعاون مع إحدى شركات التكنولوجيا (Huaxi Technology)، وقد أظهرت فعاليتها في مثل هذه المجالات المتخصصة. عمالقة الدولة جيدون للمشاريع القياسية واسعة النطاق. وعندما تكون هناك حاجة إلى تفكير هندسي غير قياسي، والتكيف السريع والرغبة في تحمل المخاطر التكنولوجية، فإن هؤلاء اللاعبين يلعبون دورًا.

إنهم يعملون على مبدأ "من المشكلة إلى الحل". يأتي إليهم العميل ليس بطلب "شراء وحدة استعادة الأكسجين لنا؟"، ولكن بمهمة: "لدينا تدفق الغاز مع معايير كذا وكذا، هل نحتاج إلى تقليل تكلفة هذه العملية، أو الاستفادة من هذه الانبعاثات؟". ويبدأ المعهد في وضع النماذج وتقديم الخيارات: في بعض الأماكن، من الممكن القيام بضبط إضافي للمعدات الموجودة، وفي حالات أخرى، هناك حاجة إلى وحدة نمطية جديدة، وفي أماكن أخرى يكون تغيير جزء من العملية الفنية الأساسية أكثر ربحية من الناحية الاقتصادية.

هل هذا هو "الابتكار في إعادة التدوير"؟ في الممارسة العملية. ولا يرتبط دائمًا بالتكنولوجيا المتقدمة لإنتاج الأكسجين أو تنقيته. في كثير من الأحيان يكون هذا ابتكارًا في تفكير النظم والتكامل الهندسي. من الواضح على موقعهم على الإنترنت أنهم يضعون أنفسهم على وجه التحديد كمتكاملين للمشروع، وهو ما يتوافق تمامًا مع ملاحظاتي عن السوق.

ما هي الخطوة التالية؟ الاتجاهات والقيود

وإذا نظرنا إلى السنوات الخمس إلى العشر المقبلة، فسوف يكون الاتجاه نحو المزيد من اللامركزية والتكامل "الذكي". الأنظمة القائمة على إنترنت الأشياء والتي تعمل على موازنة تدفق العديد من الغازات (الأكسجين والنيتروجين والأرجون) بين ورش العمل المختلفة أو حتى المصانع المجاورة في الوقت الفعلي. شيء مثل شبكات الطاقة، ولكن للغازات المعالجة. سيؤدي ذلك إلى رفع الكفاءة الإجمالية لاستخدام الموارد في الموقع الصناعي إلى مستوى جديد.

ولكن هناك أيضًا قيود خطيرة. الأول هو السلامة. الأكسجين عامل مؤكسد خطير. وأي نظام للتخلص منها، خاصة مع استخدام الضواغط والتركيبات المعقدة، يتطلب تصميمًا لا تشوبه شائبة من حيث السلامة من الانفجارات. والثاني هو التقلبات الاقتصادية. من المفيد اليوم توفير الأكسجين لمصنع مجاور، وغدا سيتم إغلاقه أو التحول إلى تقنية أخرى. ولذلك، تتضمن المشاريع الحديثة إمكانية إعادة توجيه التدفقات أو حتى تغيير المنتج النهائي (على سبيل المثال، من الغازي إلى السائل للخدمات اللوجستية لمسافات أطول).

ونتيجة لذلك فإن الإجابة على السؤال من العنوان: نعم هناك ابتكار. ولكنها لا تتعلق بإيجاد شيء جديد بشكل أساسي من الصفر، بل تتعلق بالتطبيق المرن والعملي والمنهجي للتكنولوجيات المعروفة لحل مشاكل صناعية محددة. والسائقون هنا هم على وجه التحديد تلك الفرق المنغمسة بعمق في العمليات التكنولوجية لعملائها، والمستعدة للتكرار ولا تخشى الحلول غير القياسية. مثل تلك المذكورة أعلاه. هذه، في رأيي، المعرفة الصينية الرئيسية في هذه المنطقة التي تبدو ضيقة.