중국: 산소 정화의 혁신? 

“중국의 산소 정화 혁신?”이라는 말을 들을 때 가장 먼저 떠오르는 생각은 역시 마케팅이고 또 다시 금산을 약속합니다. 나는 여러 번 아름다운 말 아래 오래된 기술을 완전히 재포장했거나 너무 조잡해서 산업 응용에 가깝지도 않은 프로젝트가 숨겨져 있는 프로젝트를 접했습니다. 그러나 지난 5~7년 동안 솔직히 말하면 상황이 바뀌기 시작했습니다. 그리고 그것은 시끄러운 발언에 관한 것이 아니라 현장에서 일하는 동료들로부터 보거나 들었던 특정 프로젝트에 관한 것입니다. 이는 근본적인 발견에 관한 것이 아니라 시스템, 응용 엔지니어링, 즉 알려진 원리를 신뢰할 수 있고 효율적이며 경제적으로 실현 가능한 장비 수준으로 가져오는 방법에 관한 것입니다. 이는 특히 해당 부문에서 두드러진다.산소 정화야금, 화학 산업 및 의학용.

이 관심은 어디서 나오는 걸까요?

모든 것이 규모에 따라 결정됩니다. 중국 산업은 산업용 가스의 거대한 소비자입니다. 공기 분리 공정이나 제품 정화의 효율성이 조금이라도 향상되면 국가 차원에서 막대한 비용 절감 효과를 얻을 수 있습니다. 따라서 R&D에 대한 투자는 여기서 매우 실용적입니다. 그러나 종종 간과되는 또 다른 요인이 바로 환경 규제입니다. 그들은 비약적으로 조여지고 있으며 단순히 "산소를 생산합니까?" 충분하지 않습니다. 예를 들어 전자 산업에서 실리콘 웨이퍼가 오염될 위험이 없도록 에너지 소비(따라서 발전소의 배출)를 최소화하고 출력 제품의 순도를 보장해야 합니다.

저는 의료용 산소 생산을 위한 단주기 무열 흡착(PSA) 설비 감사에 참여한 적이 있습니다. 고객은 제올라이트의 높은 소비량과 생산성 저하에 대해 불만을 토로했습니다. 표준적인 대답은 흡착제를 바꾸는 것입니다. 하지만 개발회사의 중국인 엔지니어들은청두 Yizhi 기술 유한 회사, 더 깊이 파고 들었습니다. 그들은 단순히 다른 유형의 제올라이트를 제공한 것이 아니라 기둥의 전체 유체 역학을 수정하고 분배 트레이의 구성을 변경하여 흐름 저항과 부분적 침수를 줄였습니다. 그 결과 흡착제의 수명을 30% 연장했을 뿐만 아니라 압축기의 에너지 소비도 줄였습니다. 이것은 그들의 접근 방식의 전형적인 예입니다. 바퀴를 재발명하는 것이 아니라 그 안에 있는 모든 기어를 한계까지 최적화하는 것입니다.

그건 그렇고, 약청두 Yizhi 기술 유한 회사 (https://www.yzkjhx.ru). 이것은 단순한 제조업체가 아니라 화학 기술 회사를 기반으로 만들어진 디자인 연구소입니다. 등록 자본금 1억 2천만 위안은 심각한 입찰입니다. 내 생각에 그들의 강점은 기초 연구(현재 중국에 많이 있음)와 실제 공장 현장 사이를 연결하는 역할을 한다는 것입니다. 그들은 실험실 개발을 진행하고 이를 파일럿 플랜트에서 테스트한 다음 고객에게 기성 턴키 기술 솔루션을 제공합니다. 나는 산화 공정을 위해 탄화수소로부터 산소를 심층적으로 정화하는 프로젝트를 보았습니다. 그곳에서 촉매와 흡착 방법의 조합이 매우 유능하게 구축되었습니다.

그들은 정확히 어디에서 획기적인 발전을 찾고 있습니까?

기술 분야에 관해 이야기하면 몇 가지 성장 지점에 관심이 집중됩니다. 첫 번째는 멤브레인입니다. 거친 분리를 위한 일반적인 고분자 막이 아니라 매우 선택적인 복합 재료입니다. 중국 연구실에서는 MOF(금속-유기 골격) 또는 산화 그래핀을 기반으로 한 나노다공성 구조를 적극적으로 실험하고 있습니다. 지금까지는 주로 과학 저널에 실린 기사였지만 산소 흐름에서 질소와 아르곤의 미세 불순물을 제거하기 위해 이러한 멤브레인을 테스트하는 파일럿 라인이 이미 있습니다. 언제나 그렇듯이 문제는 내구성과 스케일링입니다. 내가 아는 한 기술자는 MOF 기반 멤브레인이 처음 200시간 동안 환상적인 선택성을 보인 후 분석에서도 즉시 확인할 수 없는 무언가로 구멍이 막히기 시작했다고 불평했습니다.

두 번째 영역은 흡착제입니다. 여기서 작업은 두 가지 방향으로 진행됩니다. 즉, 특정 기공 크기(특정 오염 물질 분자에 대해)를 갖는 제올라이트 생성과 하이브리드 재료 개발입니다. 예를 들어, 은이나 산화망간 나노입자가 함침된 제올라이트는 에틸렌이나 아세틸렌과 같은 불순물을 흡착할 뿐만 아니라 촉매 분해합니다. 호흡을 위한 산소 생산과 일부 화학 합성에 매우 중요합니다. 나는 그러한 물질의 실험적 배치를 보았습니다. 그것은 일반 과립처럼 보였지만 재생에는 표준 가열이 필요하지 않고 특정 가스 혼합물로 세척이 필요했습니다. 엔지니어들은 밸브 제어 장치를 다시 작업해야 했습니다.

셋째, '똑똑한가?' 제어. 여기에 새로운 것이 무엇입니까? 하지만 Yizhi Technology를 비롯한 중국 기업들은 산업용 사물인터넷(IIoT)과 머신러닝을 기반으로 한 시스템을 적극적으로 구현하고 있습니다. 센서는 실시간으로 압력과 온도뿐만 아니라 출구 흐름의 스펙트럼 구성도 모니터링합니다. 알고리즘은 고정된 시간이 아닌 매개변수 변화의 역학을 통해 불순물의 돌파 또는 흡착제 고갈의 순간을 예측하는 방법을 학습합니다. 이를 통해 사이클을 최적화하고 에너지와 자원을 절약할 수 있습니다. 사실, 이러한 시스템은 처음에는 버튼과 압력 게이지에 익숙한 유지 관리 담당자에게 골칫거리입니다.

하락과 함정

실패를 말하지 않고 혁신을 논할 수는 없습니다. 그것들은 충분합니다. 일반적인 이야기는 실험실의 성공이 산업계로 이전되기에는 너무 빠르고 조잡하게 시도되는 경우입니다. 한 제철소에 사례가 있었습니다. 그들은 새로운 계획을 도입했습니다.산소 정화저온 촉매를 사용하여 수소를 제거합니다. 순수 합성가스를 사용하는 실험실에서는 모든 것이 완벽하게 작동했습니다. 공장에서는 흐름에 압축기 윤활유에서 나온 미량의 실록산이 포함되어 있었는데 이는 고려되지 않았습니다. 촉매가 중독됐나요? 일주일 만에 프로젝트가 중단되었고 그들은 오래되고 덜 효과적이지만 입증된 계획으로 돌아갔습니다. 이것은 전형적인 실수입니다. 실제 "더러운" 것을 과소평가하는 것입니까? 원료의 구성.

또 다른 문제는 경제다. 가장 진보된 흡착제나 막은 가격이 너무 비쌀 수도 있습니다. 중국 기업들은 원자재 생산과 규모를 현지화해 이런 상황에서 벗어나고 있다. 그러나 이것조차도 항상 저장되는 것은 아닙니다. 한 공급업체가 기록적인 수분 용량을 갖춘 슈퍼제올라이트를 제안한 것을 기억합니다. 그러나 재생에는 표준보다 50도 더 높은 온도가 필요했습니다. 용광로를 다시 설치하고 연료 소비를 늘려야 할 것입니다. 그 결과 프로젝트 수명주기가 부정적으로 변했습니다. 누구도 혁신을 위해 혁신을 필요로 하지 않습니다.

그리고 물론 인적 요소도 있습니다. 새로운 기술에는 새로운 기술이 필요합니다. 설치를 설치하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 설치를 작동하고 "동작"을 이해하도록 사람들을 교육해야 합니다. 나는 청소 장치를 업그레이드한 후 습관적으로 작업자가 이전 타이머에 따라 재생 모드를 켜서 적응형 시스템의 모든 장점을 무효화하는 상황에 직면했습니다. 저는 그 자리에서 바로 일련의 실습 교육을 진행해야 했습니다.

이것이 시장에 무엇을 의미합니까?

그렇다면 결론은 무엇입니까? 중국은 완전히 새로운 원칙을 그다지 많이 발명하지 않습니다.산소 정화, 얼마나 많은 사람들이 개발, 통합 및 상업화 분야에서 세계적 리더가 되었습니까? 이들의 접근 방식은 체계적입니다. 기초 과학(국가에서 넉넉한 자금을 지원함)부터 응용 연구소(예: 앞서 언급한 Chengdu Yizhi Technology Co., Ltd.)를 거쳐 장비 대량 생산에 이르기까지 다양합니다. 이는 강력한 시너지 효과를 만들어냅니다.

글로벌 플레이어에게 이는 도전이자 기회입니다. 문제는 중국 장비가 가격뿐 아니라 기술적 특성, 특히 중전력 부문에서 경쟁력이 점점 더 높아지고 있기 때문이다. 기회 - 기술 솔루션 및 구성요소의 새로운 소스가 등장하고 있기 때문입니다. 유럽 ​​엔지니어링이 제어 장치나 특수 흡착 장치 등 설치의 핵심 요소를 중국에서 구입하여 해당 단지에 통합하는 것은 더 이상 드문 일이 아닙니다.

개인적으로 가장 흥미로운 트렌드는 하이브리드화라고 생각합니다. 미래는 단 한 사람의 “승리”에 속한 것이 아닙니다. 기술이지만 그 뒤에는 스마트한 조합이 있습니다. 예를 들어, 1차 농축을 위한 막 장치와 "스마트" 장치의 단기 흡착이 뒤따릅니다. 정밀 세척을 위한 제올라이트, 이 모든 것이 자체 학습 시스템의 제어를 받습니다. 오늘날 이 분야에서 진정한 중국 혁신이 나타나는 것은 시끄러운 슬로건이 아닌 유연하고 효율적이며 신뢰할 수 있는 단지를 만드는 데 있습니다. 그리고 개발의 속도와 깊이로 판단하면 이러한 추세는 더욱 강해질 것입니다.

결론 대신: 앞으로의 전망

지평선 너머를 보려고 한다면, 제 생각에는 주요 노력이 자원 절약과 맞춤화 쪽으로 옮겨갈 것입니다. 업계의 요구사항은 점점 더 구체적으로 변하고 있습니다. 한 공장에는 99.8% 순도의 산소가 필요하지만 CO2의 흔적도 전혀 없는 것이 보장되고 다른 공장에서는 99.5%가 필요하지만 불안정한 부하에서 가능한 최저 비용이 필요합니다. 보편적인 솔루션은 줄어들 것입니다.

디지털 트윈은 새로운 작동 모드를 테스트하고, 마모를 예측하고, 실제 생산에 대한 위험 없이 인력을 교육할 수 있는 설치의 가상 모델 등 중요한 역할을 하기 시작할 것입니다. 중국 기업들은 이미 이 분야에 적극적으로 투자하고 있다.

그리고 마지막으로 한 가지. 성공은 기술뿐만 아니라 생태계에도 달려 있습니다. 이는 시설 센서의 데이터가 공장 또는 기술 가스 물류의 전체 에너지 관리 시스템에 얼마나 빠르고 원활하게 통합될 수 있는지에 따라 달라집니다. 산소 정화의 혁신이 더 이상 고립된 작업이 아닌 "스마트"라는 큰 그림의 일부가 되는 곳입니다. 생산. 그리고 이 큰 그림에서 중국 선수들은 매우 눈에 띄는 위치를 차지할 가능성이 있는 것처럼 보입니다. 그들이 큰 소리를 지르기 때문이 아니라 프로젝트의 최종 경제성을 염두에 두고 복잡한 일을 안정적으로 수행하는 방법을 배웠기 때문입니다. 그리고 이는 궁극적으로 시장에서 가장 강력한 주장입니다.