중국: 기술 정화 - 신기술? 

언제 '신기술'이라는 말을 듣나요? 기술적인 아르곤 정제에서는 일종의 획기적인 막이나 반응기가 즉시 나타납니다. 그러나 실제로는 참신하기보다는 특정하고 종종 매우 더러운 흐름에 대해 이미 알려진 프로세스를 적절하게 조립하고 적용하는 경우가 많습니다. 많은 사람들은 특히 처음에는 좋은 흡착기를 구입하는 것만으로도 충분하다고 생각하며 문제는 해결됩니다. 그런 다음 불순물이 교과서에 따라 작동하지 않는 것으로 밝혀졌으며 질소에서 완벽하게 작동했던 장비는 아르곤에서 "변덕스러워지기"시작합니다. 이것이 가장 이야기할 가치가 있는 것입니다.

이론에서 워크숍까지: 진짜 어려움이 시작되는 곳

예를 들어 산소와 질소를 흡착하여 정화하는 고전적인 방식을 살펴보겠습니다. 이론적으로는 모든 것이 명확합니다. 구리 함유 촉매, 수소, "심층"건조 그러나 아르곤이 주요 제품이 아닌 공기 분리의 측면 흐름인 생산에 설치를 가져오면 뉘앙스가 시작됩니다. 압력이 "점프"할 수 있으며, 메인 컬럼의 작동으로 인해 들어오는 스트림의 온도가 불안정합니다. 여권에 있는 촉매는 5년 동안 설계되었으며 2년 후에는 활성을 잃기 시작합니다. 왜? 아르곤과 함께 압축기 오일에는 실험실 조건에는 존재하지 않는 미량의 탄화수소가 있기 때문입니다. 그 수가 적지만 촉매에 독이 됩니다. 이제 99.999% 순도 대신 99.99% 출력을 얻을 수 있으며 이는 많은 용접 및 전자 응용 분야에 매우 중요합니다.

그들은 종종 문제를 정면으로 해결하려고 노력합니다. — 이러한 오일 흔적을 증발시키고 입구에서 차단하기 위해 원료를 가열하기 위해 추가 증발 보일러를 설치합니다. 그러나 이것은 새로운 에너지 소비이자 새로운 통제 지점입니다. 때로는 원시 아르곤 공급업체와 협력하여 추출 장치를 현대화하고 1차 압축 단계에서 보다 효율적인 오일 분리기를 설치하는 것이 더 쉽고 저렴하다는 사실이 밝혀졌습니다. 이것은 우리의 직접적인 책임 영역은 아니지만 이러한 체계적인 접근 방식이 없으면 우리의 모든 "새로운" 청소 기술이 정체되고 있습니다.

우리는 랴오닝 성의 야금 공장 중 한 곳에서 경험을 쌓았습니다. 고객이 심층건조 장치의 흡착제를 자주 교체하는 것에 대해 불만을 제기했습니다. 우리는 도착하여 살펴보았습니다. 재생 시스템은 표준 사이클에 맞게 설계되었지만 원료의 수증기 함량 증가(일종의 국소 특이성)로 인해 흡착제가 건조될 시간이 없었습니다. ? 새로운 기술? 여기서는 제올라이트를 초현대적인 것으로 교체하는 것이 아니라 재생 주기를 다시 계산하고 퍼지 온도를 높이고 재생 가스를 가열하기 위한 간단한 추가 열 교환기를 설치하는 것이었습니다. 효과가 있었습니다. 때로 혁신은 단지 좀 더 세심한 엔지니어링일 뿐입니다.

산소와 질소: 모든 불순물이 똑같이 쓸모없는 것은 아닙니다

모든 것이 산소로 해결된 것 같습니다. 즉, 물로 촉매 수소화한 후 흡착하는 것입니다. 그러나 핵심 단어는 "촉매"입니다. 계산된 것보다 산소가 더 많으면(예: 0.5%가 아니라 2%) 반응의 열 제어에서 문제가 시작됩니다. 많은 열이 발생하므로 반응기를 복잡하게 만들고 다층으로 만들고 효율적인 제거가 필요합니다. 그리고 산소가 적지만 질소와 짝을 이루고 있다면 프로세스를 결합해야 합니다. 그들은 종종 캐스케이드를 설정합니다. 먼저 산소가 거의 완전히 제거된 다음 저온 흡착기 또는 멤브레인에서 질소와 함께 작동합니다.

질소를 사용하면 더 흥미롭습니다. 이를 제거하는 것은 종종 가장 비용이 많이 드는 단계입니다. 극저온 증류는 효과적이지만 중간 및 소량의 경우 에너지 집약적입니다. 제올라이트를 이용한 압력 변동 흡착(PSA)이 널리 사용되지만 이전 단계에서 매우 높은 품질의 건조가 필요합니다. 그렇지 않으면 제올라이트가 빠르게 "부유"하게 됩니다. 최근에는 막분리(Membrane Separation)에 대한 이야기가 많이 들려오고 있다. 네, 이 분야의 신기술이라고 할 수 있습니다. 선택적으로 질소를 아르곤보다 빠르게 통과시키는 중공사막. 그러나 다시 말하지만 뉘앙스가 있습니다. 응축에 민감하고 안정적인 압력이 필요하며, 중요한 것은 99.9995% 이상의 매우 높은 순도의 아르곤을 얻으려면 효율이 떨어집니다. 이러한 경우 멤브레인은 최종적이고 보다 정밀한(그리고 비용이 많이 드는) 설치의 응력을 줄이기 위한 예비 단계로 자주 사용됩니다.

우리는 종종 설계에 하이브리드 회로를 사용합니다. 예를 들어 쓰촨성에서 광섬유용 순수 아르곤을 생산하는 프로젝트의 경우 촉매 O2 제거 -> 심층 건조 -> 멤브레인 블록(N2를 3%에서 0.5%로 감소) -> 저온 흡착 블록 마감의 조합이 사용되었습니다. 이는 순수 극저온 설계에 비해 전체 운영 비용을 약 15% 절감했습니다. 하지만 우리는 거의 6개월 동안 부품을 설계하고 선택했습니다.

물과 탄화수소: 소리 없는 순도의 살인자

이미 건조에 대해 언급했지만 이는 또 다른 논의의 주제입니다. 많은 사람들은 완전히 "건조"하는 것이 얼마나 어려운지 과소평가합니다. 아르곤을 -70°C 이하의 이슬점 수준으로 유지합니다. 특히 가변 부하 조건에서는 더욱 그렇습니다. 제올라이트나 산화알루미늄을 사용한 표준 흡착기는 이에 대처하지만 재생 주기는 생산 일정에 엄격하게 묶여 있어야 합니다. 실제로 흡착제를 포화시키지 않고 주어진 시간 동안 단순히 작동하는 자동화는 실패의 비결입니다. 우리는 하중을 예측하기 위해 각 흡착기의 출구, 이상적으로는 입구에 최소한 이슬점 분석기를 설치해야 한다고 주장합니다.

탄화수소는 별도의 골칫거리입니다. 극소량이 있을 수 있지만 전자 산업에서는 아세틸렌이나 프로판의 흔적조차 죽음에 이르게 됩니다. 여기에는 활성탄에 대한 흡착이 도움이 되지만, 탄소는 자주 교체해야 하고, 그 자체가 먼지의 원인이 될 수 있습니다. 촉매 산화는 선택 사항이지만 정확한 산소 공급과 열 관리가 필요합니다. 때로는 오래된 방법이 가장 효과적입니다. 열 교환기에서 얼린 후 해동하는 것입니다. 이 기술은 새로운 것은 아니지만 정밀한 온도 제어 기능을 갖춘 소형의 에너지 효율적인 쉘 앤 튜브 장치에 구현된 것은 이미 현대적인 솔루션입니다.

장쑤성의 한 태양광 패널 공장에서 주기적인 "폭발" 문제가 있었던 것으로 기억합니다. 탄화수소. 그들은 일주일 동안 출처를 검색했습니다. 범인은 주요 공정이 아니라 아르곤을 공급하기 전에 일반 네트워크에서 질소로 파이프라인을 일상적으로 퍼지하는 것으로 밝혀졌습니다. 그 네트워크의 질소는 완벽하게 순수하지 않았습니다. 별도의 퍼지 절차를 규정하고 작업장 입력 라인에 추가 일회용 필터 흡수 장치를 설치해야 했습니다. 사소한 일이지만 하루 동안 전체 라인이 다운되었습니다.

제어 및 자동화: 이것이 없으면 기술도 작동하지 않습니다

가장 진보된 청소 계획은 적절한 제어 시스템 없이는 아무 것도 아닙니다. 그러나 너무 많은 것과 충분함 사이에는 미세한 차이가 있습니다. 가스 크로마토그래프와 레이저 산소/수분 분석기를 함께 사용할 수 있다면 각 라인에 질량 분석기를 설치할 필요가 없습니다. 핵심 사항을 제어하는 ​​것이 중요합니다. 원자재 입력(작업 대상을 이해하기 위해), 주요 블록 출력(촉매, 흡착, 멤브레인) 및 최종 제품입니다.

자동화는 단순한 "시작" 버튼이 아닙니다. 이는 원자재 구성의 변화를 고려하는 논리입니다. 예를 들어, 입구 센서가 산소 함량의 증가를 감지하면 시스템은 자동으로 반응기로의 수소 공급을 늘려야 하며 가능하면 온도를 조정해야 합니다. 또는 습도가 증가하면 흡착기의 전환 빈도를 높이십시오. 예를 들어 우리 프로젝트에서 우리는청두 Yizhi 기술 유한 회사(Huaxi Technology가 설립한 설계 연구소입니다.) 우리는 항상 고객의 요구에 따라 "표준", "무거운 원자재", "에너지 절약" 등 여러 가지 자동 모드로 설치가 작동할 수 있도록 보장합니다. 그들의 디자인 접근 방식에 대한 정보는 때때로 웹사이트에서 찾을 수 있습니다.https://www.yzkjhx.ru. 화학 기술에 대한 그들의 경험은 종종 비표준이지만 겉으로는 표준처럼 보이는 가스 분리 문제에 대해 실행 가능한 솔루션을 제공합니다.

회로에서 사람을 완전히 제외시키려는 것은 실수입니다. 알고리즘은 압축기에서 이상한 소음을 듣거나 센서에 표시되기 전에 표시기 카트리지의 색상을 변경하여 문제를 의심할 수 있는 작업자를 대체하지 않습니다. 따라서 인터페이스는 아름다울 뿐만 아니라 정보도 제공해야 합니다. 주요 매개변수의 추세, 경계 조건 접근에 대한 경고, 사고뿐만 아니라 정보도 제공해야 합니다.

청결의 경제학: 언제 새로운 것인가? 오래되고 검증된 것으로 밝혀졌습니다

결국 모든 기술은 돈으로 귀결됩니다. 고객은 최소한의 가격으로 순수 아르곤을 원합니다. 그리고 여기서는 종종 가장 진보된 설치는 아니지만 가장 안정적이고 유지 관리가 가능한 설치가 승리합니다. 때때로? 새로운 기술? 고객이 얻는 이점은 최신 세대 멤브레인이 아니라 전체 생산을 중단하지 않고도 신속하게 서비스를 제공할 수 있는 세심하게 고안된 모듈형 설계입니다. 또는 처음부터 더 내구성이 뛰어나고 더 비싼 재료(예: 주요 부품에 304 대신 316L 스테인레스 스틸 사용)를 사용하면 수리 간 마일리지가 늘어납니다.

요즘 '디지털 트윈(Digital Twins)'을 두고 많은 화제가 되고 있습니다. 예측 분석. 이것은 확실히 미래입니다. 그러나 오늘날 중국에서 운영되는 대부분의 기술 정화 공장의 경우 다른 것이 더 중요합니다. 즉, 유능한 파견, 훈련된 인력 및 재고에 있는 중요한 예비 부품(동일한 촉매 또는 필터 카트리지)의 가용성입니다. 유럽에서 키 밸브가 배송될 때까지 3개월을 기다리면 가장 발전된 원자로가 작동하지 않을 것입니다.

그럼 다시 제목 질문으로 돌아가겠습니다. 예, 새로운 기술이 있습니다. 이는 멤브레인, 보다 선택적인 흡착제 및 스마트 제어 시스템입니다. 그러나 구현은 항상 비용, 복잡성 및 신뢰성 간의 절충안입니다. 효율성의 진정한 돌파구는 혁명적인 발명이 아니라 교과서에 설명되지 않은 세부 사항에 대한 관심에서 이미 작업 주기를 공들여 최적화하는 데서 비롯되는 경우가 많습니다. 이는 본질적으로 위에서 언급한 회사와 같은 회사에서 응용 엔지니어링이 수행하는 작업입니다.청두 Yizhi 기술 유한 회사등록 자본금은 1억 2천만 위안이고 2013년부터 축적된 경험을 갖고 있습니다. 그들은 다른 많은 사람들과 마찬가지로 바퀴를 재발명하기보다는 특정 도로와 특정 운전자에게 완벽하게 맞추는 방법을 배우는 것입니다. 그리고 이것이 아마도 주요 "신기술"일까요? — 적응 기술.