中国：酸素精製の革新？ 

「中国発の酸素精製技術の革新？」と聞くと、最初に思い浮かぶのはやはりマーケティングであり、やはり山ほどの金が約束されているということでしょう。美しい言葉の下に、古いテクノロジーを完全に再パッケージ化したもの、または産業応用には程遠いほど粗雑なものが隠されているプロジェクトに何度も遭遇しました。しかし、率直に言って、過去 5 ～ 7 年で状況は変わり始めています。それは大声での発言ではなく、現場で働いている同僚から私が見たり聞いたりした特定のプロジェクトについてです。これは基礎的な発見に関するものではなく、むしろシステム、応用工学、つまり既知の原理を信頼性があり、効率的で、そして極めて経済的に実現可能な装置のレベルに引き上げる方法に関するものです。これは特にこの分野で顕著です酸素浄化冶金、化学工業、医学向け。

この関心はどこから来るのでしょうか？

すべてはスケールにかかっています。中国の産業は産業用ガスの巨大な消費者です。空気分離プロセスまたは製品精製の効率がたとえわずかであっても向上すると、国家規模で莫大な節約がもたらされます。したがって、ここでは研究開発への投資は非常に現実的です。しかし、もう 1 つの要因は見落とされがちです。それは環境規制です。彼らは飛躍的に引き締められており、単純に「酸素を生成」しています。足りない。例えばエレクトロニクス産業においてシリコンウェーハの汚染のリスクがないように、エネルギー消費（したがって発電所からの排出物）を最小限に抑え、出力製品の純度を保証する必要があります。

私はかつて、医療用酸素を製造するための短サイクル非加熱吸着 (PSA) 設備の監査に取り組んだことがあります。顧客は、ゼオライトの大量消費と生産性の低下について苦情を申し立てました。標準的な答えは、吸着剤を交換することです。しかし、開発会社の中国人エンジニアは、成都宜之科技有限公司、さらに深く掘り下げました。彼らは単に異なるタイプのゼオライトを提供しただけではなく、カラム内の流体力学全体を見直し、分配トレイの構成を変更して流れ抵抗とスポット浸水を軽減しました。その結果、吸着剤の寿命が 30% 延長されただけでなく、コンプレッサーのエネルギー消費も削減されました。これは彼らのアプローチの典型的な例です。車輪を再発明するのではなく、その中のすべてのギアを限界まで最適化するというものです。

ちなみに、については、成都宜之科技有限公司 (https://www.yzkjhx.ru）。これは単なるメーカーではなく、化学技術会社に基づいて設立された設計機関である彼ら自身の位置づけです。登録資本金は1億2,000万元という本格的な入札だ。私の意見では、彼らの強みは、基礎研究（現在は中国で多く行われています）と実際の工場現場の間のリンクとして機能していることです。彼らは研究室で開発したものをパイロットプラントでテストし、既製のターンキー技術ソリューションをクライアントに提供します。私は、酸化プロセスのために炭化水素から酸素を徹底的に精製する彼らのプロジェクトを見ました。そこでは、触媒と吸着法の組み合わせが非常に適切に構築されていました。

彼らはいったいどこに突破口を求めているのでしょうか？

技術分野について言えば、いくつかの成長点に注目が集まります。一つ目は膜です。粗分離用の一般的な高分子膜ではなく、選択性の高い複合材料です。中国の研究所は、有機金属フレームワーク (MOF) または酸化グラフェンに基づくナノ多孔質構造の実験を積極的に行っています。これまでのところ、これらは主に科学雑誌の論文ですが、酸素の流れから窒素とアルゴンの微量不純物を除去するためにそのような膜がテストされているパイロットラインがすでにあります。いつものように、問題は耐久性と拡張性です。私の知っている技術者の一人は、MOF ベースの膜は最初の 200 時間は素晴らしい選択性を示しましたが、その後、分析でもすぐには特定できない何かで細孔が詰まり始めたと不満を述べました。

2番目の分野は吸着剤です。ここでの研究は 2 つの方向で進められています。1 つは特定の細孔サイズ (特定の汚染物質分子用) を持つゼオライトの作成、もう 1 つはハイブリッド材料の開発です。たとえば、銀または酸化マンガンのナノ粒子が含浸されたゼオライトは、エチレンやアセチレンなどの不純物を吸着するだけでなく触媒的に分解します。これは、呼吸のための酸素の生成や一部の化学合成にとって重要です。私はそのような材料の実験バッチを見ました - それは普通の顆粒のように見えましたが、その再生には標準的な加熱ではなく、特定のガス混合物での洗浄が必要でした。エンジニアはバルブ制御ユニットをやり直す必要がありました。

第三に、「賢い」かどうか。コントロール。ここで何が新しいのでしょうか？しかし、Yizhi Technologyを含む中国企業は、産業用モノのインターネット（IIoT）と機械学習に基づくシステムを積極的に導入している。センサーは圧力と温度をリアルタイムで監視するだけでなく、出口流のスペクトル組成も監視します。このアルゴリズムは、不純物の破過または吸着剤の枯渇の瞬間を、固定時間ではなく、パラメーターの変化のダイナミクスによって予測することを学習します。これにより、サイクルを最適化し、エネルギーとリソースを節約できます。確かに、ボタンや圧力計に慣れているメンテナンス担当者にとって、最初はこのようなシステムは頭の痛い問題です。

落ち込みと落とし穴

失敗を語らずにイノベーションを語ることはできません。それらは十分にあります。よくある話は、研究室での成功があまりにも短期間かつ粗雑に試みられ、産業界に移されない場合です。ある製鉄所では新しい制度が導入されたというケースがありました。酸素浄化低温触媒を使用して水素を除去します。研究室では、純粋な合成ガスを使用して、すべてが完璧に機能しました。工場では、流れにはコンプレッサー潤滑剤からの微量のシロキサンが含まれていましたが、これは考慮されていませんでした。触媒が毒されてしまったのでしょうか？ 1 週間以内にプロジェクトは凍結され、効果は低いが実績のある古い計画に戻りました。これは典型的な間違いです - 現実の「汚い」ものを過小評価していますか？原材料の組成。

もう一つの問題は経済です。最先端の吸着剤や膜は単に高価すぎる可能性があります。中国企業は原材料の生産と規模を現地化することでこの状況を打開しようとしている。しかし、これでも必ずしも救われるわけではありません。あるベンダーが記録的な水分容量を持つスーパーゼオライトを提供していたことを覚えています。しかし、その再生には標準よりも50度高い温度が必要でした。炉をやり直して燃料消費量を増やす必要があります。その結果、プロジェクトのライフサイクルがマイナスになってしまいました。イノベーションのためのイノベーションを必要とする人はいません。

そしてもちろん、人的要因も。新しいテクノロジーには新しいスキルが必要です。インストールするだけでは十分ではありません。それを操作し、その「動作」を理解するために人々を訓練する必要があります。洗浄ユニットをアップグレードした後、オペレーターが習慣で古いタイマーに従って再生モードをオンにし、適応システムの利点をすべて無効にしてしまう状況に遭遇しました。一連の実践的なトレーニングをその場で行わなければなりませんでした。

これは市場にとって何を意味するのでしょうか?

では、最終的には何が得られるのでしょうか?中国は全く新しい原理を発明しているわけではない酸素浄化、その開発、統合、商業化において世界のリーダーとなる企業は何社あるでしょうか。彼らのアプローチは体系的であり、基礎科学（国から潤沢な資金提供を受けている）から応用機関（前述の成都宜之科技有限公司など）を経て、機器の大量生産に至るまでである。これにより、強力な相乗効果が生まれます。

世界的なプレーヤーにとって、これは課題であると同時にチャンスでもあります。課題は、中国の機器が、特に中出力セグメントにおいて、価格だけでなく技術的特性においてもますます競争力を増してきているためです。機会 - テクノロジー ソリューションとコンポーネントの新しいソースが出現しているためです。ヨーロッパのエンジニアリング会社が、制御ユニットや特殊な吸着装置などの設備の主要要素を中国から購入し、それらを自社の複合施設に統合することは、もはや珍しいことではありません。

個人的には、最も興味深いトレンドはハイブリッド化だと考えています。未来はただ一つの「勝利者」のものではありません。テクノロジーですが、その賢い組み合わせの背後にあります。たとえば、一次濃縮用の膜ユニットと、その後の「スマート」膜への短期吸着です。細かい洗浄にはゼオライトを使用し、これらすべては自己学習システムの制御下にあります。この分野における中国の真のイノベーションは、今日、大声でスローガンを唱えることではなく、このような柔軟で効率的かつ信頼性の高い複合施設の構築に表れている。そして、開発のペースと深さから判断すると、この傾向はさらに強まるでしょう。

結論ではなく、先を見据えて

私の意見では、地平線の向こう側に目を向けようとすると、主な取り組みはリソースの節約とカスタマイズに移るでしょう。業界の要求はますます具体的になってきています。あるプラントでは純度 99.8% の酸素が必要ですが、微量の CO2 も含まれていないことが保証されています。また、別のプラントでは 99.5% ですが、不安定な負荷の下で可能な限りコストが低い酸素が必要です。普遍的な解決策は少なくなるでしょう。

デジタルツインは重要な役割を果たし始めるでしょう。つまり、実際の生産に対するリスクを冒すことなく、新しい動作モードをテストし、摩耗を予測し、人員を訓練できる設備の仮想モデルです。中国企業はすでにこの分野への投資を積極的に行っている。

そして最後にもう一つ。成功はテクノロジーだけでなくエコシステムにも左右されます。それは、設備のセンサーからのデータをプラント全体のエネルギー管理システムまたは技術的なガス物流にどれだけ迅速かつスムーズに統合できるかにかかっています。ここで、酸素精製におけるイノベーションは孤立したタスクではなくなり、「スマート」の全体像の一部になります。生産。そして、この全体像の中で、中国の選手たちは非常に目立つ場所を占めるあらゆるチャンスを持っているようだ。彼らは大声で叫ぶからではなく、プロジェクトの最終的な経済性を考慮しながら、複雑なことを確実に実行する方法を学んだからです。そして最終的には、これが市場で最も有力な議論になります。