PKU Pioneer: دفع الابتكار في صناعة الغازات الصناعية بواسطة تكنولوجيا VPSA و PSA

تأسست في عام 1999، أثبتت PKU Pioneer (شركة بكين بيكنغ يونيفرسيتي بايونير للتكنولوجيا المحدودة) نفسها كقائدة في مجال البحث والتطوير لتقنيات فصل الغازات المتطورة، بما في ذلك VPSA (الامتزاز بتأرجح الضغط الفراغي) و PSA (الامتزاز بتأرجح الضغط). تتخصص الشركة أيضًا في حلول توفير الطاقة وحماية البيئة، إلى جانب تصميم وتصنيع وهندسة أنظمة المعدات الشاملة.
للحصول على رؤى أعمق حول مساهماتهم في تطوير التقنيات الصناعية، أتيحت لفريق Green Steel World فرصة التحدث مع تانغ وي (الرئيس التنفيذي).
س: الابتكار هو محرك رئيسي في العديد من الصناعات اليوم. كيف تحدد PKU Pioneer دورها في تعزيز الابتكار الصناعي؟
ج: في PKU Pioneer، نعتقد أن الابتكار هو أساس التقدم. مهمتنا هي تطوير التطبيق الصناعي للتقنيات المتطورة. كنا من بين الأوائل في الصين لاستكشاف تقنيات VPSA (الامتزاز بتأرجح الضغط الفراغي) و PSA (الامتزاز بتأرجح الضغط)، بالإضافة إلى حلول معالجة غازات العادم الصناعية واستخدام الموارد. من خلال التعاون مع كلية الكيمياء والهندسة الجزيئية في جامعة بكين، بنينا منصة بحث وتطوير قوية. هذا يتيح لنا الاستفادة من فريق بحثي عالي المهارة وخبرة هندسية واسعة ونظام خدمة شامل لمواجهة التحديات عبر قطاعات مختلفة مثل الحديد والصلب والمواد الكيميائية وعلم المعادن غير الحديدية والزجاج والألياف الزجاجية والأسمنت والطاقة الجديدة وحماية البيئة. على سبيل المثال، PKU Pioneer هي الأولى في العالم في استخدام تقنية تنقية CO باستخدام PSA لفصل أول أكسيد الكربون من غاز الفرن العالي وغاز فرن كربيد الكالسيوم وغاز فحم الكوك شبه المعدني. وهي أيضًا الأولى في تطبيق تقنية توليد الأكسجين VPSA و PSA بنجاح في قطاعات صناعية مجزأة، مثل إنتاج بطاريات الليثيوم والصودا الكاوية وحامض الكبريتيك.
س: هل يمكنك شرح مفهوم الاحتراق الغني بالأكسجين ولماذا يعتبر تقنية عالية الكفاءة؟
ج: الاحتراق الغني بالأكسجين يتضمن استخدام هواء يحتوي على نسبة أكسجين أعلى من النسبة القياسية البالغة 21%. هذه الطريقة تعزز بشكل كبير كفاءة الاحتراق وتزيد من درجات حرارة اللهب مع خفض نقطة اشتعال الوقود. كما تسرع تفاعلات الاحتراق، مما يقلل استهلاك الطاقة ويعزز احتراق الوقود بشكل كامل. ونتيجة لذلك، يقل غاز المداخن، ويحسن استخدام الحرارة، ويقل توليد المواد الضارة. بالإضافة إلى ذلك، هذه التقنية تساعد في التقاط ثاني أكسيد الكربون، مما يجعلها أداة أساسية للصناعات التي تهدف إلى تقليل الانبعاثات مع تحسين الكفاءة.
س: كيف تم تطبيق الاحتراق الغني بالأكسجين عبر الصناعات المختلفة؟
ج: تعدد استخدامات الاحتراق الغني بالأكسجين هو أحد أكبر نقاط قوته. هذه التقنية تستخدم على نطاق واسع في قطاعات مثل صهر الحديد والصلب وعلم المعادن غير الحديدية والأفران الصناعية والهندسة الحرارية. التطبيقات المحددة تشمل صناعة الحديد في الفرن العالي وصناعة الصلب في الفرن الكهربائي وصهر النحاس والنيكل وأفران الزجاج والألياف الزجاجية وأفران الأسمنت والغلايات وأكثر من ذلك. القدرة المتزايدة على تحمل تكاليف إنتاج الأكسجين وسعت استخدامها في العمليات الصناعية.
س: ما هي الأساليب التكنولوجية لتوليد الهواء الغني بالأكسجين وكيف تتم مقارنتها؟
ج: هناك ثلاث طرق رئيسية: فصل الهواء بالتبريد العميق، وتقنيات VPSA و PSA، وتقنية الأغشية. فصل الهواء بالتبريد العميق ينتج أكسجين نقي بنسبة 99.6%، ثم يخلط مع الهواء المحيط. VPSA وPSA الخاصة بنا يمكن تطبيقها على تصنيع بطاريات الليثيوم من خلال توفير غاز الأكسجين كغاز وقائي لإنتاج أقطاب الليثيوم، وهو أكثر فعالية في تقليل معدل فقدان الليثيوم مقارنة بـ N2. في عام 2021، اعتمدت شركة CATL، الشركة الرائدة في الصين في تصنيع بطاريات الطاقة الجديدة، معدات توليد الأكسجين VPSA الخاصة بنا لتزويد غاز الأكسجين الواقي، وهي أول حالة لتطبيق تقنية توليد الأكسجين VPSA في صناعة بطاريات الليثيوم أيون في الصين. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لأنظمة تقنيات توليد هواء غني بالأكسجين بتركيزات تتراوح بين 80% و 94%. تقنية الأغشية تنتج هواء يحتوي على حوالي 30% أكسجين. من بين هذه، شهدت VPSA و PSA أسرع تطور للتطبيقات الصناعية بسبب كفاءتها وتكاليف تشغيلها المنخفضة. هذه التقنيات تقدم مزايا مثل توفير الطاقة وإمكانية تطبيق واسعة وتكاليف إنتاج أكسجين أقل.
س: هل يمكنك توضيح فوائد توفير الطاقة لتقنية الاحتراق الغني بالأكسجين باستخدام VPSA و PSA؟
ج: بالتأكيد. على سبيل المثال، في صناعة الزجاج، يمكن تقليل استهلاك الغاز الطبيعي بنسبة 20%-40% من خلال الاحتراق الغني بالأكسجين. في صهر الفرن العالي، كل زيادة بنسبة 1% في معدل إثراء الأكسجين يمكن أن تزيد درجة حرارة الاحتراق بمقدار 40-50 درجة مئوية، وتعزز القيمة الحرارية لغاز الفحم بنسبة 3.4%، وتزيد إنتاج الحديد المصهور بحوالي 4%. هذه الأرقام توضح التأثير الكبير على كفاءة الطاقة وخفض التكاليف.
س: كيف تؤثر تكلفة إنتاج الأكسجين على الكفاءة الإجمالية لمشاريع الاحتراق الغني بالأكسجين؟
ج: تكلفة إنتاج الأكسجين عامل حاسم. تقدم تقنيات VPSA و PSA ميزة تنافسية بتكلفة إنتاج تبلغ حوالي 0.3 كيلوواط ساعة لكل متر مكعب من الأكسجين. لوضع الأمور في نصابها، بالنسبة لـ 5000 نانومتر مكعب³/ساعة مصنع الأكسجين، مما يقلل تكاليف الأكسجين بمقدار 0.2 يوان صيني لكل متر مكعب، ويمكن توفير حوالي 8.76 مليون يوان صيني (حوالي 1,157,000 دولار أمريكي) سنويًا في ظل ظروف التشغيل المثلى. وهذا يجعل أنظمة VPSA وPSA جذابة للغاية للصناعات التي تسعى إلى تحقيق أقصى قدر من الكفاءة.
س: ما المزايا التشغيلية التي توفرها أنظمة VPSA وPSA؟
ج: هذه الأنظمة مؤتمتة بدرجة عالية، مما يسمح بتشغيل بسيط ودون مراقبة. كما أنها توفر تنظيمًا مرنًا للحمل، مما يتيح تعديلات فورية في السعة بين 50% و100%. هذه القدرة على التكيف مفيدة بشكل خاص للصناعات ذات احتياجات الإنتاج المتقلبة، حيث تساعد على تحسين العوائد الاقتصادية مع ضمان استقرار التشغيل.