創(chuàng)新分離技術(shù)?助力傳統(tǒng)煉化行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)
“在實(shí)現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)進(jìn)程中,煉油與化工產(chǎn)業(yè)依然是支柱產(chǎn)業(yè)?!苯眨谒拇ǔ啥颊匍_的中國(guó)化工學(xué)會(huì)第一屆分子辨識(shí)分離工程大會(huì)上,中國(guó)工程院院士、中國(guó)石油化工集團(tuán)有限公司科技委資深委員曹湘洪帶來這樣一組數(shù)據(jù),到2035年,我國(guó)汽油消費(fèi)量仍將達(dá)到12585萬噸,而作為工業(yè)領(lǐng)域二氧化碳排放大戶之一,我國(guó)煉化行業(yè)在2020年碳排放量就高達(dá)4.71億噸,“因此煉油與化工企業(yè)必須轉(zhuǎn)變思路,從效益導(dǎo)向轉(zhuǎn)為節(jié)能低碳導(dǎo)向?!?/p>
煉化行業(yè)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵何在?日前,相關(guān)專家進(jìn)行解讀。
(資料圖片)
會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)。受訪者供圖
轉(zhuǎn)型有“招”
分離過程是指在化學(xué)工程中將一些物質(zhì)的混合物轉(zhuǎn)化為兩個(gè)或多個(gè)不同的產(chǎn)物,其在石油化工、有機(jī)化工、精細(xì)化工等行業(yè)的生產(chǎn)過程中是最關(guān)鍵的單元之一,也是煉化行業(yè)中產(chǎn)品提純及節(jié)能減排的重要手段。
2022年9月,由西南化工研究設(shè)計(jì)院有限公司(以下簡(jiǎn)稱西南院)提供關(guān)鍵分離技術(shù)的全球最大煤制氫變壓吸附裝置在陜西榆林投入運(yùn)行,該裝置每年將增產(chǎn)氫氣1.28億方,減少二氧化碳排放約22萬噸;11月,由西南院提供核心低溫吸附純化工藝的中石化重慶LNG工廠氦氣提純項(xiàng)目一次開車成功,該項(xiàng)目可年產(chǎn)99.999%高純氦氣20噸以上……這些成績(jī)都表明持續(xù)推進(jìn)分離技術(shù)升級(jí)正恰逢其時(shí)。
然而隨著應(yīng)用越來越廣、設(shè)備規(guī)模越來越大、節(jié)能降碳要求越來越嚴(yán)格,分離技術(shù)的創(chuàng)新難度也越來越高。中國(guó)工程院院士、浙江大學(xué)化學(xué)工程與生物工程學(xué)院教授任其龍說,當(dāng)前學(xué)界對(duì)分離新材料和重要分離對(duì)象均保持著較大關(guān)注度,“學(xué)界已圍繞聚合物或樹脂、有機(jī)膜等新材料開展了大量研究,同時(shí)氫氣分離、特種氣體分離、天然氣凈化等典型分離對(duì)象也引發(fā)了較多關(guān)注?!?/p>
相關(guān)專家一致認(rèn)為,發(fā)展以分子間相互作用、精準(zhǔn)調(diào)控和高效化工分離材料創(chuàng)新研制為核心,涵蓋吸附、膜分離、萃取等多類工藝流程的分子辨識(shí)分離工程,對(duì)傳統(tǒng)煉化行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)具有重要意義。
“雙贏”有“道”
在分離技術(shù)創(chuàng)新過程中,變壓吸附分離技術(shù)脫穎而出?!澳壳霸谝?guī)?;瘹怏w分離提純項(xiàng)目中,該項(xiàng)技術(shù)占據(jù)了多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景。”西南院黨委書記、總經(jīng)理陳健說,相較于深冷分離技術(shù)、膜分離技術(shù)等,該技術(shù)對(duì)原料氣的適應(yīng)性更廣,可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品純度高、能耗低“雙贏”。
以氫氣為例,陳健說,使用變壓吸附分離技術(shù)能將氫氣回收率提升到90%以上,氫氣純度也能提升到99.9%以上,可以適應(yīng)多種復(fù)雜組分,且能耗更低,這是其他技術(shù)難以達(dá)到的,因此當(dāng)前變壓吸附分離技術(shù)的重要用途之一便是大規(guī)模氫氣分離提純,以滿足我國(guó)千萬噸級(jí)煉油化工、百萬噸級(jí)煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要。
據(jù)悉,變壓吸附系統(tǒng)工程技術(shù)研究主要包含5個(gè)重要環(huán)節(jié),分別是吸附材料研究、工藝技術(shù)開發(fā)、智能控制技術(shù)開發(fā)、程序控制閥研制和大型吸附器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。“每個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)進(jìn)步都對(duì)整個(gè)變壓吸附氣體分離技術(shù)有著非常重要影響?!标惤≌f,西南院在上述5個(gè)方面都開展了長(zhǎng)期探索,使我國(guó)的變壓吸附分離技術(shù)整體達(dá)到世界一流水平。
談到變壓吸附分離技術(shù)的前景,陳健表示,除開氫氣的分離提純、工業(yè)副產(chǎn)氣的資源化利用等,在天然氣中提取氦氣也是未來值得關(guān)注的領(lǐng)域。2022年12月,由西南院提供常溫氦氣提取技術(shù)的中石油塔里木油田天然氣提氦項(xiàng)目一次開車成功,該項(xiàng)目可年產(chǎn)純度達(dá)99.999%的氦氣30噸。陳健認(rèn)為,持續(xù)拓寬變壓吸附分離技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域,將有力助推碳減排、碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
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