“在實現(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)。”近日，在四川成都召開的中國化工學(xué)會第一屆分子辨識分離工程大會上，中國工程院院士、中國石油化工集團(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，我國汽油消費量仍將達(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。”

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。

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會議現(xiàn)場。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)化為兩個或多個不同的產(chǎn)物，其在石油化工、有機化工、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)計院有限公司(以下簡稱西南院)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工廠氦氣提純項目一次開車成功，該項目可年產(chǎn)99.999%高純氦氣20噸以上……這些成績都表明持續(xù)推進(jìn)分離技術(shù)升級正恰逢其時。

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)界對分離新材料和重要分離對象均保持著較大關(guān)注度，“學(xué)界已圍繞聚合物或樹脂、有機膜等新材料開展了大量研究，同時氫氣分離、特種氣體分離、天然氣凈化等典型分離對象也引發(fā)了較多關(guān)注。”

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分離工程，對傳統(tǒng)煉化行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級具有重要意義。

“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。“目前在規(guī)模化氣體分離提純項目中，該項技術(shù)占據(jù)了多數(shù)應(yīng)用場景。”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)對原料氣的適應(yīng)性更廣，可實現(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，以滿足我國千萬噸級煉油化工、百萬噸級煤化工產(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。“每個環(huán)節(jié)的技術(shù)進(jìn)步都對整個變壓吸附氣體分離技術(shù)有著非常重要影響。”陳健說，西南院在上述5個方面都開展了長期探索，使我國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目一次開車成功，該項目可年產(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)的實現(xiàn)。

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