“在實現‘雙碳’目標進程中，煉油與化工產業依然是支柱產業。”近日，在四川成都召開的中國化工學會第一屆分子辨識分離工程大會上，中國工程院院士、中國石油化工集團有限公司科技委資深委員曹湘洪帶來這樣一組數據，到2035年，我國汽油消費量仍將達到12585萬噸，而作為工業領域二氧化碳排放大戶之一，我國煉化行業在2020年碳排放量就高達4.71億噸，“因此煉油與化工企業必須轉變思路，從效益導向轉為節能低碳導向。”

煉化行業轉型的關鍵何在?日前，相關專家進行解讀。

(資料圖片)

會議現場。受訪者供圖

轉型有“招”

分離過程是指在化學工程中將一些物質的混合物轉化為兩個或多個不同的產物，其在石油化工、有機化工、精細化工等行業的生產過程中是最關鍵的單元之一，也是煉化行業中產品提純及節能減排的重要手段。

2022年9月，由西南化工研究設計院有限公司(以下簡稱西南院)提供關鍵分離技術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99.999%高純氦氣20噸以上……這些成績都表明持續推進分離技術升級正恰逢其時。

然而隨著應用越來越廣、設備規模越來越大、節能降碳要求越來越嚴格，分離技術的創新難度也越來越高。中國工程院院士、浙江大學化學工程與生物工程學院教授任其龍說，當前學界對分離新材料和重要分離對象均保持著較大關注度，“學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了較多關注。”

相關專家一致認為，發展以分子間相互作用、精準調控和高效化工分離材料創新研制為核心，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，對傳統煉化行業的轉型升級具有重要意義。

“雙贏”有“道”

在分離技術創新過程中，變壓吸附分離技術脫穎而出。“目前在規模化氣體分離提純項目中，該項技術占據了多數應用場景。”西南院黨委書記、總經理陳健說，相較于深冷分離技術、膜分離技術等，該技術對原料氣的適應性更廣，可實現產品純度高、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，可以適應多種復雜組分，且能耗更低，這是其他技術難以達到的，因此當前變壓吸附分離技術的重要用途之一便是大規模氫氣分離提純，以滿足我國千萬噸級煉油化工、百萬噸級煤化工產業的發展需要。

據悉，變壓吸附系統工程技術研究主要包含5個重要環節，分別是吸附材料研究、工藝技術開發、智能控制技術開發、程序控制閥研制和大型吸附器結構設計。“每個環節的技術進步都對整個變壓吸附氣體分離技術有著非常重要影響。”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整體達到世界一流水平。

談到變壓吸附分離技術的前景，陳健表示，除開氫氣的分離提純、工業副產氣的資源化利用等，在天然氣中提取氦氣也是未來值得關注的領域。2022年12月，由西南院提供常溫氦氣提取技術的中石油塔里木油田天然氣提氦項目一次開車成功，該項目可年產純度達99.999%的氦氣30噸。陳健認為，持續拓寬變壓吸附分離技術的應用領域，將有力助推碳減排、碳中和目標的實現。

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