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变压吸附装置减碳之路怎么走

作者:
丁青松
来源:
中国化工报
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日前,由中国通用机械工业协会气体分离设备分会主办的2021第二届变压吸附技术产业发展大会暨双碳背景下吸附分离技术工业应用高峰论坛在天津召开。来自国内科研院校、行业协会、设备生产企业及用户企业等单位的80位专家,围绕变压吸附设备技术减碳路线进行讨论,为加快实现“双碳”目标聚力献智。

新需求提出新要求

中国通用机械工业协会副秘书长徐建平会上指出,变压吸附技术(PSA)是气体分离设备领域最重要的技术之一,支撑着石化、煤炭、钢铁等工业领域发展。在“双碳”目标大背景下,石化等行业因生产环节排放工业废气,其绿色发展道路遇阻。这对气体分离的种类、纯度、气流量、设备规模等提出了更高要求,也为变压吸附技术带来新市场机遇。

北京北大先锋科技股份有限公司新业务部经理李延奎表示,高炉是钢铁厂的主要用氧源之一。钢铁等用户行业需结合实际需求,充分发挥不同制氧工艺之所长,为高炉富氧择优配置制氧设备,关注变压吸附分离一氧化碳技术优势,促进钢铁化工耦合发展,助力大幅降低碳排放。

“近年来,钢铁行业需求强劲,有力推动了变压吸附制氧设备在高炉富氧领域的超大型规模应用。目前,我国最大的VPSA制氧设备制氧规模已达到62500Nm³/h,并且还将继续扩大。”京津冀钢铁行业节能减排技术创新联盟秘书长刘育松表示。

“变压吸附技术与碳—化工技术集成,能发挥出高效分离净化与高效催化净化的综合优势。”西南化工研究设计院有限公司副总工程师李克兵介绍说,目前,西南院经过30余年的潜心研究及工程化实践,攻克了一系列技术难题,创建并完善了具有自主知识产权的大型化变压吸附系统技术体系,实现了对国外技术的替代和超越,并建成数十套大型变压吸附装置,广泛应用于炼油化工、煤化工、氢能、工业尾气回收利用等行业,实现了碳资源高效转化利用并支撑碳减排。

智能化升级打开新路径

“我们正处在数字经济的浪潮中,人工智能、大数据、云计算给传统的气体分离行业带来革命性的变化。用新一代信息技术赋能传统装备,实现数字化转型、智能化发展是气体分离行业的发展方向。”谈到未来的发展愿景,北京科技大学教授刘应书特别强调了气体分离过程装备智能化的重要性。他认为,装备的全面智能化升级是气体分离过程提质增效的新路径。

天津大学化学工程学院张东辉教授表示,对任何一个化工分离过程,确保对控制系统的有效监控是稳定运行的关键。在吸附工艺中增加智能控制器,对保证产品气品质有重要意义。智能控制器的实时监控与干预工艺过程功能,可帮助人员发现运行异常时,及时调节关键参数,快速将工况恢复至最优,同时还可以根据生产需要进行实时的优化与控制,确保整个工艺流程处于高效运行状态。

“变压吸附技术的数字化,能为高端装备加上数字化元素,更好地助力油气行业实现节能降耗、提质增效。无论是装备效能的提升,还是预知性维护带来的设备长周期运行等,都将成为钢铁、化工等行业减排降碳的新举措。”张东辉表示。

持续优化吸附剂性能

多位与会内人士表示,吸附剂是变压吸附气体分离装置实现设计指标的核心与基础。气体分离行业应不断改进和优化吸附剂生产工艺,结合实践持续改善吸附剂性能,使吸附剂性能处于国际领先水平。

据了解,北大先锋自主研发的高效CO吸附剂PU-1在常温常压下对CO的吸附量可达50ml/g以上,可用于从水煤气、半水煤气、合成气以及钢铁厂尾气等工业混合气中吸附分离提纯CO;高效锂基空气分离O吸附剂PU-8在常温常压下的N吸附量不小于22ml/g,氮氧分离系数为8~10,分别是常规制氧分子筛的2~3倍,其技术性能指标达到国际先进水平。

“要不断发现新型结构的分子筛,并将已知结构的分子筛进行大规模生产以及工业化应用,让其产生实际价值。”洛阳建龙微纳新材料股份有限公司技术部部长王玉峰建议,要提高和细化我国变压吸附的行业标准,提高吸附剂性能,加强工艺和装备技术的开发以及应用专业技术开发,进而提升我国变压吸附设备技术水平。