覃念 芶文涵 陈科
“在实现‘双碳’目标进程中，炼油与化工产业依然是支柱产业。”近日，在四川成都召开的中国化工学会第一届分子辨识分离工程大会上，中国工程院院士、中国石油化工集团有限公司科技委资深委员曹湘洪带来这样一组数据，到2035年，我国汽油消费量仍将达到12585万吨，而作为工业领域二氧化碳排放大户之一，我国炼化行业在2020年碳排放量就高达4.71亿吨，“因此炼油与化工企业必须转变思路，从效益导向转为节能低碳导向。”
炼化行业转型的关键何在？日前，相关专家进行解读。
(资料图片仅供参考)
会议现场。受访者供图
转型有“招”
分离过程是指在化学工程中将一些物质的混合物转化为两个或多个不同的产物，其在石油化工、有机化工、精细化工等行业的生产过程中是最关键的单元之一，也是炼化行业中产品提纯及节能减排的重要手段。
2022年9月，由西南化工研究设计院有限公司（以下简称西南院）提供关键分离技术的全球最大煤制氢变压吸附装置在陕西榆林投入运行，该装置每年将增产氢气1.28亿方，减少二氧化碳排放约22万吨；11月，由西南院提供核心低温吸附纯化工艺的中石化重庆LNG工厂氦气提纯项目一次开车成功，该项目可年产99.999%高纯氦气20吨以上……这些成绩都表明持续推进分离技术升级正恰逢其时。
然而随着应用越来越广、设备规模越来越大、节能降碳要求越来越严格，分离技术的创新难度也越来越高。中国工程院院士、浙江大学化学工程与生物工程学院教授任其龙说，当前学界对分离新材料和重要分离对象均保持着较大关注度，“学界已围绕聚合物或树脂、有机膜等新材料开展了大量研究，同时氢气分离、特种气体分离、天然气净化等典型分离对象也引发了较多关注。”
相关专家一致认为，发展以分子间相互作用、精准调控和高效化工分离材料创新研制为核心，涵盖吸附、膜分离、萃取等多类工艺流程的分子辨识分离工程，对传统炼化行业的转型升级具有重要意义。
“双赢”有“道”
在分离技术创新过程中，变压吸附分离技术脱颖而出。“目前在规模化气体分离提纯项目中，该项技术占据了多数应用场景。”西南院党委书记、总经理陈健说，相较于深冷分离技术、膜分离技术等，该技术对原料气的适应性更广，可实现产品纯度高、能耗低“双赢”。
以氢气为例，陈健说，使用变压吸附分离技术能将氢气回收率提升到90%以上，氢气纯度也能提升到99.9%以上，可以适应多种复杂组分，且能耗更低，这是其他技术难以达到的，因此当前变压吸附分离技术的重要用途之一便是大规模氢气分离提纯，以满足我国千万吨级炼油化工、百万吨级煤化工产业的发展需要。
据悉，变压吸附系统工程技术研究主要包含5个重要环节，分别是吸附材料研究、工艺技术开发、智能控制技术开发、程序控制阀研制和大型吸附器结构设计。“每个环节的技术进步都对整个变压吸附气体分离技术有着非常重要影响。”陈健说，西南院在上述5个方面都开展了长期探索，使我国的变压吸附分离技术整体达到世界一流水平。
谈到变压吸附分离技术的前景，陈健表示，除开氢气的分离提纯、工业副产气的资源化利用等，在天然气中提取氦气也是未来值得关注的领域。2022年12月，由西南院提供常温氦气提取技术的中石油塔里木油田天然气提氦项目一次开车成功，该项目可年产纯度达99.999%的氦气30吨。陈健认为，持续拓宽变压吸附分离技术的应用领域，将有力助推碳减排、碳中和目标的实现。
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