變壓吸附裝置減碳之路怎么走
日前，由中國通用機械工業協會氣體分離設備分會主辦的2021第二屆變壓吸附技術產業發展大會暨雙碳背景下吸附分離技術工業應用高峰論壇在天津召開。來自國內科研院校、行業協會、設備生產企業及用戶企業等單位的80位專家，圍繞變壓吸附設備技術減碳路線進行討論，為加快實現“雙碳”目標聚力獻智。
新需求提出新要求
中國通用機械工業協會副秘書長徐建平會上指出，變壓吸附技術(PSA)是氣體分離設備領域最重要的技術之一，支撐著石化、煤炭、鋼鐵等工業領域發展。在“雙碳”目標大背景下，石化等行業因生產環節排放工業廢氣，其綠色發展道路遇阻。這對氣體分離的種類、純度、氣流量、設備規模等提出了更高要求，也為變壓吸附技術帶來新市場機遇。
北京北大先鋒科技股份有限公司新業務部經理李延奎表示，高爐是鋼鐵廠的主要用氧源之一。鋼鐵等用戶行業需結合實際需求，充分發揮不同制氧工藝之所長，為高爐富氧擇優配置制氧設備，關注變壓吸附分離一氧化碳技術優勢，促進鋼鐵化工耦合發展，助力大幅降低碳排放。
“近年來，鋼鐵行業需求強勁，有力推動了變壓吸附制氧設備在高爐富氧領域的超大型規模應用。目前，我國最大的VPSA制氧設備制氧規模已達到62500Nm³/h，并且還將繼續擴大。”京津冀鋼鐵行業節能減排技術創新聯盟秘書長劉育松表示。
“變壓吸附技術與碳—化工技術集成，能發揮出高效分離凈化與高效催化凈化的綜合優勢。”西南化工研究設計院有限公司副總工程師李克兵介紹說，目前，西南院經過30余年的潛心研究及工程化實踐，攻克了一系列技術難題，創建并完善了具有自主知識產權的大型化變壓吸附系統技術體系，實現了對國外技術的替代和超越，并建成數十套大型變壓吸附裝置，廣泛應用于煉油化工、煤化工、氫能、工業尾氣回收利用等行業，實現了碳資源高效轉化利用并支撐碳減排。
智能化升級打開新路徑
“我們正處在數字經濟的浪潮中，人工智能、大數據、云計算給傳統的氣體分離行業帶來革命性的變化。用新一代信息技術賦能傳統裝備，實現數字化轉型、智能化發展是氣體分離行業的發展方向。”談到未來的發展愿景，北京科技大學教授劉應書特別強調了氣體分離過程裝備智能化的重要性。他認為，裝備的全面智能化升級是氣體分離過程提質增效的新路徑。
天津大學化學工程學院張東輝教授表示，對任何一個化工分離過程，確保對控制系統的有效監控是穩定運行的關鍵。在吸附工藝中增加智能控制器，對保證產品氣品質有重要意義。智能控制器的實時監控與干預工藝過程功能，可幫助人員發現運行異常時，及時調節關鍵參數，快速將工況恢復至最優，同時還可以根據生產需要進行實時的優化與控制，確保整個工藝流程處于高效運行狀態。
“變壓吸附技術的數字化，能為高端裝備加上數字化元素，更好地助力油氣行業實現節能降耗、提質增效。無論是裝備效能的提升，還是預知性維護帶來的設備長周期運行等，都將成為鋼鐵、化工等行業減排降碳的新舉措。”張東輝表示。
持續優化吸附劑性能
多位與會內人士表示，吸附劑是變壓吸附氣體分離裝置實現設計指標的核心與基礎。氣體分離行業應不斷改進和優化吸附劑生產工藝，結合實踐持續改善吸附劑性能，使吸附劑性能處于國際領先水平。
據了解，北大先鋒自主研發的高效CO吸附劑PU-1在常溫常壓下對CO的吸附量可達50ml/g以上，可用于從水煤氣、半水煤氣、合成氣以及鋼鐵廠尾氣等工業混合氣中吸附分離提純CO；高效鋰基空氣分離O?吸附劑PU-8在常溫常壓下的N?吸附量不小于22ml/g，氮氧分離系數為8~10，分別是常規制氧分子篩的2~3倍，其技術性能指標達到國際先進水平。
“要不斷發現新型結構的分子篩，并將已知結構的分子篩進行大規模生產以及工業化應用，讓其產生實際價值。”洛陽建龍微納新材料股份有限公司技術部部長王玉峰建議，要提高和細化我國變壓吸附的行業標準，提高吸附劑性能，加強工藝和裝備技術的開發以及應用專業技術開發，進而提升我國變壓吸附設備技術水平。
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