變壓吸附設(shè)備“火”起來，國產(chǎn)技術(shù)大放異彩

    6月21-22日，由中國通用機(jī)械工業(yè)協(xié)會氣體分離設(shè)備分會、全國天燃?xì)饣づc碳一化工信息中心變壓吸附網(wǎng)主辦的2019變壓吸附產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會在山西省太原市舉行。來自國內(nèi)科研院校、行業(yè)協(xié)會、設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)及用戶企業(yè)等的100余位代表參加會議。

    會議指出，變壓吸附(PSA)是氣體分離領(lǐng)域最重要的技術(shù)之一，一直支撐著石化、煤炭、鋼鐵等眾多工業(yè)領(lǐng)域的高速發(fā)展。當(dāng)前，我國工業(yè)領(lǐng)域環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格、循環(huán)經(jīng)濟(jì)備受推崇、產(chǎn)品精細(xì)化水平不斷提升，這對氣體分離的種類、純度、氣流量、設(shè)備規(guī)模等提出了更高要求，也為變壓吸附技術(shù)帶來了新的市場機(jī)遇。國產(chǎn)變壓吸附設(shè)備企業(yè)在這場機(jī)遇與挑戰(zhàn)的博弈中，一邊趁風(fēng)引火，把握現(xiàn)在，一邊挖潛問道，籌謀未來。

國產(chǎn)技術(shù)大放異彩

     隨著我國冶金、石化、煤化工等重工業(yè)的發(fā)展，氣體分離設(shè)備行業(yè)近年來達(dá)到了歷史最好的發(fā)展階段。據(jù)不完全統(tǒng)計，2018年空分設(shè)備市場中，常溫的變壓吸附氣體分離設(shè)備市場的火熱程度不亞于低溫空分設(shè)備。其中，變壓吸附制氧設(shè)備生產(chǎn)廠商設(shè)備量和銷售量同比增加50%以上，多家企業(yè)的變壓吸附設(shè)備生產(chǎn)量處于歷史高位，且產(chǎn)品明顯呈大型化趨勢;變壓吸附制氮設(shè)備平均增長30%以上;變壓吸附制氫設(shè)備增長更為迅猛，同比增長達(dá)到翻一番的水平。因此，去年以來我國變壓吸附設(shè)備行業(yè)普遍火熱，且這一火熱市場有望持續(xù)，助推變壓吸附產(chǎn)業(yè)更大發(fā)展。

     在變壓吸附設(shè)備大型化發(fā)展方面，我國目前已達(dá)到了先進(jìn)水平，其中一批重大裝備和技術(shù)不僅填補(bǔ)國內(nèi)不足，還創(chuàng)全球之最。特別是隨著國內(nèi)超大型煉化和煤化工項(xiàng)目的建設(shè)，10萬立方米等級以上的成套空分裝置應(yīng)用也日趨成熟。

     目前變壓吸附提純氫氣技術(shù)是變壓吸附廣泛、成熟、市場較大的應(yīng)用方向。從我國在建的恒力石化2000萬噸/年煉化一體化項(xiàng)目、浙江石化4000萬噸/年煉化一體化項(xiàng)目、盛虹石化1600萬噸/年煉化一體化項(xiàng)目等來看，其中使用的變壓吸附提純裝置規(guī)模正不斷提升。如恒力石化PSA提氫裝置規(guī)模達(dá)120萬Nm³/h，盛虹石化PSA提氫裝置規(guī)模達(dá)67萬Nm³/h。 

應(yīng)用拓展大有可為

     除了應(yīng)用規(guī)模最大的提氫、制氧、制氮三大方向以外，當(dāng)前變壓吸附技術(shù)應(yīng)當(dāng)拓展更多應(yīng)用領(lǐng)域，特別是結(jié)合當(dāng)前市場對環(huán)保技術(shù)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的需求，在CO、CO₂、NO_x、SO_x、VOCs等氣體分離方面發(fā)揮更大用途。

    大氣污染防治問題正受到社會各界普遍關(guān)注，這對氣體分離和凈化技術(shù)既是挑戰(zhàn)，也是機(jī)遇。變壓吸附技術(shù)已經(jīng)從單純的壓力變化，拓展到很多技術(shù)，比如磁力控制等，應(yīng)用領(lǐng)域也涉及多種大氣污染氣體。如柴油車尾氣中VOCs的凈化，主要技術(shù)就在于吸附；SO₂的凈化，過去有石灰水吸收轉(zhuǎn)化等方式，而目前課題組正在開展的活性炭吸附法，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示脫硫率可達(dá)95%以上，應(yīng)用前景非常廣闊；NO_x凈化使用的傳統(tǒng)脫硝工藝，也存在一些難以解決的問題，目前課題組正在研究使用吸附法進(jìn)行凈化后資源回收利用，有許多新的理念值得摸索。還有不少工廠排放的或者窯爐產(chǎn)生的煙氣廢氣，混合了多種氣體成分，如何利用吸附技術(shù)進(jìn)行凈化，應(yīng)用前景也非常廣闊。

    目前，有關(guān)某課題組承擔(dān)的“煙氣多污染物集并吸附脫除與資源化技術(shù)及示范”項(xiàng)目已列入“十三五”國家重點(diǎn)研發(fā)計劃。未來變壓吸附制氧裝置可能會向更大和更小兩個極端發(fā)展，一方面是工業(yè)裝置的規(guī)?；枨?，另一方面是民用化的簡易便攜需求，這些都為吸附技術(shù)和氣體設(shè)備企業(yè)提供了很大發(fā)展空間。

    此外，有專家分析了未來國內(nèi)VPSA技術(shù)發(fā)展的趨勢和市場潛力，包括開發(fā)更多更高效的功能型制氧吸附劑，提升制氧裝置的核心效率；開發(fā)更有效、簡單、創(chuàng)新的流程，提高吸附劑利用效率，降低成本；吸附塔將向更加大型化和小型集約化的兩極化發(fā)展；配套的閥門、風(fēng)機(jī)泵、電機(jī)等基礎(chǔ)工業(yè)水平提高，以適應(yīng)規(guī)模化擴(kuò)張與高能效的發(fā)展；降噪技術(shù)更成熟、更經(jīng)濟(jì)等。

智能運(yùn)營大勢所趨

    我國變壓吸附技術(shù)和設(shè)備一定要加快向智能化方向發(fā)展。當(dāng)前，林德、美國空氣產(chǎn)品公司等國際氣體行業(yè)巨頭，都在大力推行智能控制方案，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)用一套控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制全球范圍內(nèi)運(yùn)行的多臺設(shè)備，這類技術(shù)給應(yīng)用商和運(yùn)營商都提供了極大的便利，不僅節(jié)約了現(xiàn)場人力，還大大提升了設(shè)備運(yùn)行效率，所以國際巨頭在這方面有很大的技術(shù)和成本優(yōu)勢。而我國目前圍繞變壓吸附技術(shù)的研究，與人工智能、大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的結(jié)合還不夠緊密，在設(shè)備向大型化方向發(fā)展的同時，未來行業(yè)還應(yīng)更多向智能化方向努力，盡早實(shí)現(xiàn)無人化、智慧化運(yùn)營。

    對任何一個化工分離過程，控制系統(tǒng)的有效監(jiān)控都是保證穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。在吸附工藝中增加智能控制器來對工藝進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控與干預(yù)，對于保證產(chǎn)品氣的品質(zhì)具有重要意義，當(dāng)工藝存在擾動時，運(yùn)營商可以及時調(diào)節(jié)關(guān)鍵參數(shù)，使其快速恢復(fù)至最優(yōu)工況，甚至可以根據(jù)生產(chǎn)的需要進(jìn)行優(yōu)化，確保整個工藝流程始終處于高效運(yùn)行。

    隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，變壓吸附制氮技術(shù)應(yīng)用操控也必將朝著人工智能方向深入發(fā)展。傳統(tǒng)模式下，設(shè)備響應(yīng)速度慢，維護(hù)費(fèi)用高，一旦停工對用戶企業(yè)造成的損失也比較大，而智能化的遠(yuǎn)程模式下，系統(tǒng)就可以通過監(jiān)控、預(yù)測、矯正來主動反映設(shè)備工況，并通過對數(shù)據(jù)的計算優(yōu)化生產(chǎn)工藝，預(yù)定維護(hù)，減少計劃外停工。

    為支撐變壓吸附技術(shù)的進(jìn)步，相關(guān)分子篩、專用泵閥、電機(jī)、精密分析儀器等領(lǐng)域正在快速大步跟進(jìn)。

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