變壓吸附設備“火”起來，國產技術大放異彩

    6月21-22日，由中國通用機械工業(yè)協會氣體分離設備分會、全國天燃氣化工與碳一化工信息中心變壓吸附網主辦的2019變壓吸附產業(yè)發(fā)展大會在山西省太原市舉行。來自國內科研院校、行業(yè)協會、設備生產企業(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)是氣體分離領域最重要的技術之一，一直支撐著石化、煤炭、鋼鐵等眾多工業(yè)領域的高速發(fā)展。當前，我國工業(yè)領域環(huán)保標準日趨嚴格、循環(huán)經濟備受推崇、產品精細化水平不斷提升，這對氣體分離的種類、純度、氣流量、設備規(guī)模等提出了更高要求，也為變壓吸附技術帶來了新的市場機遇。國產變壓吸附設備企業(yè)在這場機遇與挑戰(zhàn)的博弈中，一邊趁風引火，把握現在，一邊挖潛問道，籌謀未來。

國產技術大放異彩

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

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

     目前變壓吸附提純氫氣技術是變壓吸附廣泛、成熟、市場較大的應用方向。從我國在建的恒力石化2000萬噸/年煉化一體化項目、浙江石化4000萬噸/年煉化一體化項目、盛虹石化1600萬噸/年煉化一體化項目等來看，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120萬Nm³/h，盛虹石化PSA提氫裝置規(guī)模達67萬Nm³/h。 

應用拓展大有可為

     除了應用規(guī)模最大的提氫、制氧、制氮三大方向以外，當前變壓吸附技術應當拓展更多應用領域，特別是結合當前市場對環(huán)保技術和循環(huán)經濟的需求，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注，這對氣體分離和凈化技術既是挑戰(zhàn)，也是機遇。變壓吸附技術已經從單純的壓力變化，拓展到很多技術，比如磁力控制等，應用領域也涉及多種大氣污染氣體。如柴油車尾氣中VOCs的凈化，主要技術就在于吸附；SO₂的凈化，過去有石灰水吸收轉化等方式，而目前課題組正在開展的活性炭吸附法，實驗結果顯示脫硫率可達95%以上，應用前景非常廣闊；NO_x凈化使用的傳統脫硝工藝，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生的煙氣廢氣，混合了多種氣體成分，如何利用吸附技術進行凈化，應用前景也非常廣闊。

    目前，有關某課題組承擔的“煙氣多污染物集并吸附脫除與資源化技術及示范”項目已列入“十三五”國家重點研發(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，這些都為吸附技術和氣體設備企業(yè)提供了很大發(fā)展空間。

    此外，有專家分析了未來國內VPSA技術發(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、風機泵、電機等基礎工業(yè)水平提高，以適應規(guī)?；瘮U張與高能效的發(fā)展；降噪技術更成熟、更經濟等。

智能運營大勢所趨

    我國變壓吸附技術和設備一定要加快向智能化方向發(fā)展。當前，林德、美國空氣產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，已經實現用一套控制系統遠程控制全球范圍內運行的多臺設備，這類技術給應用商和運營商都提供了極大的便利，不僅節(jié)約了現場人力，還大大提升了設備運行效率，所以國際巨頭在這方面有很大的技術和成本優(yōu)勢。而我國目前圍繞變壓吸附技術的研究，與人工智能、大數據、工業(yè)互聯網等技術的結合還不夠緊密，在設備向大型化方向發(fā)展的同時，未來行業(yè)還應更多向智能化方向努力，盡早實現無人化、智慧化運營。

    對任何一個化工分離過程，控制系統的有效監(jiān)控都是保證穩(wěn)定運行的關鍵。在吸附工藝中增加智能控制器來對工藝進行實時監(jiān)控與干預，對于保證產品氣的品質具有重要意義，當工藝存在擾動時，運營商可以及時調節(jié)關鍵參數，使其快速恢復至最優(yōu)工況，甚至可以根據生產的需要進行優(yōu)化，確保整個工藝流程始終處于高效運行。

    隨著物聯網技術的迅猛發(fā)展，變壓吸附制氮技術應用操控也必將朝著人工智能方向深入發(fā)展。傳統模式下，設備響應速度慢，維護費用高，一旦停工對用戶企業(yè)造成的損失也比較大，而智能化的遠程模式下，系統就可以通過監(jiān)控、預測、矯正來主動反映設備工況，并通過對數據的計算優(yōu)化生產工藝，預定維護，減少計劃外停工。

    為支撐變壓吸附技術的進步，相關分子篩、專用泵閥、電機、精密分析儀器等領域正在快速大步跟進。

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