【化工装备十年大发展】2313-2025西南院变压吸附法回收利用工业副产气技术已推广至1000余套

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实现工业副产气资源化利用——记西南院变压吸附法回收利用工业副产气技术

  2025年04月23日

　　近日，西南化工研究设计院有限公司(以下简称西南院)自主研发的“变压吸附法回收利用工业副产气技术”成功入选工业和信息化部公布的第一批先进适用技术名单。该技术解决了大规模气体分离提纯中的关键工艺、吸附材料、关键设备和控制技术等方面难题，实现工业副产气深度净化、高效提纯与资源化利用，助力国家实现“双碳”目标。

　　钢铁生产等流程工业每年会产生大量的工业副产气，其直接排放或燃烧排放都会造成资源浪费与大气污染。受技术水平限制，相当一部分工业副产气未被回收利用，其中的温室气体、有害组分也未得到有效处理。因此，开发高效率、高精度、低能耗的工业副产气深度净化与高效提纯技术至关重要。

　　20世纪80年代初，西南院开发的第一代变压吸附技术在小型化肥厂成功应用，并获得国家科技进步一等奖。此后，西南院继续加大科研力度，变压吸附技术已更新至第六代，形成了具有自主知识产权的变压吸附法回收利用工业副产气技术。

　　该技术实现了多项首创：如对比国外公司45秒“一冲多”技术，首创45秒“双罐顺放—交错冲洗”变压吸附工艺技术，大幅缩短变压吸附周期，减小设备尺寸，突破变压吸附规模增大后吸附剂用量大、产品回收率偏低的瓶颈，提升吸附剂利用效率和产品回收率;首创6.0兆帕高压吸附技术，适应高压煤气化提氢需求;首创工业副产气特征杂质“吸附—催化”深度净化技术，解决工业副产气复杂工况下的杂质净化难题。

　　目前，该技术已推广至1000余套氢气提纯、轻烃回收、一氧化碳提纯、甲烷回收和二氧化碳捕集的变压吸附回收工业副产气装置，装置运行能耗低、投资小，智能化水平高，具有广阔的市场前景。

　　自20世纪70年代以来，西南院一直致力于气体净化与分离、化工催化及技术研发与推广，在典型工业副产气净化提纯及资源化利用关键技术领域进行了大量创新，实现了炼厂气、黄磷尾气、转炉煤气等典型工业副产气的特征杂质定向脱除和有效成分浓缩再利用制备碳一化学产品，并成功走向工业化应用。此次入选的变压吸附法回收利用工业副产气技术也曾获2022年度中国石油和化学工业联合会科技进步一等奖。

针对石化行业富氢混合气（如重整尾气、催化干气、加氢尾气等）中烃类组份多且含有C5+等高碳烃的特点，经过大量的实验研究，获得了一步除去氢气以外杂质的专用吸附剂，且该吸附剂的吸附容量大、传质阻力小、再生性能好，可提高PSA操作过程的切换频率，缩短操作分周期时间，提高吸附剂利用率，并省去传统的TSA预处理工序，提高了单位吸附剂的原料气处理能力和氢气的收率，简化了流程，降低了装置的投资。



   这些技术进步使PSA技术在炼厂氢气分离回收中应用越来越多。



   由于吸附剂进步，并配合再生效果好的交错冲洗等工艺技术，PSA装置处理原料气的种类大大增加。



   随着我国石化工业的快速发展和氢气供应量不足，PSA装置除了从变换气中提纯氢气外，也能从催化干气、重整尾气、加氢尾气、中变气、苯乙烯尾气中提纯氢气。



   随着吸附剂及工艺技术的进步，与传统的工艺相比，通过合理的均压次数及采用抽空工艺可大大提高氢气回收率。



   目前PSA装置的氢气回收率可达95％。炼油厂组成复杂且氢气含量较低（氢含量为25～45％）的催化干气，采用抽空工艺，其产品氢气收率可达87～90％，而中变气在常压冲洗工艺条件下氢气收率也可达90％以上。



   由于吸附器气流分布、程控阀、控制系统的快速发展，科研人员开发了PSA装置故障自诊断系统及对故障程控阀实现在线维修的时序切换系统。逐步发展为8、10、12、14塔等大型化PSA制氢工业装置，石化领域内单套PSA装置产氢能力已达200000Nm³/h。

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(出处: 海川化工论坛)

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