增效、节能、突破垄断……化工分离技术还有哪些看点？

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3月23—24日，由中国化工信息中心和北京化工大学联合主办的2023（第九届）化工分离技术大会在“泉城”济南顺利召开。来自化工分离行业的专家及与会代表从技术创新到产业赋能，对行业未来的创新发展之路进行了深入探讨。

中国化工信息中心传媒中心总经理吴军指出，分离系统是化工生产的重要过程，同时也是化工过程的能耗大户，因此分离效率的提升、能耗的降低、技术的创新将极大的赋能化工产业的高质量发展，是化学工业提升核心竞争力、解决一些我国面临的卡脖子问题的重要途径。

北京化工大学教授、传质与分离工程中心主任李群生在致辞中表示，分离是石油化工、有机化工、精细化工、生物化工、制药工业等行业的生产过程当中最重要的单元之一，是工业生产中产品提纯及节能减排的重要手段。精馏、过滤、萃取等传统的分离技术已广泛应用在化工生产的过程中。同时在循环经济和“双碳”背景下，一些新的分离技术的开发和应用越来越受到重视。近年来，一些新的分离技术有结晶分离、膜分离、离子液体萃取、变压吸附分离等逐渐应用到生产实践中，取得了可喜的成就。新型精馏塔器、高效塔内件的持续不断开发，不同分离技术的耦合，分离设备的大型化和自动化等，成为化工分离领域的研究热点。

中国科学院院士、清华大学化工系教授费维扬通过视频方式作“创新驱动，推进化工分离技术高质量发展”的报告。对于分离技术面临的机遇与挑战，费维扬指出，化工分离技术应用越来越广、分离要求越来越高、设备规模越来越大、节能降碳、减污要求越来越严格，因此迫切需要创新。而分离过程的复杂性也使科技创新的难度很高。两相宏观的非理想流动；气泡、液滴和两相界面的复杂传递现象；平衡级模型难以描述多组分传质过程而非平衡级模型比较复杂，缺乏一些必须的物性参数，工程应用比较困难。因此，加强科技创新，推进化工分离技术的高质量发展，对化工企业节能减排、实现绿色低碳和可持续发展有重要意义。

天津大学化工学院教授、精馏技术国家工程研究中心主任李鑫钢作“精馏过程节能与强化技术”报告。精馏作为流程工业关键共性技术，是不可或缺的化工分离手段。精馏能耗占全国能耗的4.5%。因此，精馏过程的节能降耗对于“双碳”控制具有重大意义。当前的研究瓶颈在于热力学效率低，共沸物系分离难，过程强化的质变难等问题。

北京化工大学教授、传质与分离工程中心主任李群生介绍了“高纯、超高纯化学品精馏关键技术及应用”。高纯/超高纯化学品是电子信息、航空航天、医疗健康等领域急需的关键高端基础化工原材料，是日趋激烈的国际贸易争端涉及的重要产品，是我国经济社会发展急需解决的重大科技问题。我国高纯、超高纯化学品需求量大且增长快。但自给率不足10%，进口依存度高达90%以上，行业发展面临受制于人的严峻形势。高纯化学品精馏面临沸点相近微量杂质的分离，纯度每提升一个等级，理论板数和能耗急剧增加，提纯难度极大，甚至无法突破。李群生团队开发出了平台性的超高纯度化学品精馏的关键技术，产品纯度、能耗度显著优于国际先进技术水平。高纯硅是芯片、集成电路等急需的原材料。该团队率先建成了3000吨/年高纯硅精馏装置，一次开车成功，产品纯度99.99999999%（10N）。

相较于传统工业分离（如精馏），膜分离是一门新兴的高效分离、提纯和净化技术。它可以实现连续分离，具有能耗低、条件温和、操作简单和选择性好等优点。其中，分子筛膜是膜分离中越来越重要的一种新型无机膜材料，其孔道结构和表面特性多样化，可以根据分子的大小、形状或极性等差异实现物质的分离，并且性质稳定，能够适应苛刻的应用环境。近三十年来，分子筛膜的制备和应用研究得到了高速发展，而在膜分离方面的应用也越来越广泛，如液体分离、气体分离、海水淡化及污水处理等。南京工业大学化学工程学院教授、南京工业大学化工学院院长顾学红介绍了分子筛膜技术与应用。分子筛膜市场推广缓慢、应用体系有限，国外仅日本和德国产业化。2011年前，我国未实现产业化。分子筛膜面临着大规模产业化难题。目前主要技术瓶颈在于膜通量偏低，膜装填密度不高以及膜应用稳定性等。今后的研究重点，一方面需要从分子筛膜自身的制备出发，继续调控分子筛膜的微观结构，提高膜的稳定性和完备性，采用高性能的分子筛膜支撑载体，改善分子筛膜的经济性和分离通量，促进分子筛膜的工业化、产业化；另一方面，针对不同分离体系的物理化学特性，分离条件（如温度、压力）、创新性的应用领域和分离机制值得积极探索，以推动分子筛膜在分离领域朝着更广阔的方向发展。

新西兰工程院院士、国际木材科学院院士庞树声通过视频连线模式作“非常规分离技术在生物质制绿色氢和二氧化碳捕集中的应用研究”报告。

西南化工研究设计院有限公司总工程师李克兵分享了“吸附分离技术研究和应用进展”。气体是工业的血液。变压吸附装置早期是一个辅助过程，现在成为一个核心主流过程，对装置长期稳定性要求很高。该技术能有效提高氢气回收率，减少原料气消耗，降低能耗和二氧化碳排放。有力支撑了炼化和现代煤化工产业提质增效、节能减排、推进绿色技术转化应用，将助力我国实现碳达峰、碳中和目标。西南化工经过30余年的潜心研究及工程实践，攻克了一系列技术难题，创建并完善了具有自主知识产权的大型化变压吸附系统技术体系，实现了对国外技术的全面替代和超越，牵头制定了PSA国际标准，引领我国PSA技术达到世界一流水平。核心技术包括：大型化PSA装置需解决的吸附剂性能提升及级配技术；大型化PSA工艺技术；大型PSA吸附塔动力学分布及分析设计；防冲刷零泄漏程控阀门设计及制造；智能化PSA控制系统技术；高压PSA系统技术。