效力新大氣法時代的氣體分離領軍者

　　最新修訂的《大氣污染防治法》被稱為史上最嚴大氣法，該法將于2016年1月1日起施行，這讓治理大氣污染的高招備受關注。在石油和化工行業，通過氣體分離實現節能減排、資源回收、節本增效的需求也十分旺盛，這些直接惹“火”了氣體分離膜產業。機遇總是垂青有準備的企業。已經扎扎實實積累了30年技術和工程應用的天邦膜技術國家工程研究中心有限責任公司(天邦公司)，受到了業界的廣泛關注。

　　天邦膜作為氣體分離膜國產化第一品牌、行業的領軍者和排頭兵，依托中科院大連化物所研發實力，以其超過30年的技術積淀，正在守衛藍天、氣體分離方面大顯身手。

　　技術積淀30多年? 開創中國氣體膜分支

　　分離膜被列為我國戰略新興產業，在國際上也是一種新興的分離技術。其誕生要追溯到30多年前：上世紀80年代初，美國孟山都公司成功研發了氮氫膜分離技術并應用于合成氨，但該技術被列為A級機密，不予轉讓。1983年，我國花費100多萬美元引進了第一套氮氫膜裝置，并且在短短的2～3年時間內，先后引進了近20套這種裝置。

　　為何這類膜分離裝置如此有吸引力?據天邦公司總經理徐徜徉介紹，與傳統的分離技術如深冷精餾、變壓吸附相比，膜分離技術具有能耗低、分離過程無相變、投資省、運行穩定、不產生二次污染等優點，且易于實現規模放大，易與其他技術集成耦合，因此自商業化后快速獲得應用。

　　但隨后幾年，這些氮氫膜裝置因壽命原因開始面臨更換。考慮到我國現實的工業需求，在中科院的支持下，我國著名化學工程專家、中科院大連化物所朱葆琳教授帶領科研團隊，經過“六五”和“七五”國家重大科技攻關，克服重重困難，歷經近10年探索與鉆研，終于完成了氮氫膜分離器的研制和開發課題，并成功應用于合成氨工業流程中，一舉填補了我國在這一技術領域的空白。由此，我國終于擁有了氣體分離膜民族產業。中科院大連化物所成為中國氣體膜分離技術奠基者和開創者，并一直致力于氣體分離膜技術的改進和提升。

　　1993年，大連化物所成立大連膜工程研究發展中心; 1998年，原國家計委批準以中科院大連化物所為依托，成立膜技術國家工程研究中心;在此基礎上，于2000年成立天邦公司。在持續不斷的研發過程中，天邦公司依托大連化物所先后攻克了聚砜、聚酰亞胺氣體分離膜、POMS有機蒸汽(VOCs)分離膜、PTFE膜等難關;同時進一步豐富膜組件形式，包括中空纖維式外壓、內壓、單封頭式、雙封頭式，平板式、卷式膜、碟式膜、板框式膜，性能更好，耐壓、耐溫范圍更寬，應用領域大幅擴大。主要科研成果榮獲國家科技進步二等獎、中科院科技進步特等獎、中國專利金獎等多項國家、中科院及省部級科技獎勵，擁有70余項國家專利。

　　目前，天邦公司是國內氣體膜技術行業唯一一家集研究開發、規模化生產及工程化應用于一體的單位，擁有多條具有國際先進水平的現代化膜生產線，成為中國氣體膜產業水平的代表，參與了多項國家、行業標準的制定。

　　中國膜工業協會首席顧問尤金德說：“分離膜作為戰略新興產業這幾年得到迅速發展，氣體分離膜作為一個分支，發展十分搶眼。天邦公司作為我國氣體膜領軍企業，在膜制造技術和應用研究方面均有突破性進展，產品性能可媲美國際水平，是我國民族工業的典型代表。”

　　國內氣體膜分離技術從無到有，再到形成一個產業，是大連化物所和膜技術國家工程研究中心開創了這項事業，培育了大批膜專業人才。30多年的技術積淀，長期在膜生產技術和工藝方面進行深耕、不凡的技術底蘊，成為天邦公司堅如磐石的發展基礎。

　　推廣裝置600多套? 實現進口產品替代

　　作為膜技術國家工程研究中心，天邦公司的宗旨是發揮膜技術國家工程中心從研發成果到產業化轉化的橋梁和紐帶作用，以發展民族膜產業為己任，以領先的膜技術為用戶提供成套分離技術解決方案。如今，天邦公司已推廣應用氣體膜分離裝置600多套。

　　氣體分離膜在石油化工行業的應用主要集中在三大方面：氫氣回收、有機蒸汽(包括VOCs)回收，富氧富氮等應用。目前天邦公司是中石化、中石油、中國海油的入網供應商，也是陜西延長石油、山東恒源石化、神馳石化、江蘇新海石化、河北海偉石化等企業的合作伙伴。

　　近期，山西天澤煤化工集團有限公司與天邦公司簽訂了第五套氣體膜分離裝置合同。天澤煤化工公司副總經理李慧玲說：“從2003年第一次與天邦公司合作年產18萬噸合成氨·30萬噸尿素開始，天邦膜產品一直表現出良好的可靠性和穩定性，裝置的有效氣體回收率和氫氣濃度這兩個關鍵指標滿足了公司生產要求， 因此我們陸續有5套裝置選擇了天邦膜。”

　　像這樣久經考驗后親密合作的伙伴還有很多。“我們甲醇廠的氫回收裝置采用天邦膜自2008年5月投產，到現在已經平穩運行第八個年頭，第一批膜還在正常使用，遠遠超過了設計壽命。2012年在擴能時，我們重新對國內外同類供應商進行了比選，由于使用效果良好，加之性價比優異，我們再次選擇了天邦產品。”河南能源中原大化公司甲醇事業部甲醇廠廠長王建輝說。

　　氣體分離膜技術的一大應用是氫回收。氫氣是石油煉制過程中重要的反應原料，煉化行業普遍存在氫源緊張問題，而在加氫反應尾氣中含有大量氫氣，因此采用膜分離技術分離回收氫氣，并加以利用有廣闊的應用市場。

　　1998年，大連化物所膜中心(天邦公司前身)與安慶石化合作開發膜法加氫尾氣氫回收技術項目。該項目是國產第一套煉廠氣膜法氫回收項目，被列為當年中石化十大重點開發項目。在分析國外同類裝置運行失敗案例的基礎上，天邦公司從膜組件、預處理工藝、操作規程等方面進行全面革新和完善，最終項目取得圓滿成功。項目設計處理氣量4000Nm3/h，原料氣氫濃度約70%，經膜分離后氫濃度≥92%，氫氣回收率≥90%，項目連續穩定運行超過10年。天邦公司開創的氣液分離+多級過濾+加熱的原料氣預處理工藝，解決了引進的國外產品應用中因預處理工藝不完善而帶來的“短壽”問題，成為行業內解決含可凝組分膜法氣體分離的標配工藝流程，被普遍采用和推行。

　　在氫回收方面，天邦氣體膜已經有口皆碑。“天邦膜應用得非常好，這么多年回收氫氣一直能滿足工藝要求，產品性能優異，穩定使用年限遠超設計的3年，已經達到6年，在國內同類氫回收裝置中保持了很好的水平。”中石化天津分公司煉油部聯合五車間生產主任曹喜升告訴記者，“我們公司年產130萬噸蠟油加氫裝置的膜分離單元在選擇膜產品時，經歷了嚴格的篩選和論證，最后在多家中外供應商中選定了天邦公司。膜分離裝置設計處理氣量2.2萬Nm3/h，自2009年12月投運起，實現了長期、穩定、達標運行，從低分氣中回收氫氣作為原料返回加氫系統，帶來了十分可觀的經濟效益。”

　　類似的還有，中石化上海高橋分公司年產260萬噸柴油加氫裝置低分氣，設計處理氣量5000Nm3/h，回收氫濃度>93%，回收率>90%，2013年7月投運，指標均超過設計指標要求。中石化齊魯分公司重油加氫裂化干氣，設計處理氣量2萬Nm3/h，2007年投產運行。該公司生產技術部工程師告訴記者：“煉廠氣成分比較復雜，對膜的實用性和耐受性是極大的考驗。我們的重油加氫裂化干氣膜分離裝置，采用天邦氣體膜自2007年起投產運行，一方面是為回收氫氣，另一方面是平衡瓦斯管網的負荷。經過6年運行后，2013年首次換膜，因天邦膜產品的運行效果令人滿意，所以我們繼續采用了天邦膜產品。”

　　由于產品性能過硬，天邦膜產品已經可以替換進口膜。在中石油玉門油田煉油廠低氫瓦斯氣、加氫尾氣、催化尾氣膜法氫回收裝置，天邦膜已經實現替換進口產品。

　　最為典型的是，2015年5月7日，延長石油煤油共煉項目膜分離裝置開車成功。煤油共煉開辟了一條新的煤制油工藝的路線，影響意義重大。這種煤油共煉原料中氨、硫、重烴含量高，壓力高(20MPa)、膜工作壓差大，工況條件比石化廠渣油加氫尾氣更加苛刻。天邦公司從設備選材、預處理工藝選擇、膜組件形式、操作要求等方面采取針對性措施，確保了膜分離裝置安全可靠運行，膜組件經受住了考驗，各項指標完全達到設計要求。該膜分離裝置開創了極端苛刻條件下成功應用的先例。

　　氣體分離膜的另一應用是富氮/富氧。膜法富氮技術在油田系統應用非常廣泛，可用于二次/三次采油、油氣井保護、鉆井平臺的惰氣化保護等。2012年3月29日，天邦公司研發的膜法富氧局部增氧助燃技術獲中國膜工業協會年度科學技術獎一等獎。其工藝核心是通過專用富氧噴嘴把高品質富氧送到產品最需要的位置，使燃料在此能充分、及時、完全地燃燒，提高熱量的有效利用率，同時可以大幅降低石化企業一氧化碳、氮氧化物、粉塵、煙氣等的排放量。目前已有馬蹄焰窯、單元窯、浮法窯、加氫加熱爐、減壓加熱爐、普通加熱爐、熱媒爐、柴油發電機等13種爐型、114臺燃油窯爐使用該技術。該技術在齊魯石化、勝利油田、遼河油田、大港石化等企業取得了良好的應用效果。

　　史上最嚴大氣法出爐　VOCs回收有妙招

　　新大氣法首次將VOCs納入監管范圍，這為VOCs治理提供了法律依據，將對VOCs治理產生很大影響。今年10月1日，VOCs排污收費試點啟動，試點行業包括石油化工和包裝印刷行業。

　　此前，原國家環保總局和國家質檢總局聯合頒布了《儲油庫大氣污染物排放標準》、《汽油運輸大氣污染物排放標準》和《加油站大氣污染排放標準》這3個強制性國家標準，使得大氣污染物治理必須提速。

　　徐徜徉介紹說：“石化企業采用膜分離技術，使排放氣中VOCs有用組分回收利用，同時也實現了對生產中VOCs的監測和治理，達到節能減排與環境保護雙重目的。膜分離技術可在不大幅改變現有工藝的前提下，通過對生產過程中排放的VOCs的回收，增加企業經濟效益，3~6個月可回收投資，同時降低排放，實現大氣污染防治。”

　　上世紀90年代初，天邦公司開始從事VOCs等有機蒸汽分離膜的研制，并在90年代末獲得成功。大連化物所膜中心開發了國內首套膜分離丙烯回收裝置，1999年應用于中石油大連石化分公司有機合成廠，2000年應用于中石化金陵塑料廠，之后得到廣泛推廣應用。天邦公司有機蒸汽(VOCs)分離回收相關技術成果還獲得中國膜工業協會技術進步一等獎。

　　有機蒸汽的回收，適用于所有的有機合成生產排放氣，應用領域包括油氣回收、輕烴回收、丙烯、聚乙烯、乙二醇、聚氯乙烯、有機硅等。當前輕烴回收生產形勢嚴峻，用油田井口氣輕烴回收裝置的現有淺冷工藝設備集成膜分離技術，基于膜分離技術低能耗、零污染的技術特點，作為組合技術顯著提高輕烴回收率，可實現C3+回收率提高10個百分點以上。

　　膜分離及其組合技術作為代表VOCs回收與排放控制的先進技術，堪稱治理VOCs的妙招，在新大氣法時代必將有新作為。