效力新大气法时代的气体分离领军者

　　最新修订的《大气污染防治法》被称为史上最严大气法，该法将于2016年1月1日起施行，这让治理大气污染的高招备受关注。在石油和化工行业，通过气体分离实现节能减排、资源回收、节本增效的需求也十分旺盛，这些直接惹“火”了气体分离膜产业。机遇总是垂青有准备的企业。已经扎扎实实积累了30年技术和工程应用的天邦膜技术国家工程研究中心有限责任公司(天邦公司)，受到了业界的广泛关注。

　　天邦膜作为气体分离膜国产化第一品牌、行业的领军者和排头兵，依托中科院大连化物所研发实力，以其超过30年的技术积淀，正在守卫蓝天、气体分离方面大显身手。

　　技术积淀30多年  开创中国气体膜分支

　　分离膜被列为我国战略新兴产业，在国际上也是一种新兴的分离技术。其诞生要追溯到30多年前：上世纪80年代初，美国孟山都公司成功研发了氮氢膜分离技术并应用于合成氨，但该技术被列为A级机密，不予转让。1983年，我国花费100多万美元引进了第一套氮氢膜装置，并且在短短的2～3年时间内，先后引进了近20套这种装置。

　　为何这类膜分离装置如此有吸引力?据天邦公司总经理徐徜徉介绍，与传统的分离技术如深冷精馏、变压吸附相比，膜分离技术具有能耗低、分离过程无相变、投资省、运行稳定、不产生二次污染等优点，且易于实现规模放大，易与其他技术集成耦合，因此自商业化后快速获得应用。

　　但随后几年，这些氮氢膜装置因寿命原因开始面临更换。考虑到我国现实的工业需求，在中科院的支持下，我国著名化学工程专家、中科院大连化物所朱葆琳教授带领科研团队，经过“六五”和“七五”国家重大科技攻关，克服重重困难，历经近10年探索与钻研，终于完成了氮氢膜分离器的研制和开发课题，并成功应用于合成氨工业流程中，一举填补了我国在这一技术领域的空白。由此，我国终于拥有了气体分离膜民族产业。中科院大连化物所成为中国气体膜分离技术奠基者和开创者，并一直致力于气体分离膜技术的改进和提升。

　　1993年，大连化物所成立大连膜工程研究发展中心; 1998年，原国家计委批准以中科院大连化物所为依托，成立膜技术国家工程研究中心;在此基础上，于2000年成立天邦公司。在持续不断的研发过程中，天邦公司依托大连化物所先后攻克了聚砜、聚酰亚胺气体分离膜、POMS有机蒸汽(VOCs)分离膜、PTFE膜等难关;同时进一步丰富膜组件形式，包括中空纤维式外压、内压、单封头式、双封头式，平板式、卷式膜、碟式膜、板框式膜，性能更好，耐压、耐温范围更宽，应用领域大幅扩大。主要科研成果荣获国家科技进步二等奖、中科院科技进步特等奖、中国专利金奖等多项国家、中科院及省部级科技奖励，拥有70余项国家专利。

　　目前，天邦公司是国内气体膜技术行业唯一一家集研究开发、规模化生产及工程化应用于一体的单位，拥有多条具有国际先进水平的现代化膜生产线，成为中国气体膜产业水平的代表，参与了多项国家、行业标准的制定。

　　中国膜工业协会首席顾问尤金德说：“分离膜作为战略新兴产业这几年得到迅速发展，气体分离膜作为一个分支，发展十分抢眼。天邦公司作为我国气体膜领军企业，在膜制造技术和应用研究方面均有突破性进展，产品性能可媲美国际水平，是我国民族工业的典型代表。”

　　国内气体膜分离技术从无到有，再到形成一个产业，是大连化物所和膜技术国家工程研究中心开创了这项事业，培育了大批膜专业人才。30多年的技术积淀，长期在膜生产技术和工艺方面进行深耕、不凡的技术底蕴，成为天邦公司坚如磐石的发展基础。

　　推广装置600多套  实现进口产品替代

　　作为膜技术国家工程研究中心，天邦公司的宗旨是发挥膜技术国家工程中心从研发成果到产业化转化的桥梁和纽带作用，以发展民族膜产业为己任，以领先的膜技术为用户提供成套分离技术解决方案。如今，天邦公司已推广应用气体膜分离装置600多套。

　　气体分离膜在石油化工行业的应用主要集中在三大方面：氢气回收、有机蒸汽(包括VOCs)回收，富氧富氮等应用。目前天邦公司是中石化、中石油、中国海油的入网供应商，也是陕西延长石油、山东恒源石化、神驰石化、江苏新海石化、河北海伟石化等企业的合作伙伴。

　　近期，山西天泽煤化工集团有限公司与天邦公司签订了第五套气体膜分离装置合同。天泽煤化工公司副总经理李慧玲说：“从2003年第一次与天邦公司合作年产18万吨合成氨·30万吨尿素开始，天邦膜产品一直表现出良好的可靠性和稳定性，装置的有效气体回收率和氢气浓度这两个关键指标满足了公司生产要求， 因此我们陆续有5套装置选择了天邦膜。”

　　像这样久经考验后亲密合作的伙伴还有很多。“我们甲醇厂的氢回收装置采用天邦膜自2008年5月投产，到现在已经平稳运行第八个年头，第一批膜还在正常使用，远远超过了设计寿命。2012年在扩能时，我们重新对国内外同类供应商进行了比选，由于使用效果良好，加之性价比优异，我们再次选择了天邦产品。”河南能源中原大化公司甲醇事业部甲醇厂厂长王建辉说。

　　气体分离膜技术的一大应用是氢回收。氢气是石油炼制过程中重要的反应原料，炼化行业普遍存在氢源紧张问题，而在加氢反应尾气中含有大量氢气，因此采用膜分离技术分离回收氢气，并加以利用有广阔的应用市场。

　　1998年，大连化物所膜中心(天邦公司前身)与安庆石化合作开发膜法加氢尾气氢回收技术项目。该项目是国产第一套炼厂气膜法氢回收项目，被列为当年中石化十大重点开发项目。在分析国外同类装置运行失败案例的基础上，天邦公司从膜组件、预处理工艺、操作规程等方面进行全面革新和完善，最终项目取得圆满成功。项目设计处理气量4000Nm3/h，原料气氢浓度约70%，经膜分离后氢浓度≥92%，氢气回收率≥90%，项目连续稳定运行超过10年。天邦公司开创的气液分离+多级过滤+加热的原料气预处理工艺，解决了引进的国外产品应用中因预处理工艺不完善而带来的“短寿”问题，成为行业内解决含可凝组分膜法气体分离的标配工艺流程，被普遍采用和推行。

　　在氢回收方面，天邦气体膜已经有口皆碑。“天邦膜应用得非常好，这么多年回收氢气一直能满足工艺要求，产品性能优异，稳定使用年限远超设计的3年，已经达到6年，在国内同类氢回收装置中保持了很好的水平。”中石化天津分公司炼油部联合五车间生产主任曹喜升告诉记者，“我们公司年产130万吨蜡油加氢装置的膜分离单元在选择膜产品时，经历了严格的筛选和论证，最后在多家中外供应商中选定了天邦公司。膜分离装置设计处理气量2.2万Nm3/h，自2009年12月投运起，实现了长期、稳定、达标运行，从低分气中回收氢气作为原料返回加氢系统，带来了十分可观的经济效益。”

　　类似的还有，中石化上海高桥分公司年产260万吨柴油加氢装置低分气，设计处理气量5000Nm3/h，回收氢浓度>93%，回收率>90%，2013年7月投运，指标均超过设计指标要求。中石化齐鲁分公司重油加氢裂化干气，设计处理气量2万Nm3/h，2007年投产运行。该公司生产技术部工程师告诉记者：“炼厂气成分比较复杂，对膜的实用性和耐受性是极大的考验。我们的重油加氢裂化干气膜分离装置，采用天邦气体膜自2007年起投产运行，一方面是为回收氢气，另一方面是平衡瓦斯管网的负荷。经过6年运行后，2013年首次换膜，因天邦膜产品的运行效果令人满意，所以我们继续采用了天邦膜产品。”

　　由于产品性能过硬，天邦膜产品已经可以替换进口膜。在中石油玉门油田炼油厂低氢瓦斯气、加氢尾气、催化尾气膜法氢回收装置，天邦膜已经实现替换进口产品。

　　最为典型的是，2015年5月7日，延长石油煤油共炼项目膜分离装置开车成功。煤油共炼开辟了一条新的煤制油工艺的路线，影响意义重大。这种煤油共炼原料中氨、硫、重烃含量高，压力高(20MPa)、膜工作压差大，工况条件比石化厂渣油加氢尾气更加苛刻。天邦公司从设备选材、预处理工艺选择、膜组件形式、操作要求等方面采取针对性措施，确保了膜分离装置安全可靠运行，膜组件经受住了考验，各项指标完全达到设计要求。该膜分离装置开创了极端苛刻条件下成功应用的先例。

　　气体分离膜的另一应用是富氮/富氧。膜法富氮技术在油田系统应用非常广泛，可用于二次/三次采油、油气井保护、钻井平台的惰气化保护等。2012年3月29日，天邦公司研发的膜法富氧局部增氧助燃技术获中国膜工业协会年度科学技术奖一等奖。其工艺核心是通过专用富氧喷嘴把高品质富氧送到产品最需要的位置，使燃料在此能充分、及时、完全地燃烧，提高热量的有效利用率，同时可以大幅降低石化企业一氧化碳、氮氧化物、粉尘、烟气等的排放量。目前已有马蹄焰窑、单元窑、浮法窑、加氢加热炉、减压加热炉、普通加热炉、热媒炉、柴油发电机等13种炉型、114台燃油窑炉使用该技术。该技术在齐鲁石化、胜利油田、辽河油田、大港石化等企业取得了良好的应用效果。

　　史上最严大气法出炉　VOCs回收有妙招

　　新大气法首次将VOCs纳入监管范围，这为VOCs治理提供了法律依据，将对VOCs治理产生很大影响。今年10月1日，VOCs排污收费试点启动，试点行业包括石油化工和包装印刷行业。

　　此前，原国家环保总局和国家质检总局联合颁布了《储油库大气污染物排放标准》、《汽油运输大气污染物排放标准》和《加油站大气污染排放标准》这3个强制性国家标准，使得大气污染物治理必须提速。

　　徐徜徉介绍说：“石化企业采用膜分离技术，使排放气中VOCs有用组分回收利用，同时也实现了对生产中VOCs的监测和治理，达到节能减排与环境保护双重目的。膜分离技术可在不大幅改变现有工艺的前提下，通过对生产过程中排放的VOCs的回收，增加企业经济效益，3~6个月可回收投资，同时降低排放，实现大气污染防治。”

　　上世纪90年代初，天邦公司开始从事VOCs等有机蒸汽分离膜的研制，并在90年代末获得成功。大连化物所膜中心开发了国内首套膜分离丙烯回收装置，1999年应用于中石油大连石化分公司有机合成厂，2000年应用于中石化金陵塑料厂，之后得到广泛推广应用。天邦公司有机蒸汽(VOCs)分离回收相关技术成果还获得中国膜工业协会技术进步一等奖。

　　有机蒸汽的回收，适用于所有的有机合成生产排放气，应用领域包括油气回收、轻烃回收、丙烯、聚乙烯、乙二醇、聚氯乙烯、有机硅等。当前轻烃回收生产形势严峻，用油田井口气轻烃回收装置的现有浅冷工艺设备集成膜分离技术，基于膜分离技术低能耗、零污染的技术特点，作为组合技术显著提高轻烃回收率，可实现C3+回收率提高10个百分点以上。

　　膜分离及其组合技术作为代表VOCs回收与排放控制的先进技术，堪称治理VOCs的妙招，在新大气法时代必将有新作为。