低溫技術應用人才趙傑的突破性技術創新助力天然氣清潔能源進一步發展

隨著北半球氣溫升高,全球能源價格再次出現波動——歐美天然氣價格上漲,中國進口現貨液化天然氣(LNG)到岸價格也出現了上漲。近年來在全球綠色低碳、能源轉型的大背景下,LNG作為兼具清潔、穩定、安全特徵的化石能源,供需兩旺、迅猛增長,獲得了多數國家政府和能源巨頭的青睞。而根據海關總署公佈的數據顯示,2023年中國LNG(液化天然氣)進口量達7132萬噸(約984億立方米),同比增長12.6%,再次超越日本,成為全球最大LNG進口國。

天然氣液化技術是制取LNG的重要技術手段之一,而對於目前中國缺少天然氣資源急需進一步提升天然氣制取技術效率與産品品質的情況而言,既能掌握理論基礎,又能擁有實際生産經驗的人才尤為重要。這樣的人才既能通過理論計算對實際問題進行分析計算,又能根據現場實際情況進行變通,使我們的低溫技術能夠實際的解決生産中的各類問題。中國科學院理化技術研究所的趙傑正是其中之一,他是低溫制取LNG這一方面的專家,他認為通過低溫技術進行結合,可以回收煤化工化工中所産生的氨、烷烴、烯烴等組分,並進行低溫分離提取LNG,通過低溫精餾的方案使其更經濟、更適用、更穩定,同時流程更加簡單、便捷,能耗更低。

在LNG制取這一領域中,趙傑開發了焦爐煤氣低溫分離制取LNG技術、合成氨尾氣低溫分離制取LNG和氬氣的技術和煤層氣及瓦斯氣低溫分離制取LNG技術,實現了LNG分離制取技術的突破性進步。就焦爐煤氣制取LNG這一方面舉例而言,首先,我國是世界焦炭産量最大的國家,約佔世界焦炭總産量的60%,産生的焦爐煤氣量巨大。與此同時,剩餘焦爐煤氣的高效利用是困擾焦化企業多年的問題。其次,在以往的傳統焦爐煤氣制取LNG流程中,LNG回收率低、LNG産品品質不合格與LNG制取能耗高是影響制取效率與産品品質的幾大難題。趙傑研發的焦爐煤氣低溫制取LNG技術能夠很好地解決這些問題,其設計了低溫精餾獲取LNG的技術路線。其中製冷方式首次耦合了溴化鋰製冷和氟利昂製冷方式,不僅巧妙地應用了富餘蒸汽,還充分降低了LNG的能量消耗。低溫精餾回收段採用了超低溫工藝來保證甲烷回收率,保證甲烷回收率超過99%。低壓精餾塔底部採用了混合冷劑再沸工藝,確保混合冷劑能夠充分換熱,同時採用板翅式換熱器浸泡式塔底再沸的形式,確保塔底溫度可控在-120℃~-130℃之間可以調節,確保了LNG的産品品質可以調節,保證LNG中氮氣含量、CO含量均<0.5%。採用了氮氣製冷超低溫工藝、MRC工藝耦合溴化鋰製冷工藝,在保證回收率的同時能充分降低能耗,電機功率能耗可以降低至0.45KW/Nm3以下,達到了國際先進水準。趙傑主持完成了世界第一套焦爐煤氣甲烷化制LNG項目——內蒙古能源有限責任公司內蒙古恒坤化工有限公司1.2億m3/年焦爐煤氣制LNG項目(下圖),且焦爐煤氣低溫分離制取LNG這項技術後續在我國廣泛應用達到了約30個項目。

LNG冷箱

LNG儲罐

LNG工廠一角

總而言之,LNG屬於清潔能源領域是我國近年來重點支援發展的産業,具有廣闊的發展前景。趙傑等研究人員對於LNG制取技術的不斷探索,將持續助力中國天然氣行業的發展,推動清潔能源的廣泛使用,並將節能減排政策貫徹到底。