低温技术应用人才赵杰的突破性技术创新助力天然气清洁能源进一步发展

随着北半球气温升高,全球能源价格再次出现波动——欧美天然气价格上涨,中国进口现货液化天然气(LNG)到岸价格也出现了上涨。近年来在全球绿色低碳、能源转型的大背景下,LNG作为兼具清洁、稳定、安全特征的化石能源,供需两旺、迅猛增长,获得了多数国家政府和能源巨头的青睐。而根据海关总署公布的数据显示,2023年中国LNG(液化天然气)进口量达7132万吨(约984亿立方米),同比增长12.6%,再次超越日本,成为全球最大LNG进口国。

天然气液化技术是制取LNG的重要技术手段之一,而对于目前中国缺少天然气资源急需进一步提升天然气制取技术效率与产品质量的情况而言,既能掌握理论基础,又能拥有实际生产经验的人才尤为重要。这样的人才既能通过理论计算对实际问题进行分析计算,又能根据现场实际情况进行变通,使我们的低温技术能够实际的解决生产中的各类问题。中国科学院理化技术研究所的赵杰正是其中之一,他是低温制取LNG这一方面的专家,他认为通过低温技术进行结合,可以回收煤化工化工中所产生的氨、烷烃、烯烃等组分,并进行低温分离提取LNG,通过低温精馏的方案使其更经济、更适用、更稳定,同时流程更加简单、便捷,能耗更低。

在LNG制取这一领域中,赵杰开发了焦炉煤气低温分离制取LNG技术、合成氨尾气低温分离制取LNG和氩气的技术和煤层气及瓦斯气低温分离制取LNG技术,实现了LNG分离制取技术的突破性进步。就焦炉煤气制取LNG这一方面举例而言,首先,我国是世界焦炭产量最大的国家,约占世界焦炭总产量的60%,产生的焦炉煤气量巨大。与此同时,剩余焦炉煤气的高效利用是困扰焦化企业多年的问题。其次,在以往的传统焦炉煤气制取LNG流程中,LNG回收率低、LNG产品质量不合格与LNG制取能耗高是影响制取效率与产品质量的几大难题。赵杰研发的焦炉煤气低温制取LNG技术能够很好地解决这些问题,其设计了低温精馏获取LNG的技术路线。其中制冷方式首次耦合了溴化锂制冷和氟利昂制冷方式,不仅巧妙地应用了富余蒸汽,还充分降低了LNG的能量消耗。低温精馏回收段采用了超低温工艺来保证甲烷回收率,保证甲烷回收率超过99%。低压精馏塔底部采用了混合冷剂再沸工艺,确保混合冷剂能够充分换热,同时采用板翅式换热器浸泡式塔底再沸的形式,确保塔底温度可控在-120℃~-130℃之间可以调节,确保了LNG的产品质量可以调节,保证LNG中氮气含量、CO含量均<0.5%。采用了氮气制冷超低温工艺、MRC工艺耦合溴化锂制冷工艺,在保证回收率的同时能充分降低能耗,电机功率能耗可以降低至0.45KW/Nm3以下,达到了国际先进水平。赵杰主持完成了世界第一套焦炉煤气甲烷化制LNG项目——内蒙古能源有限责任公司内蒙古恒坤化工有限公司1.2亿m3/年焦炉煤气制LNG项目(下图),且焦炉煤气低温分离制取LNG这项技术后续在我国广泛应用达到了约30个项目。

LNG冷箱

LNG储罐

LNG工厂一角

总而言之,LNG属于清洁能源领域是我国近年来重点支持发展的产业,具有广阔的发展前景。赵杰等研究人员对于LNG制取技术的不断探索,将持续助力中国天然气行业的发展,推动清洁能源的广泛使用,并将节能减排政策贯彻到底。