近日，根据中国发明协会《中国发明协会关于2020年度“发明创新奖”评选工作的通知》（中发协字[2020]11号）文件的相关要求，现对北京北大先锋科技有限公司2020年度“发明创新奖”提名的1项“中温变压吸附H2/CO2分离技术”项目为发明创新奖(一等)进行公式。
中温变压吸附H2/CO2分离技术提出了利用固体吸附剂中温(150～450℃)变压吸附脱硫脱碳工艺，实现了以煤气化/碳氢燃料重整获取质子交换膜燃料电池用氢气，降低了气体净化能耗及成本。该技术突破了传统净化温度限制，利用弱化学吸附替代传统物理吸附，同步提升氢气分离的收率和纯度，是气体净化领域中前瞻性、先导性技术之一，具有广阔的市场前景。
该项目完成团队发展了中温气体吸附分离理论，开发了可工业化使用的新型CO2弱化学吸附剂、H2S弱化学吸附剂，获得了吸附/再生过程的工艺参数及反应器的设计方法、优化策略及放大准则，以中温变压吸附分离脱除CO2、H2S、CO等气体杂质为主要工艺模块，实现了基于煤制合成气/碳氢燃料重整气制取可供应质子交换膜燃料电池的高纯氢气。
主要创新点如下：
（1）开发了低成本、高稳定性、适用于中温区段变压吸附的固体吸附剂及其成型工艺，通过增大弱键化学吸附位点在吸附剂中的分布密度，有效提升了中温条件下CO2吸附量及选择性。
（2）发展了新型中温变压吸附分离工艺，引入了顺放与低压水蒸气/氮气冲洗、水蒸气或氮气清洗步序，实现氢气收率及纯度指标的“双高”。
（3）设计搭建了国内首台、国际领先的中温变压吸附H2/CO2分离装置，实现了该装置长时间运行。
据介绍，该项目应用于以煤制合成气及醇类重整气为原料的氢气净化及硫碳杂质定向特气网深度提纯、为PEMFC供给燃料氢气领域。在提升PEMFC寿命、降低PEMFC维修及运行成本、减少工业净化运行成本领域效益如下：
（1）使PEMFC电池堆寿命由常温PSA净化的100h提升至5000h，可节省PEMFC检修成本1～2万元/kW。
（2）据阳煤丰喜泉稷提供的净化成本数据，采用中温变压吸附比常温PSA每吨氨节省36.0元，比聚乙二醇二甲醚吸收法(NHD)降低67.0元；按某厂每年生产30万吨合成氨估算，运行成本每年相比于常温PSA(干法最优)可降低约1080万元；相比NHD(湿法最优)降低约2010万元。
文章来源：气体分离
