知行于心 創新于行
——記西南化工研究設計院有限公司黨委書記、總經理陳健

■ 本刊記者 劉紅偉

本刊特約通訊員 ，姬存民

2021年7月22日，在位于文萊達魯薩蘭國大摩拉島上的恒逸文萊每年2000萬噸煉化一體化項目一期園區內，裝置技術人員正在對一套特大型變壓吸附提純氫氣裝置進行日常“體檢”，目前該裝置已正常運行640天。

該裝置是迄今中國出口海外最大的變壓吸附裝置，也是迄今成功投運的擁有完全自主知識產權的最大規模的變壓吸附裝置。該裝置能有效提高氫氣回收率，減少原料氣消耗，降低能耗和二氧化碳排放，對助力實現碳達峰、碳中和（以下簡稱“雙碳”）目標具有重大意義。

該裝置何以“稱雄”這一“一帶一路”重點工程和中國—文萊兩國重點合作項目？本文的主人公功不可沒。他就是陳健，西南化工研究設計院有限公司（以下簡稱“西南化工”）黨委書記、總經理，工業排放氣綜合利用國家重點實驗室主任，中國化工學會會士，“2019年度侯德榜化工科學技術成就獎”獲得者……

壹

陳健，是一名不折不扣的技術專家。

1989年，成都科技大學（現四川大學）無機化工專業碩士畢業的陳健，進入西南化工工作。他從基礎實驗研究做起，致力于變壓吸附（PSA）氣體分離技術研究、工程開發、成果轉化與推廣等，這一干就是30多年。

PSA技術是一項高效、節能的氣體凈化與分離技術，廣泛應用于化工、鋼鐵、軍工、環保等國民經濟支柱行業。然而，在上世紀90年代前，我國大型PSA提氫裝置需全部依賴進口。

陳健深知：關鍵技術設備仰仗進口，必將受制于人。于是，他帶領研發團隊，在前期研究的基礎上，開展科學、系統的實驗研究，中試開發和工程化實踐，只為改變關鍵技術被國外“卡脖子”的局面。

功夫不負有心人，他們相繼攻克了高效吸附工藝、吸附劑級配、系統集成及智能化控制等一系列核心技術，創新解決了均壓過程精準控制、高性能程控閥、大型吸附器氣流分布等工程難題，形成了大型化PSA系統成套技術。

他們率先提出帶兩個順放罐的變壓吸附工藝，成功將吸附劑分周期從90秒縮短到60秒以內，大幅降低了投資，保證了裝置的穩定性和可靠性，成為變壓吸附裝置大型化的重要節點；他們結合“一種高效變壓吸附氣體分離方法”，進一步將吸附劑分周期從60秒縮短到45秒以內，更進一步降低了裝置投資，解決了大型化變壓吸附裝置投資高的難題。

在此基礎上，陳健帶領團隊又開發了多次順放交錯沖洗變壓吸附工藝。該工藝與國外“一沖多”的混合沖洗工藝相比，具有沖洗再生過程不偏流、整體再生效果一致性好的優勢，氫氣回收率提高可2%～5%。

在不斷進行技術創新和優化的同時，陳健帶領團隊還從工程設計上解決了多項大型PSA工藝難題。

針對均壓過程氣體流速無法精確控制，吸附劑出現流化對程控閥密封面的損壞，避免床層內氣流偏流問題，他們開發了“小閥門+大管道”設計方案，減小閥門通徑，控制均壓過程，消除均壓過程不可控對閥門的影響，提高閥門運行可靠性；采用“小閥門+大管道”設計方案，配管模擬計算均壓時間與現場實際運行數據高度吻合，誤差在±1秒之內。

此外，他們還開發了大型化PSA設備和管道單層操作平臺、雙層操作平臺和多層操作平臺等幾種布置方案，解決變壓吸附提氫裝置大型化后占地大的難題。其中，多層布置占地面積最少，比二層平臺布置方案面積減少72%，比單層平臺布置方案面積減少140%。目前，采用該技術，已在上海石化、惠州石化、四川石化、泉州石化等25家千萬噸級大型煉化企業相繼建成39套大型PSA提氫裝置。

2008年，西南化工在神華100萬噸/年煤直接液化項目中，建成28萬標立方/小時煤制氫PSA裝置。該裝置運行至今，產品氫氣達到99.9%以上，雜質要求CO+CO2小于10ppm，操作壓力達到3.2兆帕，裝置產品氫氣收率達到90%以上，至今仍保持著最大規模煤制氫PSA裝置世界紀錄。

隨后，西南化工又先后在神華寧煤400萬噸煤間接液化等項目中，建成18套大型煤制氫PSA裝置，使我國大型化PSA技術裝置全面實現國產化。

2019年，西南化工在恒逸文萊煉化一體化項目中建成的19萬標立方/小時特大型PSA裝置正式投產，這是我國大型化PSA技術首次走出國門。

貳

煉廠催化干氣、焦化干氣中富含乙烯、乙烷等重要資源，因分離困難，其長期被用作燃料。針對這一資源浪費現狀，陳健組織團隊開展了從復雜煉廠副產氣中分離回收乙烯、乙烷的技術研發。

韓國鮮都化學（株）食品級CO裝置

韓國東光化學公司食品級CO裝置

香港中華煤氣公司8000標立方/小時垃圾填埋氣回收甲烷裝置

神華鄂爾多斯100萬噸/年煤直接液化制油項目28萬標立方/小時PSA制氫裝置

他首次提出兩段PSA+凈化提濃乙烯新工藝，實現了乙烯、乙烷與H2、N2、CH4等組分的有效分離，并深度脫除S、NOx、As、O2等雜質，研制出了乙烯和乙烷動態吸附量大、壽命長的專有吸附劑和高選擇性、高活性的脫氧劑，形成煉廠副產氣乙烯資源回收成套技術。與同類技術相比，該技術減少投資約20%、降低能耗約40%。目前，采用該技術已建成10余套工業裝置，實現年新增利潤約10億元。該成果獲得2008年國家科技進步二等獎。

在中石化北京燕山分公司20萬噸/年催化裂化干氣回收乙烯資源項目，采用西南化工專利技術，從原來作為燃料的催化裂化干氣回收乙烯、乙烷等優質乙烯原料。裝置經過運行考核，富乙烯氣純度和回收率均達到合同規定指標。工程實施后至今已經運行12年，回收優質乙烯原料數十萬噸。

在中石化鎮海煉化18萬噸/年焦化干氣回收乙烯資源項目，采用變壓吸附氣體分離技術，從焦化干氣中提濃回收富乙烷產品用作乙烯裂解爐的優質裂解原料。工程實施后，每年可生產富乙烷優質裂解原料9.68萬噸。

在中國石油四川石化股份公司18萬噸/年回收乙烯資源項目，采用變壓吸附氣體分離和凈化技術，將催化裂化干氣和催化重整尾氣經變壓吸附提濃并脫硫、脫氧凈化，獲得滿足乙烯裝置要求的優質原料，有效提高了乙烯裝置產量，降低了乙烯生產能耗。

陳健不僅關注副產氣的分離回收，而且關注副產氣的深度凈化和利用。針對我國工業副產氣種類多，組成復雜、量大面廣、污染及資源浪費等問題，陳健牽頭創建工業排放氣綜合利用國家重點實驗室，率先開展工業副產氣深度凈化及利用研究開發，形成了以“吸附+催化”為核心的工業副產氣深度凈化及資源化利用成套技術。

“吸附+催化”，顧名思義，是一種復合工藝技術路線。為實現兩種技術的有機融合，陳健和他的團隊可謂是花費了不少心血。

他發明了變溫吸附（TSA）脫除S、P雜質的新方法，開發出工業副產氣分離提純CO系統技術；率先提出變溫吸附—變壓吸附耦合工藝技術，形成垃圾填埋氣回收甲烷成套技術；開發高效PVC尾氣回收氯乙烯新技術，實現超低排放；率先開發焦爐煤氣綜合利用技術，實現焦爐煤氣資源化綜合利用。

河北中翔能源有限公司12萬標立方/小時焦爐氣甲烷化制LNG裝置

北京冬奧會氫氣新能源保供項目：中石化北京燕山分公司2000標立方/小時氫提純系統

神華寧煤間接液化大型PSA氫氣提純裝置

目前，以“吸附+催化”為核心的模塊化系列成套工業化技術，已在多個項目中得到應用，并取得了良好的經濟效益和社會效益。

在河北中翔能源有限公司12萬標立方/小時焦爐煤氣制LNG及富氫尾氣制液氨項目，采用焦爐煤氣及轉爐煤氣凈化、甲烷化、深冷分離、低壓合成氨等技術，建成了目前世界最大的單系列焦爐煤氣甲烷化制LNG裝置。

香港中華煤氣公司8000標立方/小時垃圾填埋氣回收甲烷項目，是香港大型節能減排環保項目之一。相關運行數據表明：填埋氣提濃甲烷裝置達到設計要求，產品濃度和收率均達到設計指標。在同類型裝置中，該裝置規模亞洲最大，是變壓吸附成套技術在香港填埋場應用的又一成功案例。

叁

2020年底召開的中央經濟工作會議，首次將“做好碳達峰、碳中和工作”列為年度重點任務之一。

此前，習近平主席多次在聯合國大會等重大國際場合強調，中國將采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。這是迄今為止世界各國中，作出的最大的減少全球變暖預期的氣候承諾。

其實，早在成立之初，西南化工即致力于碳一化工的研發與工程轉化，在CO2捕集及利用方面擁有豐富的技術和工程實踐經驗。近年來，陳健帶領團隊梳理整合已有的碳減排、利用技術，對已有裝置進行充分評估，對在研項目進行碳減排評估，積極推進多項節能降耗、碳減排技術實現工業化應用。他本人于2010年參加了神華煤制油項目的CCS項目，對碳減排同樣有著豐富的經驗和積累。

近年來，在陳健的帶領下，西南化工在碳捕集、利用方面，取得了不俗的成績：華東能源環保科技有限公司3×15萬噸/年食品級液體CO2裝置、河南心連心集團有限公司20萬標立方/小時脫碳及回收CO2裝置、山西瑞光熱電有限責任公司煙道氣回收食品級液體CO2裝置等，均采用了西南化工先進的PSA法CO2捕集技術。

中海石油建韜化工5.9億標立方/年天然氣補CO制甲醇裝置

因技術先進、裝置操作簡單、能耗低，西南化工的CO2捕集技術還成功出口海外，先后在韓國東光化學公司、韓國鮮都化學（株）建成了兩套食品級CO2裝置，西南化工的CO2捕集及利用技術達到了國際先進水平。

其中，采用西南化工CO2利用技術建成的中海石油建韜化工5.9億標立方/年天然氣補CO2制甲醇裝置，每年利用4.9億標立方含CO2天然氣（7%），減排2.6萬噸CO2；建成的河北中翔能源有限公司12萬標立方/小時焦爐氣甲烷化制LNG裝置，每年約減排減排80萬噸CO2。

氫是零碳能源，其能量密度是汽油的2 ～3倍，是實現“雙碳”目標的重要媒介。當前，全球氫能發展勢頭強勁，占全球GDP約52%的27個國家中，16個已經制定全面的國家氫能戰略，還有11個國家正在制定國家氫能戰略。

據相關資料顯示：截至目前，已有超過三分之一的央企已經在制定包括制氫、儲氫、加氫、用氫等全產業鏈布局，取得了一批技術研發和示范應用成果。這些數據引發了包括陳健在內的不少人的關注。為此，在創建大型化PSA系統工程技術體系、填補國內大型PSA制氫技術空白的同時，陳健帶領團隊整合已有技術，開發復雜氣源特定微量雜質定向脫除技術，攻克氫氣純化技術難題，以支撐氫能行業尤其是燃料電池用氫氣的發展。

目前，該技術已成功應用于北京冬奧會氫氣新能源保供項目——中石化北京燕山分公司2000標立方/小時氫提純工程。該項目是中國石化與北京冬奧會奧組委官方戰略合作項目，旨在為北京冬奧會提供綠色清潔能源。

此外，陳健還帶領團隊積極布局化石能源制氫、氨制氫、甲醇制氫、工業副產氣制氫及可再生能源制氫的技術開發與優化，承擔了國家重點研發計劃“燃料電池車用氫氣純化關鍵技術與設備研究”，在推動氫氣終端應用方面取得了較大的技術創新，用實際行動助力“雙碳”目標的早日實現。

肆

陳健不僅關注氫氣提純技術的本土化，還關注其國際化。

2017年4月，由國際標準化組織（IS0）氫能技術標準化技術委員會第17工作組負責研制、西南化工為主要牽頭單位編寫的國際標準——《變壓吸附提純分離氫系統安全要求》，經ISO全球公示后，正式發布成為國際技術規范。該技術規范是我國負責制定的首個氫能技術領域國際標準，規范的出臺標志我國在氫能技術領域國際標準化工作的重要突破。

氫氣提純是變壓吸附技術應用中最廣泛、最成熟的領域，這一標準規范的發布將促使世界各國對該技術的安全規范達成一致，打破相關貿易壁壘、促進其國際應用和推廣，提升我國變壓吸附提氫裝備的產品質量、市場競爭力、國際影響力，為該產業的成果更多更好地走向世界、融入全球產業鏈奠定堅實基礎。

青海鹽湖鎂業有限公司2×7萬標立方/小時焦爐煤氣制氫項目

該國際技術規范何以由西南化工牽頭編寫？這與陳健和他的團隊的不懈努力密不可分。

30多年來，他帶領團隊在國內首先開展變壓吸附提氫技術的研究和工程開發，相關技術已達到國際先進水平，并在國內外建成了千余套變壓吸附分離提純氫氣裝置。在他的帶領和推動下，如今西南化工形成了“應用基礎研究—工程化開發—工程設計與總承包—成果轉化與推廣”系統化創新工程鏈，擁有“工業排放氣綜合利用國家重點實驗室”“國家碳—化學工程技術研究中心”“國家變壓吸附氣體分離技術研究推廣中心”“全國天然氣化工與碳一化工信息中心”等創新平臺，實現了老技術的傳承與不斷優化升級，新技術的拓展與不斷開發應用……這些都為西南化工永立行業潮頭奠定了堅實基礎。

一花獨放不是春，百花齊放春滿園。陳健十分注重人才梯隊建設，帶領的PSA技術團隊相繼有100余名各專業技術人才成為我國吸附分離領域的主力軍，其中，2人獲得國務院特殊津貼、18人被評為教授級高工，為我國PSA技術發展和產業化作出了重要貢獻。

陳健還十分注重科研管理，在西南化工推行復合科研創新體系（部分科研人員專注于基礎研究，部分科研人員著力于工業轉化研究），形成了“轉化一批、開發一批、儲備一批”的研發模式。同時，他要求嚴控開題立項，緊緊圍繞“雙碳”、節能減排等能源、化工、冶金等行業急需解決的難題進行開發。

“科技工作者要樹立崇高遠大的理想，面向國家技術革新，善于總結發現，致力解決科技創新的‘卡脖子’問題，更好地為國家建設服務。”陳健常以這樣的箴言與同仁、團隊成員共勉。桌上的每一幅工作圖紙，書柜中的每一項專利、每一篇論文、每一部專著等，都凝結著他的青春與汗水，銘刻了他對化工事業的熱愛與堅守。

而陳健也獲得了國家各個層面的榮譽和肯定——先后獲得國家科技進步一等獎1項、二等獎2項，四川省科技進步一等獎2項、三等獎1項，中石化科技進步一等獎1項，獲得國務院政府特殊津貼、四川省學術和技術帶頭人、四川省有突出貢獻專家、四川省天府創新領軍人才、侯德榜化工科學技術成就獎等榮譽，2020年當選中國化工學會會士等。對陳健來說，這是榮耀，更是鞭策。

如今，解決“卡脖子”問題，已成為國家戰略目標。在2020年中央經濟工作會議上，習近平總書記指出：針對產業薄弱環節，實施好關鍵核心技術攻關工程，盡快解決一批“卡脖子”問題，在產業優勢領域精耕細作，搞出更多獨門絕技至關重要。持續提升創新能力，前瞻引領我國“氣體分離”與“碳一化工”的技術發展，解決“卡脖子”問題，是陳健和他團隊已經堅守多年的工作。

知行于心，創新于行。未來，陳健和他的團隊將一如既往，在解決“卡脖子”問題，在助推中國化學工業高質量前行的道路上，義無返顧，勇往直前。