近日，根據中國發明協會《中國發明協會關于2020年度“發明創新獎”評選工作的通知》（中發協字[2020]11號）文件的相關要求，現對北京北大先鋒科技有限公司2020年度“發明創新獎”提名的1項“中溫變壓吸附H2/CO2分離技術”項目為發明創新獎(一等)進行公式。
中溫變壓吸附H2/CO2分離技術提出了利用固體吸附劑中溫(150～450℃)變壓吸附脫硫脫碳工藝，實現了以煤氣化/碳氫燃料重整獲取質子交換膜燃料電池用氫氣，降低了氣體凈化能耗及成本。該技術突破了傳統凈化溫度限制，利用弱化學吸附替代傳統物理吸附，同步提升氫氣分離的收率和純度，是氣體凈化領域中前瞻性、先導性技術之一，具有廣闊的市場前景。
該項目完成團隊發展了中溫氣體吸附分離理論，開發了可工業化使用的新型CO2弱化學吸附劑、H2S弱化學吸附劑，獲得了吸附/再生過程的工藝參數及反應器的設計方法、優化策略及放大準則，以中溫變壓吸附分離脫除CO2、H2S、CO等氣體雜質為主要工藝模塊，實現了基于煤制合成氣/碳氫燃料重整氣制取可供應質子交換膜燃料電池的高純氫氣。
主要創新點如下：
（1）開發了低成本、高穩定性、適用于中溫區段變壓吸附的固體吸附劑及其成型工藝，通過增大弱鍵化學吸附位點在吸附劑中的分布密度，有效提升了中溫條件下CO2吸附量及選擇性。
（2）發展了新型中溫變壓吸附分離工藝，引入了順放與低壓水蒸氣/氮氣沖洗、水蒸氣或氮氣清洗步序，實現氫氣收率及純度指標的“雙高”。
（3）設計搭建了國內首臺、國際領先的中溫變壓吸附H2/CO2分離裝置，實現了該裝置長時間運行。
據介紹，該項目應用于以煤制合成氣及醇類重整氣為原料的氫氣凈化及硫碳雜質定向特氣網深度提純、為PEMFC供給燃料氫氣領域。在提升PEMFC壽命、降低PEMFC維修及運行成本、減少工業凈化運行成本領域效益如下：
（1）使PEMFC電池堆壽命由常溫PSA凈化的100h提升至5000h，可節省PEMFC檢修成本1～2萬元/kW。
（2）據陽煤豐喜泉稷提供的凈化成本數據，采用中溫變壓吸附比常溫PSA每噸氨節省36.0元，比聚乙二醇二甲醚吸收法(NHD)降低67.0元；按某廠每年生產30萬噸合成氨估算，運行成本每年相比于常溫PSA(干法最優)可降低約1080萬元；相比NHD(濕法最優)降低約2010萬元。
文章來源：氣體分離
