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北大先鋒:讓變壓吸附技術為環保賦能
信息來源:世界金屬導報      時間:2019-12-25 16:04:34


  一、創業之初,科技立足

  北京北大先鋒科技有限公司(以下簡稱北大先鋒)成立于1999年,是北京大學直屬高新技術企業,專業從事變壓吸附氣體分離技術研發和成套裝置設計制造,以及高效吸附劑和催化劑的生產。北大先鋒創立之初,立足于原北京大學化學院教授謝有暢團隊研發的高效一氧化碳銅系吸附劑的研發成果,不斷摸索實踐,從最初的單純出售吸附劑,轉變為做成套工程設備,開始了北大先鋒人在變壓吸附技術工程化的探索。

  2000年夏天,北大先鋒建成第一座變壓吸附制氧中試裝置,并首次提出了每立方米純氧電耗僅為0.35kWh的概念,明顯低于當時的國內變壓吸附制氧電耗標準0.46kWh/Nm3。2001年,北大先鋒終于接到第一個制氧訂單。在這個項目中,從傳統5A分子篩過渡到新型鋰基分子篩時,工藝運行不穩定。北大先鋒根據工程實際進行了工藝優化,針對扁平化吸附床設置氣流分布器。設備經改良優化后,順利出氧。這一優化成為其日后保證設備穩定運行的重要“武器”。

  2003年,北大先鋒迎來了第一個變壓吸附分離CO項目。當時,恰逢江蘇丹化集團要從半水煤氣中提純CO,其原料氣中氮氣成分高,使用5A分子篩產品,CO回收率不到60%,產品純度無法保證。經過多方考察,北大先鋒的變壓吸附分離CO技術得到對方認可。從此,北大先鋒開啟了制氧業務和CO分離業務雙軌向前的新征程。

  憑借強大的科研力量和雄厚的研發實力,并結合工程實踐經驗,北大先鋒在制氧和CO分離領域取得了積極成果。其變壓吸附高效分離CO技術獲得國家技術發明二等獎、變壓吸附空分制氧技術獲得教育部科學技術進步一等獎,產品技術已居國際領先水平。

  二、夯實基礎,穩步發展

  2007年,北大先鋒一舉中標上海金煤化工乙二醇配套項目,這項合同額近2億元的綜合氣體項目,包括制氧、分離CO以及制氫業務,成為其簽訂的單個合同金額最大的項目。2009年12月,項目打通全流程,產出合格產品。也就在這個月,制氧業務單個項目同樣突破了歷史規模之最——其與貴州開磷息烽合成氨有限責任公司順利簽訂40700m3/h的VPSA(真空變壓吸附)制氧項目合同。

  隨著變壓吸附制氧技術的廣泛應用,國內技術水平逐漸擁有國際競爭力,市場競爭開始加劇。該公司以提升客戶體驗為目的,優化工藝設計和服務,走差異化競爭路線。

  2012年,北大先鋒簽署了第一個供氣業務——四川省玻纖集團制氧裝置建設項目。北大先鋒瞄準了特定需求的客戶群體,專門成立供氣公司,從只賣裝置變為兼賣氣體,從而將氣流轉化為現金流。

  降低能耗是體現制氧工藝先進性的重要指標,技術工程師對降低能耗的探索幾乎到了苛求的地步。面對行業指標趨同化、競爭白熱化的存量市場,該公司成功開發出徑向床工藝,2012年11月,其與林州光遠新材科技有限公司簽訂了第一套徑向床制氧設備合同,每立方米純氧電耗只有0.29kWh,比軸向床電耗降低了20%以上。

  三、創新開拓,產業融合(鋼化聯產)

  創新精神是北大先鋒的靈魂。堅持技術創新、觀念創新是其可持續發展的不竭動力。變壓吸附技術可從富含CO的工業廢氣中分離提純CO等氣體,而CO是羰基合成的重要化工原料。與鋼鐵行業結合,將鋼廠尾氣轉化為化工產品,即為鋼化聯產。北大先鋒利用這一思路,創造了工業尾氣高附加值利用的新模式。

  2012年,北大先鋒在華菱衡鋼建設的高爐煤氣提純CO設備一次成功投產。在這個項目中,CO沒有被化工合成,而是根據鋼廠需求替代天然氣使用,鋼化聯產只實現了“前端”。2013年,北大先鋒為新疆天業集團建設了電石尾氣提純CO裝置,用于合成乙二醇,鋼化聯產只實現了“后端”。這兩個項目是鋼化聯產思路下的階段性成果,它們就像兩道曙光,投射在構建完整產業鏈的項目圖紙上。

  2017年1月,北大先鋒采用石橫特鋼轉爐煤氣為基礎原料,在石橫特鋼廠區建設了一套轉爐煤氣提純CO裝置,產品氣通過13km地下管道,源源不斷地輸送至山東阿斯德科技有限公司的甲酸生產線。該項目將原阿斯德化工和石橫特鋼的環保問題納入同一解決方案,建立鋼鐵-化工循環經濟產業鏈,真正把鋼鐵和化工鉤織在了一起。

  2018年,北大先鋒與山西立恒鋼鐵集團簽署了第二個鋼化聯產項目合同。立恒鋼鐵集團投資70多億元升級改造建設兩座1860m3高爐及配套兩座150t轉爐,以產能置換建設焦化二期170萬噸項目,新上30萬噸乙二醇聯產15萬噸LNG(液化天然氣)項目,全面推動傳統產業轉型升級。立恒鋼鐵集團將轉爐煤氣提純CO、焦爐煤氣提純H2得到的CO、H2產品,作為乙二醇合成的原料氣,實現了鋼鐵向化工的延伸。乙二醇市場價格按照7500元/噸計算,30萬噸乙二醇的產值為22.5億元,每噸鋼鐵以3800元計算,則該項目相當于擴產了60萬噸鋼鐵產能產值。

  2018年,北大先鋒“富含CO工業尾氣資源利用成套設備”入選工信部印發的《國家鼓勵發展的重大環保技術裝備目錄》,成為本次目錄入選的唯一工業尾氣資源化利用技術依托單位。2018年,其銷售總額沖破6億元大關,再次超越歷史峰值。

  在不斷擴大氣體分離業務,努力開拓節能環保領域,推動產業融合的坎坷道路上,北大先鋒人堅持科技立足、著力創新、多元化布局,所取得的寶貴經驗對鋼鐵、化工行業具有十分重要的參考意義。(路俊萍)

附:北大先鋒建設的重點項目概覽

  ◆2007年,10500Nm3/h分離一氧化碳裝置在榆林開車成功,為當時全球最大規模。

  ◆2010年,當時中國出口規模最大的8000Nm3/h吸附制氧裝置,運往贊比亞。

  ◆2015年,中標四川中科玻璃2200/93制氧項目,實現了變壓吸附制氧技術首次在玻璃瓶生產領域的應用。

  ◆2016年,與印度第一大鋼鐵公司簽約冶煉廠高爐升級改造合同,建設15000Nm3/h制氧裝置,刷新全國最大出口規模紀錄。

  ◆2017年,包頭華鼎銅業公司第四套VPSA制氧項目簽約,與北大先鋒建立了深厚的合作關系。

  ◆2018年,第一套用于電爐煉鋼的VPSA制氧設備,在四川瀘州一次開車成功。

  ◆2018年,全球首個焦爐煤氣制乙二醇項目在內蒙開工,北大先鋒配套建設PSA-CO、H2設備。

  ◆2019年,安徽昊源化工集團乙二醇項目制氫設備投運,這是北大先鋒為煤制乙二醇項目建設的第33套變壓吸附裝置,已累計參與乙二醇項目超20個。

  ◆2019年10月,北大先鋒一舉中標全國首個荒煤氣制乙二醇項目,將建設全球最大的PSA-CO裝置,這也是首例荒煤氣分離提純一氧化碳裝置。

  截至2019年,北大先鋒建設的變壓吸附氣體分離設備累計超過280套,成為世界級變壓吸附技術的專業供應商。


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