变压吸附技术领航者
北大先锋建业20载纪实:让变压吸附技术为环保赋能
发布者:admin 2019-11-19 | 448

一、创业之初,科技立足

1988年,时为北京大学化学院教授的谢有畅,在基础研究中根据自发单层分散原理,研究开发出对一氧化碳有高选择性的铜系吸附剂。这种新型铜系吸附剂,其吸附容量和选择性大大高于文献已报道的吸附剂,获得了美国、加拿大及我国专利,被评价为已知的最好的一氧化碳吸附剂,1991年,高效一氧化碳吸附剂被评为国家级新产品。

谢有畅认为,化学是应用性很强的学科,必须将理论和实际紧密结合,才能对国家和社会产生效用价值。于是,谢有畅带领研发团队进行一氧化碳吸附剂的中试生产,在此期间,几家著名的国际气体公司关注到高效一氧化碳吸附剂,均表达了明确的合作意向,但在谈判阶段就遇到诸多问题难以合作。

谢有畅带领研发团队在吸附剂产业化的道路上拼搏了10多年之久,直到1999年,北京大学科技开发部和北大资源集团充分探讨了吸附剂研发成果,双方一拍即合,决定注资成立北京北大先锋科技极速赛车技巧。1999年10月13日,在北京大学的支持和关注下,北大先锋带着全新的变压吸附工艺,正式进军气体分离领域,历经十年磨砺,终于扬起了风帆,驶向蓝海。

实践经验证明,单纯出售吸附剂很难与用户的需求匹配,北大先锋将公司业务方向转变为做成套工程设备。这一重要决定彻底改变了公司未来的发展,也由此开始了北大先锋人在变压吸附技术工程化的探索。

在北大先锋公司的奋力推动下,首先获得气体分离市场入场券的,是变压吸附制氧技术。

2000年的夏天,北大先锋生产厂房里机器轰鸣,炎热难耐,公司利用有限的条件资源,在VPSA制氧装置的吸附塔内装填了几十吨吸附剂,反复调试后,终于建成了第一座变压吸附制氧中试装置,技术人员通过试验数据的测算,首次提出了每立方米纯氧电耗仅为0.35kwh的概念,相比于当时国内的变压吸附制氧电耗标准0.46 kwh/Nm3,差距之大,高下立判。

这套每小时产氧量50立方米的制氧设备,在当年吸引了行业专家前来参观。到场的研究人员发出这样的惊叹:50立方规模的制氧设备,竟可以做到如此小型化,这在当前是没有过的!

经过2年的蛰伏,北大先锋终于在2001年接到了第一个制氧订单。从土建到装填吸附剂,看似一切顺利的背后却暗藏着技术盲点,在设备开车3-4个小时后,由于气体的强力冲刷,吸附塔内的吸附剂颗粒床层被瞬间掀翻。北大先锋及时响应,技术负责人凌晨一点只身下塔,重新装填吸附剂,但反复尝试,屡屡失败,问题比想象中更加严峻。谢有畅根据现场分析,从50立方规模放大到1000立方,这中间需要解决气流分布的问题。

对变压吸附制氧设备而言,从传统5A分子筛过渡到新型锂基分子筛,如何掌握稳定的工艺是需要经验积累的,而这一步试错,恰恰促进了公司针对扁平化吸附床设置气流分布器的工艺优化,成为公司在此后的市场竞争中,保证设备稳定运行的重要“武器”。

设备经改良优化后,顺利出氧,客户方的体验前后经历了霄壤之别,从设备出现重大问题,到不推脱、不欺骗,北大先锋技术团队的用心服务受到了肯定和赞赏。由此,双方便埋下了一颗信任的种子,这颗种子会在10年之后,衡钢建设全球首个高炉气提纯项目上开花结果。

2003年,适逢江苏丹化集团要从半水煤气中提纯一氧化碳,期间负责人经多方考察,了解到北大先锋的变压吸附分离一氧化碳技术。苏丹化集团的原料气中氮气成分高,如果使用5A分子筛的产品,一氧化碳收率不到60%,产品纯度也无法保证,这显然达不到他们的技术要求。几翻讨论之后,丹化负责人对时任北大先锋总经理张佳平表示:这个项目只能用北大先锋的CO分离技术。直接、高效,这是北大先锋第一笔一氧化碳项目订单的节奏,从此开启了制氧和一氧化碳业务双轨向前的新征程。

一年后的夏天,暑气渐盛,北大先锋离开了资源东楼逼仄的环境,搬到了燕园大厦的舒适空间,与北大化学院研发实验室隔街相对,往后十多年的骄人业绩和创新成果都将从这里诞生。


二、夯实基础,稳步发展

2007年2月11日,距离春节还有7天,新年的氛围弥漫在整个北京城,这天上午,人民大会堂内正在庄严宣布2005年度国家技术发明奖获得者,谢有畅站上领奖台,从温家宝总理手中接过二等奖证书,二人激动地握手示意。高效一氧化碳分离技术经过工业实践的敲打和论证,获得了北京大学历史上第一个国家级技术发明奖,纵观整个气体分离领域,能够获此殊荣的尚未有第二个。

2007年,国产高速动车组“和谐号”面世,城市间的互通节奏迎来新的加速度,这恰好为公司铺开业务网络提供了便利的轨道交通。正是在这一年,北大先锋一举中标上海金煤化工乙二醇配套项目这项合同额近2亿元的综合气体项目,包括制氧、一氧化碳以及制氢业务,成为公司签订的单个最大金额项目合同。2009年12月,项目打通全流程,产出合格产品,也就在这个月,制氧业务单个项目同样突破了历史规模之最——公司与贵州开磷息烽合成氨公司顺利签订每小时40700立方米的VPSA制氧项目合同。

2009年的冬天寒冷刺骨,全球金融危机导致市场环境恶化,大量企业被金融海啸吞噬。北大先锋却以昂首之姿,静待春回。这一年公司订单总额逼近3亿元,跻身中国最专业的变压吸附供应商之一,奠定了北大先锋在行业的领导者地位。北大先锋全体员工相聚在一起,在一浪接一浪的庆祝声中,度过了公司的10岁生日……

随着变压吸附制氧技术的广泛应用,国内技术水平逐渐拥有国际竞争力,市场竞争开始加剧。公司以提升客户体验为目的,优化工艺设计和服务,走差异化竞争路线,这一战略成功为企业带来蓬勃发展的生机。

沃野千里的四川省输送出了一大批变压吸附企业,2012年,公司突破重围,中标四川玻纤集团制氧装置,与以往不同的是,这是公司签署的第一个供气业务。北大先锋瞄准了特定需求的客户群体,专门成立供气公司,从只卖装置变为兼卖气体,从而将气流化为现金流。

降低能耗是体现制氧工艺先进性的重要指标,这甚至成为公司的立业之本,技术工程师对降低能耗的探索几乎到了苛求的地步。面对行业指标趋同化、竞争白热化的存量市场,公司成功开发出径向床工艺,2012年11月,公司与林州光远签订了第一套径向床制氧设备合同,每立方米纯氧电耗只有0。29kwh,比轴向床电耗降低了20%以上。


三、布局工业尾气综合利用

自创立起,北大先锋就携带了天然的创新基因,是它决定了公司的发展命运。同样是气体分离,技术创新能够为业务拓展提供更多可能性,这一思路投射到具体的经营策略上,就是开展工业尾气利用。例如,钢厂副产煤气净化后得到的高纯度一氧化碳,可以成为碳一化工的原料,钢化联产,便是在这样的产业背景下提出的。

2012年,北大先锋在华菱衡钢建设的高炉煤气提纯一氧化碳设备一次开车投产,在这个项目中,一氧化碳没有被化工合成,而是根据钢厂需求替代天然气使用,钢化联产只实现了前端;一年后,公司为新疆天业集团建设的电石尾气提纯一氧化碳装置,用于合成乙二醇,钢化联产只实现了后端。而事实上,这是迄今为止全球仅有的高炉气和电石尾气提纯一氧化碳工业装置,这两个项目是钢化联产思路下的阶段性成果,它们像两道曙光,投射在构建完整产业链的项目图纸上。

在全国钢铁产能排名第三的钢铁大省山东,盘踞着22家钢铁企业,其中肥城市最大钢企——石横特钢集团在2016年完成了阿斯德化工公司的产业兼并,形成了集钢铁、化工多产业链条于一体的超大型联合企业,北大先锋就是在等待这样一个机会。2017年1月,公司在石横特钢厂区建设了一套转炉气提纯一氧化碳装置,产品气通过13公里长度的地下管道,源源不断地输送至甲酸生产线。

一年后,在山西立恒集团的办公楼内,北大先锋签署了第二个钢化联产项目合同。2018年是山西省“转型项目建设年”,面对国家产业、环保政策的倒逼,立恒集团根据国家政策和省、市文件精神,按照“减量置换、装备升级、环保优先”的原则,投资70多亿元升级改造建设2座1860立方米高炉及配套2座150吨转炉,以产能置换建设焦化二期170万吨项目,新上30万吨乙二醇联产15万吨LNG(液化天然气)项目,全面推动传统产业转型升级。

立恒钢铁公司将转炉气提纯CO,焦炉气提纯H2,得到的CO、H2产品作为乙二醇合成的原料气,实现了钢铁向化工的延伸。乙二醇市场价格按照7500元/吨计算,30万吨乙二醇的产值为22.5亿元,每吨钢铁以3800元计算,则该项目相当于扩产了60万吨钢铁产能产值。

北大先锋犹如技艺精湛的缝纫师,巧用匠心,把钢铁和化工终于钩织在了一起。2018年,北大先锋“富含CO工业尾气资源利用成套设备”,入选工信部印发的《国家鼓励发展的重大环保技术装备目录》依托单位,北大先锋成为本次目录当中唯一入选的工业尾气资源化利用技术依托单位,其先进性和创新性受到国家技术层面的认可,已具备大力推广的硬性条件。

2019年3月,北大先锋300多名员工齐聚召开年度工作总结大会,北大先锋总经理唐伟公布上一年度公司售总额冲破6亿元大关,再次超越历史峰值,现场掌声雷动。在不断扩大气体分离业务,努力开拓节能环保领域,推动产业融合的坎坷道路上,北大先锋人有过迷惘,有过倦意,但从未有过放弃。

2019年10月,北大先锋迎来了公司成立20周年纪念日。这20年来,先锋人破壁求新,激荡建业,回望足迹,公司更加坚信,坚持实业、科技立足、着力创新、放眼世界,才能走向更远,圆梦百年。20年征程,公司多元化业务布局,蓄势待发,未来,在中国迈向制造强国的道路上,将凝聚着北大先锋人的果敢和智慧,在气体分离领域奏响专属于北大先锋的华彩乐章!


四、北大先锋重点项目概览

2007年,10500 Nm3/h分离一氧化碳装置在榆林开车成功,为当时全球最大规模。

2010年,当时中国出口规模最大的8000Nm3/h吸附制氧装置,运往赞比亚。

2015年,中标四川中科玻璃2200/93制氧项目,实现了变压吸附制氧技术首次在玻瓶生产领域的应用。

2016年,与印度第一大钢铁公司签约冶炼厂高炉升级改造合同,建设15000 Nm3/h制氧装置,刷新全国最大出口规模记录。

2017年,包头华鼎铜业公司第4套VPSA制氧项目签约,与公司建立了深厚的合作关系。

2018年,第一套用于电炉炼钢的VPSA制氧设备,在四川泸州一次开车成功。

2018年,全球首个焦炉气制乙二醇项目在内蒙开工北大先锋配套建设PSA-CO、H2设备

2019年,安徽昊源化工集团乙二醇项目制氢设备投运,这是公司为煤制乙二醇项目建设的第33套变压吸附装置,已累计参与乙二醇项目超20个。

2019年10月,北大先锋一举中标全国首个荒煤气制乙二醇项目,将建设全球最大的PSA-CO装置,这也是首例荒煤气分离提纯一氧化碳装置。

截止2019年,北大先锋建设的变压吸附气体分离设备累计超过280套,成为世界级变压吸附技术专业供应商。




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