2014年2月，華菱衡陽鋼管有限公司采用北京北大先鋒科技有限公司開發(fā)的變壓吸附分離CO技術(shù)，建設(shè)的高爐煤氣提純 CO二期裝置一次投產(chǎn)成功，將原有的高爐煤氣（含25% CO）提純?yōu)楹?0% CO的提純氣，高爐煤氣的熱值從原來的750千卡/立方米直接提升至2100千卡/立方米，用于替代天然氣燃燒。CO的收率達(dá)到了96%以上，在同等電耗 條件下，這一指標(biāo)達(dá)已到了水平。這是繼2013年初，北大先鋒與新疆天業(yè)集團(tuán)合作建設(shè)的電石爐尾氣提純CO一期工程投產(chǎn)，產(chǎn)品氣CO作為合成乙二 醇的原料氣在*獲成功后，變壓吸附氣體分離取得的又一項(xiàng)工業(yè)化應(yīng)用成果。

    這不僅標(biāo)志著我國成為上少有的*掌握高爐煤氣提純CO、電石爐尾氣提純CO技術(shù)并實(shí)現(xiàn)工業(yè)成果轉(zhuǎn)化的國家，也標(biāo)志著北大先鋒公司實(shí)現(xiàn)了從單一技術(shù)、產(chǎn)品供應(yīng)商，到具有*水平的氣體分離整體解決方案服務(wù)商的華麗蟬變。

科研成果孕育高新技術(shù)企業(yè)

    北京北大先鋒科技有限公司總唐偉告訴中國化工報(bào)記者，今年是北大先鋒公司成立的第15個年頭。到2013年底，北大先鋒銷售總收入連續(xù)第9年實(shí)現(xiàn)了業(yè) 績穩(wěn)步增長，銷售合同總額自盈利以來翻三番。這些業(yè)績的取得，主要是源自上世紀(jì)80年代，北京大學(xué)化學(xué)院開發(fā)出對一氧化碳分子有很高吸附容量的銅系 CO吸附劑——PU-1，以及鋰基制氧吸附劑——PU-8。

    為了將這些具有優(yōu)異性能的吸附劑推廣應(yīng)用到石油和化工、鋼鐵、有色工業(yè)生產(chǎn)中去。1999年，北京大學(xué)出資組建了北京北大先鋒科技有限公司，并且吸收了成 功開發(fā)PU-1、PU-8吸附劑的研發(fā)小組作為北大先鋒公司的研發(fā)團(tuán)隊(duì)和創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)，不斷改進(jìn)和完善吸附劑的性能。

   唐 偉總介紹，公司創(chuàng)立之初主要是以研發(fā)、生產(chǎn)、銷售吸附劑為核心業(yè)務(wù)。盡管北大先鋒的吸附劑性能參數(shù)在國內(nèi)市場上具有明顯的優(yōu)勢，但在90年代 國內(nèi)的變壓吸附技術(shù)發(fā)展才剛剛起步，與北大先鋒吸附劑配套的變壓吸附工藝流程還不夠成熟，不能充分顯現(xiàn)出技術(shù)優(yōu)勢，因此在進(jìn)一步工業(yè)化推廣的道路上并不順 利。

由單一產(chǎn)品銷售向成套工程供應(yīng)商轉(zhuǎn)型

   近 幾年來，我國鋼鐵、有色和化工等行業(yè)產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，企業(yè)盈利水平持續(xù)低迷，能源資源的緊缺與約束日漸增強(qiáng)。從中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略的總體思路而言，市場條件變 化對工業(yè)在短期內(nèi)增長形成制約，但另一方面為推進(jìn)結(jié)構(gòu)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)長期健康發(fā)展提供了重要契機(jī)。盡管市場不利因素導(dǎo)致工業(yè)市場走弱，但是，變壓吸附技術(shù)的推 廣應(yīng)用在復(fù)雜的經(jīng)濟(jì)形勢中得到了平穩(wěn)快速發(fā)展。

   唐 偉告訴記者，2001年，北大先鋒公司審時度勢，在業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型上做出了重大改變，不再以研發(fā)和銷售單一的吸附劑產(chǎn)品為主營業(yè)務(wù)，而是轉(zhuǎn)向變壓吸附成套工程技 術(shù)的研發(fā)、制造——北大先鋒獨(dú)立建設(shè)完成的*套變壓吸附空分制氧裝置正式投產(chǎn)。同年，公司與江蘇丹化集團(tuán)順利簽訂了*套半水煤氣PSA-CO裝置供貨 合同，CO產(chǎn)量為1700Nm³/h，是當(dāng)時大規(guī)模的變壓吸附分離CO裝置。這是北大先鋒調(diào)整發(fā)展戰(zhàn)略關(guān)鍵性的一年，隨后，變壓吸附分離CO業(yè)務(wù)和制氧業(yè)務(wù)進(jìn)一步打開局面，北大先鋒開始在國內(nèi)變壓吸附領(lǐng)域站穩(wěn)腳跟，在冶金、化工等領(lǐng)域積累了一定的業(yè)績。

   唐 偉回憶說，2005年是北大先鋒公司發(fā)展*的重要分水嶺，北大先鋒克服了屬于企業(yè)自身的*個“五年計(jì)劃"的挑戰(zhàn)，同時也獲得了全新的市場機(jī)遇。這一年 公司扭虧為盈，承接項(xiàng)目總數(shù)達(dá)15個，簽訂合同總額突破了1億元。2006年，公司變壓吸附提純CO技術(shù)獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎，變壓吸附制氧技術(shù)獲 得教育部科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎，這些技術(shù)成果為北大先鋒開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域奠定了發(fā)展基礎(chǔ)，此后，北大先鋒迎來了高速發(fā)展時期。

   業(yè)務(wù)激增帶來的是對企業(yè)承接大項(xiàng)目、多項(xiàng)目能力的考驗(yàn)。2013年北大先鋒共承接并實(shí)施的項(xiàng)目逾20個，涉及冶金、化工、煤化工、水泥、造紙、玻璃玻纖等多個領(lǐng)域，公司工程技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)所涉及的方案優(yōu)化、技術(shù)改造和技術(shù)創(chuàng)新等項(xiàng)目數(shù)達(dá)40多個。氣體產(chǎn)品也已延伸到鋼鐵、化工、玻璃玻纖等各大基礎(chǔ)工業(yè)領(lǐng)域。北大先鋒已成為集產(chǎn)品技術(shù)、設(shè)計(jì)咨詢、方案優(yōu)化、售后服務(wù)于一體的變壓吸附主流供應(yīng)商。

搶占技術(shù)制高點(diǎn)  將提純CO技術(shù)再次向下游延伸

   近年來，國家不斷加大對包括電石行業(yè)在內(nèi)高耗能、高污染的落后產(chǎn)能淘汰與技術(shù)改造力度，電石行業(yè)也開始全面實(shí)施內(nèi)燃式電石爐向密閉式電石爐的改造。 計(jì)劃到2015年，將全部淘汰2萬千伏安以下的內(nèi)燃式電石爐，電石行業(yè)面臨再次洗牌。解決電石爐尾氣成為決定企業(yè)生死存亡問題的重中之重。

   唐 偉告訴中國化工報(bào)記者，密閉式電石爐產(chǎn)生的電石爐尾氣量少、CO含量高，方便尾氣的集中化處理。由于電石爐尾氣含塵量大、溫度高、易燃易爆、成分復(fù)雜、氣 體壓力小，因此對其輸送、凈化或是提純的難度都很大，回收利用較難，而粗放式提取的CO氣體可利用領(lǐng)域較窄，利用價值很低。

   高純度的CO是煤制乙二醇等新型煤化工的重要原料，煤制乙二醇等又是未來市場前景看好的朝陽產(chǎn)業(yè)。采用變壓吸附分離CO技術(shù)實(shí)現(xiàn)直接對電石尾氣的回收利用，一來可以節(jié)省造氣費(fèi)用，降低乙二醇的單位成本，二來將尾氣中的碳源轉(zhuǎn)化為化工產(chǎn)品，可大幅減少碳排放，有利于企業(yè)在日益增加的節(jié)能減排政策壓力下實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

   唐偉介紹說，2013年初，北大先鋒與新疆天業(yè)集團(tuán)合作建設(shè)的電石爐尾氣提純CO一期工程投產(chǎn)，提純CO裝置每小時生產(chǎn)CO產(chǎn)品6000Nm³/h，純度達(dá)99.5%以上；H2產(chǎn)品16000Nm³/h，純度達(dá)99.9%以上。主產(chǎn)品氣CO、H₂作為合成乙二醇的原料氣。

   根據(jù)天業(yè)集團(tuán)裝置工業(yè)化考核數(shù)據(jù)顯示， CO純度指標(biāo)突破了目前已知的工業(yè)尾氣提純CO的zui高值。使用電石爐尾氣提純氣生產(chǎn)的乙二醇產(chǎn)品純度超過國標(biāo)優(yōu)等品標(biāo)準(zhǔn)。

   將電石行業(yè)和新型煤化工行業(yè)整合，這在世界范圍內(nèi)是*工業(yè)化應(yīng)用，*我國電石爐尾氣制化工產(chǎn)品的空白，技術(shù)參數(shù)已達(dá)到*水平。

   這意味著電石企業(yè)采用尾氣提純CO技術(shù)，還可多選擇性地合成其他化工產(chǎn)品，例如碳酸二甲酯、聚碳酸酯、TDI、DMF等。

   隨著一期工程的順利開展，新疆天業(yè)與北大先鋒已于2013年底開始著手利用電石爐尾氣合成20萬噸/年乙二醇、17萬噸/年1,4丁二醇項(xiàng)目的建設(shè)。提純CO裝置每小時生產(chǎn)CO產(chǎn)品24000Nm³/h，純度達(dá)99.5%以上；H₂產(chǎn)品86000Nm³/h，純度達(dá)99.9%以上。預(yù)計(jì)，該項(xiàng)目將于今年下半年投產(chǎn)。