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2014/05/21
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【本文转载自《中化新网》，记者：杨扬】
今年2月，华菱衡阳钢管有限公司采用北京北大先锋科技有限公司开发的变压吸附分离CO技术，建设的高炉煤气提纯CO二期装置一次投产成功，将原有的高炉煤气（含25% CO）提纯为含70% CO的提纯气，高炉煤气的热值从原来的750千卡/立方米直接提升至2100千卡/立方米，用于替代天然气燃烧。CO的收率达到了96%以上，在同等电耗条件下，这一指标达已到了国际领先水平。这是继2013年初，北大先锋与新疆天业集团合作建设的电石炉尾气提纯CO一期工程投产，产品气CO作为合成乙二醇的原料气在国内首获成功后，变压吸附气体分离取得的又一项工业化应用成果。
这不仅标志着我国成为国际上少有的完全掌握高炉煤气提纯CO、电石炉尾气提纯CO技术并实现工业成果转化的国家，也标志着北大先锋公司实现了从单一技术、产品供应商，到具有世界先进水平的气体分离整体解决方案服务商的华丽蝉变。
科研成果孕育高新技术企业
北京北大先锋科技有限公司总经理唐伟告诉中国化工报记者，今年是北大先锋公司成立的第15个年头。到2013年底，北大先锋销售总收入连续第9年实现了业绩稳步增长，销售合同总额自盈利以来翻三番。这些业绩的取得，主要是源自上世纪80年代，北京大学化学院开发出对一氧化碳分子有很高吸附容量的高效铜系CO吸附剂——PU-1，以及高效锂基制氧吸附剂——PU-8。
为了将这些具有优异性能的吸附剂推广应用到石油和化工、钢铁、有色工业生产中去。1999年，北京大学出资组建了北京北大先锋科技有限公司，并且吸收了成功开发PU-1、PU-8吸附剂的研发小组作为北大先锋公司的研发团队和创业团队，不断改进和完善吸附剂的性能。
唐伟总经理介绍，公司创立之初主要是以研发、生产、销售高效吸附剂为核心业务。尽管北大先锋的吸附剂性能参数在国内市场上具有明显的领先优势，但在90年代国内的变压吸附技术发展才刚刚起步，与北大先锋吸附剂配套的变压吸附工艺流程还不够成熟，不能充分显现出技术优势，因此在进一步工业化推广的道路上并不顺利。
由单一产品销售向成套工程供应商转型
近几年来，我国钢铁、有色和化工等行业产能严重过剩，企业盈利水平持续低迷，能源资源的紧缺与约束日渐增强。从中国经济发展战略的总体思路而言，市场条件变化对工业在短期内增长形成制约，但另一方面为推进结构调整，实现长期健康发展提供了重要契机。尽管市场不利因素导致工业市场走弱，但是，变压吸附技术的推广应用在复杂的经济形势中得到了平稳快速发展。
唐伟告诉记者，2001年，北大先锋公司审时度势，在业务转型上做出了重大改变，不再以研发和销售单一的吸附剂产品为主营业务，而是转向变压吸附成套工程技术的研发、制造——北大先锋独立建设完成的第一套变压吸附空分制氧装置正式投产。同年，公司与江苏丹化集团顺利签订了第一套半水煤气PSA-CO装置供货合同，CO产量为1700Nm3/h，是当时国内最大规模的变压吸附分离CO装置。这是北大先锋调整发展战略关键性的一年，随后，变压吸附分离CO业务和制氧业务进一步打开局面，北大先锋开始在国内变压吸附领域站稳脚跟，在冶金、化工等领域积累了一定的业绩。
唐伟回忆说，2005年是北大先锋公司发展史上的重要分水岭，北大先锋克服了属于企业自身的第一个“五年计划”的挑战，同时也获得了全新的市场机遇。这一年公司扭亏为盈，承接项目总数达15个，签订合同总额首次突破了1亿元。2006年，公司变压吸附提纯CO技术获得国家技术发明二等奖，变压吸附制氧技术获得教育部科学技术进步一等奖，这些技术成果为北大先锋开拓新的应用领域奠定了发展基础，此后，北大先锋迎来了高速发展时期。
业务激增带来的是对企业承接大项目、多项目能力的考验。2013年北大先锋共承接并实施的项目逾20个，涉及冶金、化工、煤化工、水泥、造纸、玻璃玻纤等多个领域，公司工程技术和产品研发所涉及的方案优化、技术改造和技术创新等项目数达40多个。气体产品也已延伸到钢铁、化工、玻璃玻纤等各大基础工业领域。北大先锋已成为集产品技术、设计咨询、方案优化、售后服务于一体的变压吸附主流供应商。
抢占技术制高点 将提纯CO技术再次向下游延伸
近年来，国家不断加大对包括电石行业在内高耗能、高污染的落后产能淘汰与技术改造力度，电石行业也开始全面实施内燃式电石炉向密闭式电石炉的改造。计划到2015年，将全部淘汰2万千伏安以下的内燃式电石炉，电石行业面临再次洗牌。解决电石炉尾气成为决定企业生死存亡问题的重中之重。
唐伟告诉中国化工报记者，密闭式电石炉产生的电石炉尾气量少、CO含量高，方便尾气的集中化处理。由于电石炉尾气含尘量大、温度高、易燃易爆、成分复杂、气体压力小，因此对其输送、净化或是提纯的难度都很大，回收利用较难，而粗放式提取的CO气体可利用领域较窄，利用价值很低。
高纯度的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来市场前景看好的朝阳产业。采用变压吸附分离CO技术实现直接对电石尾气的回收利用，一来可以节省造气费用，降低乙二醇的单位成本，二来将尾气中的碳源转化为化工产品，可大幅减少碳排放，有利于企业在日益增加的节能减排政策压力下实现可持续发展。
唐伟介绍说，2013年初，北大先锋与新疆天业集团合作建设的电石炉尾气提纯CO一期工程投产，提纯CO装置每小时生产CO产品6000Nm3/h，纯度达99.5%以上；H2产品16000Nm3/h，纯度达99.9%以上。主产品气CO、H2作为合成乙二醇的原料气。
根据天业集团装置工业化考核数据显示， CO纯度指标突破了目前已知的工业尾气提纯CO的最高值。使用电石炉尾气提纯气生产的乙二醇产品纯度超过国标优等品标准。
将电石行业和新型煤化工行业高效整合，这在世界范围内是首例工业化应用，填补了我国电石炉尾气制化工产品的空白，技术参数已达到世界先进水平。这意味着电石企业采用尾气提纯CO技术，还可多选择性地合成其他化工产品，例如碳酸二甲酯、聚碳酸酯、TDI、DMF等。
随着一期工程的顺利开展，新疆天业与北大先锋已于2013年底开始着手利用电石炉尾气合成20万吨/年乙二醇、17万吨/年1,4丁二醇项目的建设。提纯CO装置每小时生产CO产品24000Nm3/h，纯度达99.5%以上；H2产品86000Nm3/h，纯度达99.9%以上。预计，该项目将于今年下半年投产。
