立足气体分离领域 布局节能环保产业

  ——北京北大先锋科技有限公司20载创新发展纪实

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  云南楚雄VPSA制氧设备二期三期全景

  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,研发出对CO有高选择性的铜系吸附剂。这种新型铜系吸附剂的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、加拿大及中国专利,被评价为已知的最好的CO吸附剂,1991年,高效CO吸附剂被评为国家级新产品。此后,谢有畅带领研发团队进行吸附剂的中试。

  1999年,北京大学科技开发部和北大资源集团注资成立北京北大先锋科技有限公司。1999年10月13日,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。然而,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,开启了北大先锋在变压吸附技术工程化领域的探索。

  首先获得气体分离市场入场券的,是变压吸附制氧技术。2000年夏天,北大先锋建成了第一座变压吸附制氧中试装置,并首次提出了每立方米纯氧电耗仅为0.35kWh的概念,这远远优于当时国内的变压吸附制氧电耗标准0.46kWh/Nm3。前来参观的行业专家,对这套每小时产氧量50立方米的制氧设备,惊叹不已:50立方米规模的制氧设备,竟可以做到如此小型化!

  2001年,北大先锋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立方米放大到1000立方米,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。但这一步试错,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。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赞赏。双方由此埋下了一颗信任的种子。10年之后,这颗种子在衡钢建设的全球首个高炉气提纯项目上再度开花结果。

  2003年,江苏丹化集团要从半水煤气中提纯CO。其原料气中氮气成分高,如果使用5A分子筛的产品,CO收率不到60%,产品纯度也无法保证。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。这是北大先锋第一笔CO项目订单的节奏,从此开启了制氧和CO业务双轨向前的新征程。

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  上海金煤化工乙二醇项目配套变压吸附设备

  夯实基础 稳步发展

  2007年2月11日上午,人民大会堂。谢有畅站上领奖台,从时任国务院总理温家宝手中接过了国家技术发明二等奖证书。这是北京大学历史上第一个国家级技术发明奖。而在整个气体分离领域,能够获此殊荣的迄今尚未有第二个。

  同年,北大先锋中标上海金煤化工有限公司乙二醇配套项目,这项合同额近2亿元的综合气体项目,包括制氧、CO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纪录——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。当年,公司订单总额却逼近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。

  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。2012年,公司中标四川玻纤集团制氧装置。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,从卖装置转为卖气体,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。

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  山东阿斯德钢厂转炉气制甲酸项目配套PSA-CO设备

  调整布局 掘金尾气

  北大先锋很早就认识到,钢厂副产煤气净化后得到的高纯度CO,可以成为碳一化工的原料。在此背景下,他们提出了钢化联产的工业尾气利用思路。

  2012年,北大先锋在华菱衡钢建设的高炉煤气提纯CO设备一次开车投产,在该项目中,CO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CO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CO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。

  2016年,山东肥城市最大钢企——石横特钢集团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。机会终于来了。2017年1月,公司在石横特钢厂区建设了一套转炉气提纯CO装置,产品气通过13千米长的地下管道,源源不断地输送至甲酸生产线。她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。

  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,帮助立恒集团实现了钢铁向化工的延伸。立恒集团投资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,将转炉气提纯CO,焦炉气提纯H2,作为乙二醇合成的原料气。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。

  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。当年,公司销售总额冲破6亿元大关,再次超越历史峰值。

  2019年10月,新中国将迎来她的70华诞,北大先锋也将度过20岁的生日。

  20年来,北大先锋人破壁求新,激荡建业,有过迷惘,但从未放弃。未来,北大先锋人将用他们的果敢和智慧,在气体分离领域奏响专属于自己的华彩乐章!

  北大先锋重点项目概览

  ● 2007年,10500 Nm3/h分离CO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,双方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。

  截至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。

关键字:科技创新
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