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产学研结合,持续创新—— 新型变压吸附制氧设备技术研发及产业化


2009-11-26 10:17:38  

    合作历程、问题及解决

      1999年,在北京大学科技开发部的积极推动下,北大资源集团与北大化学 学院气体分离净化技术研究组进行合作洽谈,共同组建北京北大先锋科技有限公司,气体分离净化技术研究组全体技术人员加入北大先锋公司。 北大先锋公司成立之初,经历种种困难,曾经亏损累累。在北京大学和北大资源集团的大力支持下,经过全体员工的共同努力,公司在技术和市场上先后取得了三个重要突破,使本项目的产品和技术成功推广应用,实现了良好的经济效益和社会效益。

高效制氧吸附剂PU-8从小试技术到产业化的飞跃

      北大先锋公司成立之初,PU-8吸附剂生产技术小试完成,确定了生产装置工艺流程并组织设计、设备采购制造和施工后,2000年建成100吨/年吸附剂生产装置。但是装置试运行时,主要原材料锂盐的消耗惊人,产品成本超过了国外公司同类产品的销售价格,高达近20万元/吨。经过有关科研人员和管理人员近一年的努力和探索,对工艺流程进行改进和完善、对工艺设备进行改造、落实生产管理规章制度并强化管理,生产装置得以稳定运行,生产成本大幅度降低、产品质量稳定,实现了PU-8吸附剂的规模化生产,同时也保证了为用户设计的制氧装置所需吸附剂的供应。

      100吨/年生产装置运行过程也可以说是PU-8吸附剂生产技术的再研发过程,生产工艺和生产管理不断优化和完善,完成了锂盐全回收流程改造等多项技术革新,生产消耗不断降低。随着制氧设备市场应用规模的不断扩大,为满足吸附剂供应需要,2005年和2008年分别建成了400吨/年和1000吨/年PU-8吸附剂的生产线,在扩产过程中克服了关键设备放大等技术问题,生产工艺也进一步优化,使新建成的生产装置较为顺利地投入生产运行,大大提高了供货能力,同时在原材料价格大幅度提高的情况下,有效地控制了生产成本,大幅度提高了公司的市场竞争力。

50m3/h制氧中试装置到1000m3/h样板工程的成功建设

      为开发采用高效吸附剂PU-8的新型变压吸附空分制氧装置成套技术,在我国实现大型装置的工业化推广应用,北大先锋公司投资建设了50m3/h的两塔流程真空变压吸附(VPSA)空分制氧中试装置,研究适合高效锂分子筛吸附剂的工艺流程和操作条件,为大型装置工艺开发和工艺设计提供基础数据。2000年10月中试装置建成后,进行了各种工艺操作参数的试验,过程较为顺利,装置性能指标略超过原设计指标(氧气纯度≥90%、产量约52m3/h、制氧电耗<0.35kWh/m3·O2),远优于国内使用CaA或CaX分子筛的变压吸附空分制氧装置,充分验证了PU-8吸附剂的优异性能,并确定了大型装置设计的基本工艺流程和工艺参数。

      在中试成功的基础上,2001年3月北大先锋公司与河南新乡中联总公司签订了建设产氧1000m3/h的真空变压吸附(VPSA)制氧装置合同,为该公司炼铅装置供氧。最终成功开发出一种特殊结构的吸附塔气流分布器,彻底解决了大直径吸附塔气流分布均匀性的难题,各项指标均达到或超过设计指标。该1000m3/h装置是我国首次应用高效锂分子筛吸附剂的大型VPSA变压吸附空分制氧装置,其开车成功是一个重大突破,打破了外国公司在我国变压吸附制氧领域的垄断地位,使我国可以开始大规模廉价生产氧。2003年3月在新乡召开了大型变压吸附空分制氧技术评审推广会,评审委员会一致认为:PU-8吸附剂性能达到国际同类产品的先进水平,1000m3/h VPSA空分制氧装置性能指标明显优于国内同类产品,具有设备投资少、制氧能耗低、氧生产成本低等优点,使我国大型变压吸附空分制氧技术接近国际先进水平,建议加快推广应用。

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