用核心技術(shù)助推煤制乙二醇達(dá)產(chǎn)增效
——記北大先鋒變壓吸附技術(shù)在煤化工行業(yè)的創(chuàng)新應(yīng)用歷程
2015工博會(huì)CO銀獎(jiǎng)證書(shū)。
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2015工博會(huì)獎(jiǎng)杯
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    來(lái)自亞化咨詢(xún)的最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截止2017年3月底，我國(guó)合成氣制乙二醇項(xiàng)目已投產(chǎn)或已試車(chē)成功的總產(chǎn)能突破212萬(wàn)噸，占乙二醇總產(chǎn)能的30%左右，打破了石油路線(xiàn)乙烯法工藝制乙二醇的全球性壟斷。
   去年以來(lái)，隨著“十三五”開(kāi)局之年順利收官，國(guó)內(nèi)宏觀(guān)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)大為改觀(guān)、大宗化工產(chǎn)品市場(chǎng)開(kāi)始復(fù)蘇，國(guó)內(nèi)乙二醇市場(chǎng)也日益見(jiàn)好。最近一段時(shí)間，多個(gè)煤制乙二醇項(xiàng)目已經(jīng)陸續(xù)投產(chǎn)，國(guó)內(nèi)前幾年已建成的主要煤制乙二醇裝置也開(kāi)始提高負(fù)荷或開(kāi)足馬力生產(chǎn)。
  但如何使裝置盡快實(shí)現(xiàn)達(dá)產(chǎn)、達(dá)標(biāo)、增效?是擺在各個(gè)投資方與生產(chǎn)企業(yè)面前迫切需要解決和正確面對(duì)的問(wèn)題。
   達(dá)產(chǎn)增效渴望新技術(shù)作支撐
  據(jù)亞化咨詢(xún)的消息，隨著通遼金煤、新疆天業(yè)、安陽(yáng)永金化工、中石化湖北化肥和鄂爾多斯新杭能源等多套煤制乙二醇裝置實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期的穩(wěn)定運(yùn)行，國(guó)內(nèi)煤制乙二醇技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，預(yù)計(jì)未來(lái)3-5年，我國(guó)煤制乙二醇產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)新一輪快速發(fā)展期，煤制乙二醇產(chǎn)能將由目前200多萬(wàn)噸，增長(zhǎng)到500萬(wàn)-600萬(wàn)噸以上。這些新增產(chǎn)能將占國(guó)內(nèi)乙二醇市場(chǎng)近50%的份額。
   北京北大先鋒科技有限公司副總經(jīng)理耿云峰告訴中國(guó)化工報(bào)記者，合成氣制乙二醇工藝是以煤為原料，通過(guò)氣化、變換、凈化及分離提純后分別得到高純的CO和H2，其中CO經(jīng)催化偶聯(lián)合成及精制生產(chǎn)草酸酯，再經(jīng)與H2進(jìn)行加氫反應(yīng)，并通過(guò)精制后獲得聚酯級(jí)乙二醇的過(guò)程。
   而煤制乙二醇工藝中通常要求產(chǎn)出的一氧化碳純度達(dá)99%以上，氫氣純度達(dá)99.5%以上，才能夠保證生產(chǎn)出合格的高品質(zhì)乙二醇。
   20世紀(jì)80年代，北京大學(xué)化學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師謝有暢帶領(lǐng)的研發(fā)小組開(kāi)發(fā)了對(duì)一氧化碳有極高吸附容量和選擇性的高效吸附劑PU-1，這在當(dāng)時(shí)引起了國(guó)內(nèi)外化學(xué)界的極大反響。2003年，根據(jù)高效吸附劑PU-1的特性，北京北大先鋒科技有限公司開(kāi)發(fā)成功了國(guó)際領(lǐng)先水平、高效低耗的變壓吸附分離一氧化碳新技術(shù)，解決了從氮或甲烷含量高的原料氣中分離出高純度一氧化碳的難題，從而大幅度拓寬了一氧化碳原料氣的來(lái)源，大大滿(mǎn)足了煤制乙二醇工藝對(duì)原料氣提純凈化的需求。
    通遼金煤化工首期20萬(wàn)噸/年煤制乙二醇裝置是國(guó)內(nèi)首套采用煤制乙二醇工藝技術(shù)的生產(chǎn)線(xiàn)，該項(xiàng)目于2007年8月開(kāi)工，2009年底建成投產(chǎn)后打通流程，于2010年5月3日試產(chǎn)出合格的草酸產(chǎn)品。
    北大先鋒曾為該項(xiàng)目設(shè)計(jì)建設(shè)了一套規(guī)模為22000Nm3/h(純度>98.5%)的變壓吸附分離提純CO裝置，一套規(guī)模為40000 Nm3/h(純度>99.9%)的變壓吸附分離提純H2裝置，一套規(guī)模為22000 Nm3/h(純度>91%)的變壓吸附制氧裝置。這是我國(guó)首次將變壓吸附氣體分離技術(shù)應(yīng)用到煤制乙二醇生產(chǎn)線(xiàn)。
   耿云峰介紹，2011年11月18日，通遼金煤化工首期20萬(wàn)噸/年煤制乙二醇裝置實(shí)現(xiàn)成功達(dá)產(chǎn)，確立了北大先鋒在合成氣制乙二醇領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)、領(lǐng)先技術(shù)供應(yīng)商地位。
    2016年，通遼金煤化工對(duì)造氣爐及合成裝置進(jìn)行擴(kuò)能改造，生產(chǎn)負(fù)荷有所調(diào)整，上半年生產(chǎn)乙二醇減至6.21萬(wàn)噸。目前，通遼金煤為滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，決定新增一條變壓吸附分離CO、H2生產(chǎn)裝置，預(yù)計(jì)乙二醇產(chǎn)能將達(dá)到25萬(wàn)噸、草酸12萬(wàn)噸/年。

    北大先鋒為通遼金煤世界首套煤制乙二醇提純CO裝置
    中石化湖北化肥公司有關(guān)負(fù)責(zé)人告訴記者，2016年5月，公司20萬(wàn)噸/年合成氣制乙二醇工業(yè)示范裝置先后完成二輪滿(mǎn)負(fù)荷72小時(shí)技術(shù)標(biāo)定及110%高負(fù)荷試驗(yàn)。今年3月9日，該項(xiàng)目接受?chē)?guó)家石化有機(jī)原料合成樹(shù)脂質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心抽樣檢驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到工業(yè)用乙二醇國(guó)家優(yōu)等品要求。
  北大先鋒曾為該項(xiàng)目配套21500 Nm3/h(純度>99.5%)變壓吸附分離CO裝置和75000 Nm3/h(純度>99.9%)變壓吸附制氫裝置均實(shí)現(xiàn)一次開(kāi)車(chē)成功。目前，該項(xiàng)目正在向達(dá)產(chǎn)、達(dá)效目標(biāo)沖刺，如何才能獲得穩(wěn)定、高品質(zhì)的原料氣?我們迫切需要更可靠、穩(wěn)定、高效的技術(shù)作為支撐。
    耿云峰說(shuō)，北大先鋒作為全球領(lǐng)先的專(zhuān)業(yè)從事變壓吸附氣體分離技術(shù)研發(fā)和成套設(shè)備設(shè)計(jì)制造，以及高效吸附劑和催化劑的生產(chǎn)商，已經(jīng)掌握了世界領(lǐng)先的變壓吸附分離CO技術(shù)和制H2技術(shù)，產(chǎn)品氣純度高、收率高，可以充分滿(mǎn)足煤制乙二醇工藝對(duì)原料氣提純凈化的需求。

   北大先鋒為贊比亞謙比希銅冶煉項(xiàng)目建設(shè)制氧裝置
  達(dá)產(chǎn)增效需突破降低成本關(guān)
    北大先鋒市場(chǎng)總監(jiān)崔慶川告訴記者，2013年初，新疆天業(yè)集團(tuán)電石爐尾氣回收利用合成5萬(wàn)噸/年乙二醇項(xiàng)目一次開(kāi)車(chē)成功，消息一經(jīng)宣布便引發(fā)市場(chǎng)強(qiáng)烈關(guān)注。北大先鋒為該項(xiàng)目承建電石爐尾氣提純CO裝置和制H2裝置，穩(wěn)定生產(chǎn)出高純度CO、H2產(chǎn)品，這是新疆天業(yè)集團(tuán)將工業(yè)廢氣變?yōu)閮?yōu)等品乙二醇的先決條件。
  截至2017年3月底，新疆天業(yè)一期合成氣制乙二醇裝置已經(jīng)實(shí)現(xiàn)安全、長(zhǎng)周期、高負(fù)荷運(yùn)行了50多個(gè)月。其中，2015年全年生產(chǎn)5.2萬(wàn)噸，優(yōu)等品率達(dá)到95%，曾創(chuàng)下全年負(fù)荷平均104%、最高負(fù)荷超過(guò)110%的紀(jì)錄。
  隨著新疆天業(yè)一期5萬(wàn)噸乙二醇項(xiàng)目的順利運(yùn)行，北大先鋒于2013年8月再次與新疆天業(yè)達(dá)成深度合作，雙方簽署了天業(yè)二期電石爐尾氣綜合利用制20萬(wàn)噸/年乙二醇、17萬(wàn)噸/年1,4丁二醇項(xiàng)目配套的變壓吸附提純CO、H2裝置供應(yīng)合同。
  北大先鋒建設(shè)的CO產(chǎn)量為24000Nm3/h(純度>99.5%)，H2產(chǎn)量86000Nm3/h(純度>99.9%)的變壓吸附裝置在2015年3月隨著乙二醇生產(chǎn)線(xiàn)的全面啟動(dòng)順利投產(chǎn)，至今滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行。該項(xiàng)目已產(chǎn)出優(yōu)等品乙二醇(聚酯級(jí))，是我國(guó)合成氣制乙二醇產(chǎn)能中極具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的一條生產(chǎn)線(xiàn)。
  一位不愿具名的新疆天業(yè)股份有限公司的高管告訴中國(guó)化工報(bào)記者，電石爐尾氣組分復(fù)雜，要試圖分離提純出用于合成乙二醇的高純CO，除北大先鋒外，目前全球尚無(wú)其他成功的工業(yè)化應(yīng)用案例。這是因?yàn)楸贝笙蠕hCO分離技術(shù)具有相當(dāng)強(qiáng)的原料氣適應(yīng)性，在用氣需求復(fù)雜多變的工況下，其吸附劑性能不受影響，吸附效率保持高效，得以保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn);而常規(guī)的CO吸附劑很難保證這一點(diǎn)，另外一種深冷分離技術(shù)在氮?dú)饣蚱渌�雜質(zhì)的干擾下，更加無(wú)法實(shí)現(xiàn)CO高效分離，其經(jīng)濟(jì)性也與變壓吸附法相去甚遠(yuǎn)。
    這位高管介紹，新疆天業(yè)一期5萬(wàn)噸乙二醇項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行情況表明，通過(guò)電石尾氣合成乙二醇的工藝路線(xiàn)，最根本是降低了乙二醇的生產(chǎn)成本，節(jié)省了煤造氣環(huán)節(jié)所應(yīng)耗費(fèi)的投資，可以說(shuō)，乙二醇的綜合生產(chǎn)成本降到了“史上最低”，更加有利于增強(qiáng)企業(yè)整體抗風(fēng)險(xiǎn)能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
    崔慶川總監(jiān)告訴記者，北大先鋒有了與新疆天業(yè)一期、二期電石尾氣利用制乙二醇項(xiàng)目合作成功的案例，新疆天業(yè)擴(kuò)能增效的10萬(wàn)噸/年煤制乙二醇項(xiàng)目已于2016年底正式啟動(dòng)。北大先鋒也與新疆天業(yè)簽約，繼續(xù)為其提供裝置和服務(wù)。該裝置預(yù)計(jì)于2018年投產(chǎn)。 

    福州耀隆CO、H2、CO2
    未來(lái)市場(chǎng)發(fā)展前景喜人
    據(jù)亞化咨詢(xún)統(tǒng)計(jì)與預(yù)測(cè)，2017年，國(guó)內(nèi)將有多個(gè)備受關(guān)注的煤制乙二醇項(xiàng)目經(jīng)過(guò)了經(jīng)濟(jì)寒冬的蟄伏后而加速啟動(dòng)，將新增8個(gè)項(xiàng)目、總計(jì)134萬(wàn)噸/年的產(chǎn)能。這將是中國(guó)合成氣制乙二醇產(chǎn)能爆發(fā)的開(kāi)端。
    北大先鋒總經(jīng)理唐偉告訴記者，隨著合成及配套工藝技術(shù)日臻成熟，國(guó)內(nèi)多個(gè)煤制乙二醇樣板項(xiàng)目已能實(shí)現(xiàn)連續(xù)高負(fù)荷運(yùn)營(yíng)和產(chǎn)出聚酯級(jí)乙二醇。這也為北大先鋒的發(fā)展，創(chuàng)造了新在機(jī)遇。
    比如，安陽(yáng)永金年產(chǎn)20萬(wàn)噸乙二醇項(xiàng)目于2012年一次開(kāi)車(chē)打通全流程，隨即創(chuàng)造原始開(kāi)車(chē)不停車(chē)連續(xù)生產(chǎn)4個(gè)月的紀(jì)錄;2015年8月份裝置負(fù)荷提升至90%以上，最高日產(chǎn)突破578噸;目前日均乙二醇產(chǎn)量超過(guò)550噸，產(chǎn)品優(yōu)等品率達(dá)98%以上。北大先鋒為該項(xiàng)目配套的22000 Nm3/h變壓吸附分離CO裝置和42000 Nm3/h變壓吸附制氫裝置自開(kāi)車(chē)以來(lái)穩(wěn)定運(yùn)行，滿(mǎn)足機(jī)組高負(fù)荷運(yùn)行工況的多樣化需求，氣體產(chǎn)品源源不斷地供給下游生產(chǎn)線(xiàn)，有效保證全線(xiàn)達(dá)標(biāo)達(dá)產(chǎn)，屢破記錄。
    此外，北大先鋒為河北辛集化工年產(chǎn)6萬(wàn)噸乙二醇項(xiàng)目配套的6300 Nm3/h(純度>98.5%)變壓吸附分離CO裝置和12000 Nm3/h(純度>99.9%)變壓吸附制氫裝置施工接近尾聲，該項(xiàng)目有望在2017年下半年投料試產(chǎn)，與現(xiàn)已開(kāi)車(chē)運(yùn)行的數(shù)個(gè)項(xiàng)目共同壯大合成氣制乙二醇的產(chǎn)能隊(duì)伍。
    唐偉表示，北大先鋒獨(dú)特的變壓吸附分離CO技術(shù)及成套工藝設(shè)備，是世界上唯一能夠?qū)㈦娛癄t尾氣所含的CO提純至99%以上并實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的先進(jìn)技術(shù)。北大先鋒在乙二醇行業(yè)的業(yè)績(jī)顯現(xiàn)出穩(wěn)步增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，自2016年下半年至2017年初，北大先鋒已簽署了多個(gè)乙二醇項(xiàng)目氣體分離裝置合同，包括利華益利津煉化有限公司乙二醇項(xiàng)目配套提純CO設(shè)備、天盈石油化工股份有限公司乙二醇項(xiàng)目配套CO和制H2設(shè)備。
    未來(lái)幾年，北大先鋒將持續(xù)完善和優(yōu)化變壓吸附氣體分離工藝，進(jìn)一步為煤化工企業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)，助力企業(yè)增產(chǎn)達(dá)效，促進(jìn)我國(guó)工業(yè)排放氣資源化利用達(dá)到全新的高度，為節(jié)能減排與環(huán)保事業(yè)做出不懈的努力。