用核心技術助推煤制乙二醇達產(chǎn)增效
——記北大先鋒變壓吸附技術在煤化工行業(yè)的創(chuàng)新應用歷程
2015工博會CO銀獎證書。
2015工博會CO銀獎證書。
2015工博會獎杯
2015工博會獎杯
    來自亞化咨詢的最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截止2017年3月底，我國合成氣制乙二醇項目已投產(chǎn)或已試車成功的總產(chǎn)能突破212萬噸，占乙二醇總產(chǎn)能的30%左右，打破了石油路線乙烯法工藝制乙二醇的全球性壟斷。
   去年以來，隨著“十三五”開局之年順利收官，國內(nèi)宏觀經(jīng)濟形勢大為改觀、大宗化工產(chǎn)品市場開始復蘇，國內(nèi)乙二醇市場也日益見好。最近一段時間，多個煤制乙二醇項目已經(jīng)陸續(xù)投產(chǎn)，國內(nèi)前幾年已建成的主要煤制乙二醇裝置也開始提高負荷或開足馬力生產(chǎn)。
  但如何使裝置盡快實現(xiàn)達產(chǎn)、達標、增效?是擺在各個投資方與生產(chǎn)企業(yè)面前迫切需要解決和正確面對的問題。
   達產(chǎn)增效渴望新技術作支撐
  據(jù)亞化咨詢的消息，隨著通遼金煤、新疆天業(yè)、安陽永金化工、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現(xiàn)長周期的穩(wěn)定運行，國內(nèi)煤制乙二醇技術已經(jīng)日趨成熟，預計未來3-5年，我國煤制乙二醇產(chǎn)業(yè)將迎來新一輪快速發(fā)展期，煤制乙二醇產(chǎn)能將由目前200多萬噸，增長到500萬-600萬噸以上。這些新增產(chǎn)能將占國內(nèi)乙二醇市場近50%的份額。
   北京北大先鋒科技有限公司副總經(jīng)理耿云峰告訴中國化工報記者，合成氣制乙二醇工藝是以煤為原料，通過氣化、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進行加氫反應，并通過精制后獲得聚酯級乙二醇的過程。
   而煤制乙二醇工藝中通常要求產(chǎn)出的一氧化碳純度達99%以上，氫氣純度達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80年代，北京大學化學院教授、博士生導師謝有暢帶領的研發(fā)小組開發(fā)了對一氧化碳有極高吸附容量和選擇性的高效吸附劑PU-1，這在當時引起了國內(nèi)外化學界的極大反響。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發(fā)成功了國際領先水平、高效低耗的變壓吸附分離一氧化碳新技術，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源，大大滿足了煤制乙二醇工藝對原料氣提純凈化的需求。
    通遼金煤化工首期20萬噸/年煤制乙二醇裝置是國內(nèi)首套采用煤制乙二醇工藝技術的生產(chǎn)線，該項目于2007年8月開工，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。
    北大先鋒曾為該項目設計建設了一套規(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。這是我國首次將變壓吸附氣體分離技術應用到煤制乙二醇生產(chǎn)線。
   耿云峰介紹，2011年11月18日，通遼金煤化工首期20萬噸/年煤制乙二醇裝置實現(xiàn)成功達產(chǎn)，確立了北大先鋒在合成氣制乙二醇領域的專業(yè)、領先技術供應商地位。
    2016年，通遼金煤化工對造氣爐及合成裝置進行擴能改造，生產(chǎn)負荷有所調(diào)整，上半年生產(chǎn)乙二醇減至6.21萬噸。目前，通遼金煤為滿足市場需求，決定新增一條變壓吸附分離CO、H2生產(chǎn)裝置，預計乙二醇產(chǎn)能將達到25萬噸、草酸12萬噸/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負責人告訴記者，2016年5月，公司20萬噸/年合成氣制乙二醇工業(yè)示范裝置先后完成二輪滿負荷72小時技術標定及110%高負荷試驗。今年3月9日，該項目接受國家石化有機原料合成樹脂質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心抽樣檢驗，各項指標達到工業(yè)用乙二醇國家優(yōu)等品要求。
  北大先鋒曾為該項目配套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現(xiàn)一次開車成功。目前，該項目正在向達產(chǎn)、達效目標沖刺，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、高效的技術作為支撐。
    耿云峰說，北大先鋒作為全球領先的專業(yè)從事變壓吸附氣體分離技術研發(fā)和成套設備設計制造，以及高效吸附劑和催化劑的生產(chǎn)商，已經(jīng)掌握了世界領先的變壓吸附分離CO技術和制H2技術，產(chǎn)品氣純度高、收率高，可以充分滿足煤制乙二醇工藝對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目建設制氧裝置
  達產(chǎn)增效需突破降低成本關
    北大先鋒市場總監(jiān)崔慶川告訴記者，2013年初，新疆天業(yè)集團電石爐尾氣回收利用合成5萬噸/年乙二醇項目一次開車成功，消息一經(jīng)宣布便引發(fā)市場強烈關注。北大先鋒為該項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)實現(xiàn)安全、長周期、高負荷運行了50多個月。其中，2015年全年生產(chǎn)5.2萬噸，優(yōu)等品率達到95%，曾創(chuàng)下全年負荷平均104%、最高負荷超過110%的紀錄。
  隨著新疆天業(yè)一期5萬噸乙二醇項目的順利運行，北大先鋒于2013年8月再次與新疆天業(yè)達成深度合作，雙方簽署了天業(yè)二期電石爐尾氣綜合利用制20萬噸/年乙二醇、17萬噸/年1,4丁二醇項目配套的變壓吸附提純CO、H2裝置供應合同。
  北大先鋒建設的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)線的全面啟動順利投產(chǎn)，至今滿負荷運行。該項目已產(chǎn)出優(yōu)等品乙二醇(聚酯級)，是我國合成氣制乙二醇產(chǎn)能中極具市場競爭力的一條生產(chǎn)線。
  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化工報記者，電石爐尾氣組分復雜，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，目前全球尚無其他成功的工業(yè)化應用案例。這是因為北大先鋒CO分離技術具有相當強的原料氣適應性，在用氣需求復雜多變的工況下，其吸附劑性能不受影響，吸附效率保持高效，得以保證設備穩(wěn)定運轉(zhuǎn);而常規(guī)的CO吸附劑很難保證這一點，另外一種深冷分離技術在氮氣或其他雜質(zhì)的干擾下，更加無法實現(xiàn)CO高效分離，其經(jīng)濟性也與變壓吸附法相去甚遠。
    這位高管介紹，新疆天業(yè)一期5萬噸乙二醇項目實際運行情況表明，通過電石尾氣合成乙二醇的工藝路線，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)所應耗費的投資，可以說，乙二醇的綜合生產(chǎn)成本降到了“史上最低”，更加有利于增強企業(yè)整體抗風險能力和市場競爭力。
    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目合作成功的案例，新疆天業(yè)擴能增效的10萬噸/年煤制乙二醇項目已于2016年底正式啟動。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。該裝置預計于2018年投產(chǎn)。 

    福州耀隆CO、H2、CO2
    未來市場發(fā)展前景喜人
    據(jù)亞化咨詢統(tǒng)計與預測，2017年，國內(nèi)將有多個備受關注的煤制乙二醇項目經(jīng)過了經(jīng)濟寒冬的蟄伏后而加速啟動，將新增8個項目、總計134萬噸/年的產(chǎn)能。這將是中國合成氣制乙二醇產(chǎn)能爆發(fā)的開端。
    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日臻成熟，國內(nèi)多個煤制乙二醇樣板項目已能實現(xiàn)連續(xù)高負荷運營和產(chǎn)出聚酯級乙二醇。這也為北大先鋒的發(fā)展，創(chuàng)造了新在機遇。
    比如，安陽永金年產(chǎn)20萬噸乙二醇項目于2012年一次開車打通全流程，隨即創(chuàng)造原始開車不停車連續(xù)生產(chǎn)4個月的紀錄;2015年8月份裝置負荷提升至90%以上，最高日產(chǎn)突破578噸;目前日均乙二醇產(chǎn)量超過550噸，產(chǎn)品優(yōu)等品率達98%以上。北大先鋒為該項目配套的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車以來穩(wěn)定運行，滿足機組高負荷運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，有效保證全線達標達產(chǎn)，屢破記錄。
    此外，北大先鋒為河北辛集化工年產(chǎn)6萬噸乙二醇項目配套的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，該項目有望在2017年下半年投料試產(chǎn)，與現(xiàn)已開車運行的數(shù)個項目共同壯大合成氣制乙二醇的產(chǎn)能隊伍。
    唐偉表示，北大先鋒獨特的變壓吸附分離CO技術及成套工藝設備，是世界上唯一能夠?qū)㈦娛癄t尾氣所含的CO提純至99%以上并實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的先進技術。北大先鋒在乙二醇行業(yè)的業(yè)績顯現(xiàn)出穩(wěn)步增長態(tài)勢，自2016年下半年至2017年初，北大先鋒已簽署了多個乙二醇項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目配套提純CO設備、天盈石油化工股份有限公司乙二醇項目配套CO和制H2設備。
    未來幾年，北大先鋒將持續(xù)完善和優(yōu)化變壓吸附氣體分離工藝，進一步為煤化工企業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務，助力企業(yè)增產(chǎn)達效，促進我國工業(yè)排放氣資源化利用達到全新的高度，為節(jié)能減排與環(huán)保事業(yè)做出不懈的努力。