【適用環(huán)境要求】

• 適用行業(yè)領(lǐng)域

鋼鐵（高爐富氧、電爐煉鋼）、有色、化工（含煤化工）、玻璃玻纖、垃圾焚燒、污水處理、造紙、水泥、高原供氧、臭氧氧源等。以及各類需要非高純氧氣的場(chǎng)合。

• 應(yīng)用環(huán)境要求

該裝置對(duì)環(huán)境要求不高，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在國內(nèi)各省市地區(qū)，包括高海拔地區(qū)，因原材料為空氣，只有海拔對(duì)產(chǎn)品能耗有一定的影響，用氧量規(guī)模為100Nm3/h~40000 Nm3/h之間。

【技術(shù)產(chǎn)品簡(jiǎn)介】

• 基本運(yùn)行原理

利用北大先鋒自行研發(fā)的PU-8鋰基吸附劑（分子篩），通過該吸附劑對(duì)氮?dú)馀c氧氣的不同吸附能力，在一定的壓力變化下對(duì)氧氣進(jìn)行分離，進(jìn)而提供最高達(dá)95%的氧氣供用戶使用。核心技術(shù)主要體現(xiàn)在：吸附劑的吸附能力、吸附劑的壽命、吸附塔設(shè)計(jì)及氣流分布器的設(shè)計(jì)、動(dòng)力設(shè)備的選擇、閥門的選擇、工藝設(shè)計(jì)及控制系統(tǒng)的優(yōu)化等等。這些因素將直接影響到用戶的投資、設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行能力、設(shè)備電耗、設(shè)備整體壽命及產(chǎn)品氧的純度與產(chǎn)量保持等。

• 工藝流程圖表           

• 核心優(yōu)勢(shì)亮點(diǎn)

北大先鋒自行研發(fā)的鋰基PU-8吸附劑對(duì)氮?dú)獾奈侥芰h(yuǎn)高于常見其他吸附劑，所以在吸附劑填裝量更少，目前已經(jīng)是第三代產(chǎn)品；另外北大先鋒的徑向床吸附塔設(shè)計(jì)也在氣流分布、大型化方面具有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，可以使能耗進(jìn)一步降低，比同類產(chǎn)品節(jié)能15%。北大先鋒目前在運(yùn)行的制氧裝置已有多套超過10年，產(chǎn)品穩(wěn)定性及壽命遙遙領(lǐng)先。

• 相關(guān)參數(shù)描述

北大先鋒變壓吸附空分制氧裝置的產(chǎn)氧量規(guī)模為100Nm3/h~40000Nm3/h之間；

單位制氧電耗國內(nèi)最低，低至0.29~0.33KWh/Nm3純氧，較國內(nèi)同行低10~15%；

采用自主研發(fā)高效鋰基制氧吸附劑，一次性裝填，10年無需更換或補(bǔ)充裝填；

采用先進(jìn)徑向流吸附塔，裝置投資省，運(yùn)行成本低；

采用獨(dú)特的降噪設(shè)計(jì)，滿足裝置外噪聲小于等于85分貝；

可實(shí)現(xiàn)操作現(xiàn)場(chǎng)無人化，一般2人/班，普通員工經(jīng)簡(jiǎn)單培訓(xùn)即可操作；

控制技術(shù)智能先進(jìn)，可滿足單套兩塔裝置負(fù)荷在50~100%任意調(diào)節(jié)。

【經(jīng)濟(jì)效益分析】

• 投資回收周期

北大先鋒制氧裝置的運(yùn)行費(fèi)用只有電費(fèi)及設(shè)備折舊，其他費(fèi)用僅占極小部分。按12000 Nm3/h的制氧裝置來看：

如果企業(yè)采購液氧，按700元/噸來核算，該企業(yè)則1年左右即可回收成本；跟低溫空分對(duì)比，則大約需要2年回收成本。另外部分企業(yè)氧氣是作為生產(chǎn)原料，不存在投資回報(bào)，氧氣成本降低意味著產(chǎn)品成本大幅降低，可以提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力及增加利潤。

• 應(yīng)用效益情況

以12000Nm3/h的制氧裝置為例，企業(yè)生產(chǎn)如需要連續(xù)或間斷供氧，在純度無特殊要求的情況下，北大先鋒變壓吸附制氧裝置有著節(jié)能效果明顯（比深冷空分低30%~50%的能耗，比同類產(chǎn)品低10%~30%）；單位氧氣產(chǎn)品成本大幅降低、產(chǎn)品在線率高、開停車方便（即使間歇性生產(chǎn)，也可以在15分鐘左右達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)）、維護(hù)成本低（閥門密封圈需1.5-2年定期更換，其他常規(guī)設(shè)備簡(jiǎn)單，數(shù)量少，常規(guī)維護(hù)，維護(hù)費(fèi)用低，一般為總投資的1%～1.5%）、自動(dòng)化程度高（可做到無人操作，僅需1-2人/班，簡(jiǎn)單培訓(xùn)即可上崗）、設(shè)備均為常壓、安全系數(shù)高等等。

【潛力前景分析】

• 市場(chǎng)應(yīng)用潛力

我國是工業(yè)大國，氧氣在各工業(yè)領(lǐng)域都是常規(guī)氣體產(chǎn)品或原材料。其中大部分的應(yīng)用為助燃，也就是參與燃燒用于提升燃燒效率，減低排放，提高產(chǎn)品品質(zhì)等。目前還有很多行業(yè)因?yàn)椴少徱貉鮾r(jià)格高、而高純氧用于富氧應(yīng)用的資源浪費(fèi)多（高純氧稀釋后使用）等情況沒有找到更加高效、低投資、費(fèi)用低的變壓吸附制氧產(chǎn)品。據(jù)我方統(tǒng)計(jì)，目前每年的工業(yè)變壓吸附制氧市場(chǎng)潛力在10億元左右。

• 推廣應(yīng)用現(xiàn)狀

變壓吸附制氧裝置在上世紀(jì)末時(shí)主要由國外壟斷，但制氧能耗高，價(jià)格貴，國內(nèi)接受程度不高，且維修成本高，逐漸被國內(nèi)大型企業(yè)忽視。本世紀(jì)初隨著國內(nèi)新型分子篩的研制及技術(shù)不斷優(yōu)化，北大先鋒引領(lǐng)了變壓吸附制氧技術(shù)的快速發(fā)展，技術(shù)逐漸被國內(nèi)用戶認(rèn)可。目前北大先鋒制氧裝已經(jīng)走向國際市場(chǎng)，其技術(shù)與價(jià)格優(yōu)勢(shì)非常明顯。截至2019年，北大先鋒已累計(jì)建設(shè)一百八十余套工業(yè)制氧裝置，制氧規(guī)模高達(dá)810000Nm3/h，規(guī)模水平躋身世界前三，大中型VPSA制氧裝置的數(shù)量占到中國所有裝置數(shù)量的70%，連續(xù)10年業(yè)績(jī)行業(yè)第一。

【典型案例介紹】

云南某冶煉廠連續(xù)采購北大先鋒變壓吸附制氧裝置：該用戶于2005、2007、2016年采購北大先鋒三套制氧裝置用于年產(chǎn)60萬噸粗銅。規(guī)模分別為7500Nm3/h（純度80%）、7500Nm3/h（純度80%）、12000Nm3/h（純度80%）。配套頂吹艾薩爐，大幅提升粗銅品級(jí)。硫（S）捕獲率從79%上升到96%，能耗下降32%，目前設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。

【信息提供單位】

• 單位名稱

北京北大先鋒科技股份有限公司

• 單位簡(jiǎn)介

北京北大先鋒科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“北大先鋒”）是國際著名學(xué)府北京大學(xué)下屬的高新技術(shù)企業(yè)。北大先鋒成立于1999年10月13日，目前注冊(cè)資本5000萬元，股權(quán)結(jié)構(gòu)為：北京北大學(xué)園教育投資有限公司出資2151.66萬元，占比43.0332%；北大資產(chǎn)經(jīng)營有限公司出資1623.155萬元，占比32.4631%；43位自然人股東共計(jì)出資1225.185萬元，占比24.5037%。北大先鋒專業(yè)從事變壓吸附氣體分離技術(shù)研發(fā)和成套裝置設(shè)計(jì)制造，以及高效吸附劑和催化劑的生產(chǎn)。主要產(chǎn)品有：變壓吸附制氧技術(shù)及成套設(shè)備、變壓吸附分離CO技術(shù)及成套設(shè)備、變壓吸附制氫技術(shù)及成套設(shè)備、高效吸附劑、催化劑、工業(yè)尾氣凈化提純技術(shù)及成套設(shè)備等。公司擁有完善的質(zhì)量檢驗(yàn)體系和良好的售后服務(wù)系統(tǒng)。

附件：變壓吸附空氣分離制氧（VPSA-O2）裝置.pdf