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首鋼朗澤公司瞄準(zhǔn)高附加值產(chǎn)品生產(chǎn) 探尋工業(yè)尾氣利用有效路徑

作者:admin 時間:2023-05-16 06:15 點擊:
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首鋼朗澤公司瞄準(zhǔn)高附加值產(chǎn)品生產(chǎn) 探尋工業(yè)尾氣利用有效路徑(圖1)

  這是首鋼朗澤公司投產(chǎn)的鋼鐵尾氣生物發(fā)酵工業(yè)化裝置。(資料圖片)

  工業(yè)尾氣怎樣利用?傳統(tǒng)做法是通過燃燒將其中的熱能轉(zhuǎn)換成電能。北京首鋼朗澤科技股份有限公司(以下簡稱“首鋼朗澤”)卻探索出一條全新路徑:利用合成生物技術(shù)與CCUS(碳捕獲、利用與封存)技術(shù)相結(jié)合,將含碳工業(yè)尾氣直接轉(zhuǎn)化為生物乙醇及微生物蛋白等高價值產(chǎn)品。

  從洗衣液中的表面活性劑、飲料瓶中的聚酯材料,到乙醇纖維做成的運動服……首鋼朗澤持續(xù)創(chuàng)新研發(fā),推動產(chǎn)品在眾多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用,自身也成長為國家級專精特新“小巨人”企業(yè)。

  從0到1

  常溫常壓下,不到22秒一氧化碳、二氧化碳直接轉(zhuǎn)化為乙醇和蛋白――這聽起來像天方夜譚,卻是首鋼朗澤突破化工合成路徑已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化的技術(shù)路線。首鋼朗澤用非糧原料生產(chǎn)乙醇和蛋白,每生產(chǎn)1噸乙醇可節(jié)糧3噸、節(jié)地8畝,對保障國家糧食安全和能源安全具有積極意義。

  “與燃燒相比,一代技術(shù)可實現(xiàn)二氧化碳減排33%以上,氮氧化物減排90%以上;二代技術(shù)不僅可以做到無二氧化碳排放,每噸乙醇還可直接消耗二氧化碳0.5噸,能源轉(zhuǎn)化率達60%。”首鋼朗澤副總經(jīng)理宋慶坤告訴記者。

  這些數(shù)字背后是首鋼朗澤在自主創(chuàng)新路上的持續(xù)探索。2011年,公司引進一項將工業(yè)尾氣轉(zhuǎn)化為乙醇的生物發(fā)酵技術(shù),這項技術(shù)雖然在實驗室研發(fā)成功,但并沒有進行中試,業(yè)內(nèi)許多人認為不可能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。“一項新技術(shù)要從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化,需要經(jīng)過小試、中試,最終實現(xiàn)量產(chǎn)才算成功。我們的首要任務(wù)就是完成這項技術(shù)的中試。”宋慶坤說。

  在大股東首鋼集團支持下,公司一期投入6000多萬元進行中試研發(fā),希望中試成功后可以推廣應(yīng)用于鋼鐵生產(chǎn)流程上,為鋼鐵企業(yè)綠色轉(zhuǎn)型提供新路徑。為實現(xiàn)這個目標(biāo),首鋼朗澤組建了一支年輕技術(shù)團隊,全身心投入研發(fā)工作。

  盡管做了充分的心理準(zhǔn)備,但中試過程比想象得更艱辛。在產(chǎn)業(yè)鏈條中,實驗室發(fā)酵技術(shù)只是很小的一個單元,上游要接入不同類型的工業(yè)尾氣,精準(zhǔn)控制尾氣中的雜質(zhì)含量;下游要產(chǎn)出高質(zhì)量的合格產(chǎn)品,滿足客戶要求,如果沒有產(chǎn)出,技術(shù)再好也沒有經(jīng)濟性。之前沒有意識到的一些問題,在中試過程中也集中地暴露了出來。

  沒有退路,只能迎難而上。但在相當(dāng)長時間內(nèi),技術(shù)團隊雖一步步解決了流程中的梗阻,卻依然沒有突破性進展。2014年,埋頭做了3年研發(fā)的團隊面臨一道艱難的選擇題:公司賬面上只剩下80多萬元,是斷腕止血,還是孤注一擲?經(jīng)過激烈討論,技術(shù)團隊認真梳理總結(jié)了項目研發(fā)中存在的技術(shù)難點,自我施壓,明確攻克時間點,并爭取到首鋼集團的增資。

  憑借堅持不懈的努力,技術(shù)團隊于2016年完成中試,形成全系統(tǒng)工藝技術(shù)集成,在曹妃甸開建首套大工業(yè)化裝置。2018年5月正式投產(chǎn),產(chǎn)出符合國家標(biāo)準(zhǔn)的燃料乙醇。項目順利建成,讓首鋼朗澤實現(xiàn)了“從0到1”的突破,并擁有大量自主知識產(chǎn)權(quán)。

  意外之喜

  2015年,在首鋼技術(shù)研究院工作的晁偉來到首鋼朗澤,負責(zé)中試技術(shù)研發(fā)。如今,他已經(jīng)是首鋼朗澤負責(zé)科技創(chuàng)新的副總經(jīng)理。“到公司前,我在曹妃甸中試現(xiàn)場聽完介紹后就動心了。一方面感覺技術(shù)很先進,對鋼鐵產(chǎn)業(yè)意義重大,多花點代價也值得做。另一方面我是學(xué)化學(xué)的,在這里可以發(fā)揮更大的價值。”

  到中試基地安家后不久,晁偉就遇到了難題:分離蒸餾系統(tǒng)總是運行不順暢,無法連續(xù)產(chǎn)出合格乙醇。技術(shù)人員把蒸餾塔拆開,發(fā)現(xiàn)塔板上附著了很多黏稠物質(zhì),導(dǎo)致蒸餾塔板堵塞,氣流無法通過。不管怎么清理,只要系統(tǒng)運行,這些物質(zhì)會一直產(chǎn)生,想提取乙醇,必須在前端把這部分黏稠物去除掉。

  這些惱人的黏稠物到底是什么?送到國家權(quán)威機構(gòu)一檢測,結(jié)果令人驚喜――其中蛋白質(zhì)含量很高。但這些蛋白質(zhì)是否有利用價值?帶著疑問,他們拿著樣本去了中國農(nóng)科院飼料所,經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)含量高達80%以上,而且氨基酸種類齊全、平衡性好,非常適合做飼料。

  在解決生產(chǎn)問題的同時,發(fā)現(xiàn)了更有價值的新產(chǎn)品,這對企業(yè)來說是一個重大驚喜。“這些黏稠物就是乙醇梭菌蛋白。我們花了6年時間做飼料產(chǎn)品認證,于2021年8月取得農(nóng)業(yè)農(nóng)村部頒發(fā)的飼料原料新產(chǎn)品證書。”晁偉說。自那時起,乙醇梭菌蛋白成為眾多水產(chǎn)飼料企業(yè)蛋白原料的首選。

  “現(xiàn)在很多研究人員都在研究菌種,但缺乏工業(yè)化轉(zhuǎn)化能力,這個方面恰好是我們的優(yōu)勢。”晁偉說,工業(yè)化要考慮從氣體凈化到連續(xù)發(fā)酵、蒸餾脫水、乙醇蛋白分離提純的全流程。這套使實驗室發(fā)酵技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的工業(yè)化轉(zhuǎn)化能力,形成了首鋼朗澤的核心競爭力。

  隨著首鋼工業(yè)尾氣變廢為寶的消息見諸報端,原本重點在鋼鐵行業(yè)謀劃發(fā)展的首鋼朗澤,被一個偶然的機會改變了產(chǎn)業(yè)布局。2018年,一家來自寧夏的民營鐵合金企業(yè)登門拜訪,希望在寧夏合作建廠,處理鐵合金生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的尾氣。

  與鋼鐵業(yè)相比,鐵合金行業(yè)相對小眾,但寧夏鐵合金企業(yè)集中度高、氣源豐富,尾氣中的有效成分濃度很高,這無疑為首鋼朗澤打開了一扇窗。

  2021年5月,首鋼朗澤控股的鐵合金尾氣利用項目――寧夏首朗吉元新能源科技有限公司建成投產(chǎn),年產(chǎn)乙醇4.5萬噸、乙醇梭菌蛋白5000噸。隨后,在寧夏和貴州建成了第二家、第三家鐵合金領(lǐng)域的項目,跨領(lǐng)域發(fā)展取得成功。

  這些合作讓首鋼朗澤充分意識到,他們擁有的是一項平臺技術(shù),始于鋼鐵,但不止于鋼鐵。“我國鋼鐵產(chǎn)能規(guī)模大,尾氣資源豐富且易于收集。我們的技術(shù)還可以在鐵合金、電石、化工、垃圾氣化、生物質(zhì)氣化等許多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用。”晁偉說。

  儲備未來

  無論是乙醇還是蛋白,市場空間都非常巨大。考慮到糧食安全,我國在嚴(yán)格控制燃料乙醇加工產(chǎn)能擴張的同時,還每年進口大量的大豆,大豆榨油后剩下的豆粕用于生產(chǎn)飼料。首鋼朗澤產(chǎn)出的生物乙醇和微生物蛋白,無疑能極大滿足市場需求。

  “我們生產(chǎn)的乙醇直接成本比國內(nèi)糧食發(fā)酵的乙醇約低30%。未來不只做乙醇,還可以做丁醇、丁二醇、異丙醇、可持續(xù)航空燃料等一些附加值更高的產(chǎn)品。”首鋼朗澤總工程師莫志朋告訴記者。

  在實現(xiàn)“從0到1”的技術(shù)突破后,首鋼朗澤想得更多的是“從1到N”的快速推廣。首鋼朗澤生產(chǎn)的生物乙醇已經(jīng)應(yīng)用在香水、化妝品、清潔劑、食品飲料包裝、服裝化纖等產(chǎn)品中。國外的合作伙伴還把生物乙醇做成可持續(xù)航空燃油(SAF)應(yīng)用在商業(yè)航班上。公司生產(chǎn)的微生物蛋白可作為水產(chǎn)、雞、豬的蛋白原料,產(chǎn)品供不應(yīng)求。

  如今,這家員工平均年齡33歲的企業(yè),已申請專利250余項,其中發(fā)明專利100余項,發(fā)展駛?cè)肟燔嚨馈!捌髽I(yè)要始終服務(wù)于國家戰(zhàn)略,國家需要什么我們就做什么。”宋慶坤說,首鋼朗澤正向成為合成生物學(xué)和CCUS行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)默默努力。未來隨著寧夏、河北、內(nèi)蒙古、上海、山東等地多個新項目的落地,規(guī)劃中的生物乙醇年產(chǎn)能將達50萬噸、微生物蛋白年產(chǎn)能將達6萬噸。(經(jīng)濟日報記者 楊學(xué)聰)

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