结合研究院的研发方向,《实施方案》专栏4中提及的“精细化工低危化高效化生产共性技术、非粮生物基化学品制备纯化技术、光刻胶树脂合成关键共性技术、超高纯化学品纯化技术、高端聚烯烃聚合关键共性技术、高效分离与 VOCs 治理共性技术、无机膜高效气体分离技术……”以及重要任务提出的“持续推进高压电缆绝缘及屏蔽材料、电子特气、微通道等先进技术及产品‘一条龙’应用示范”,研究院均有覆盖并已取得阶段性成效。
化工新材料产业是浙江省“互联网+”、生命健康和新材料等三大科创领域的重要基础产业之一,同时是衢州市重要的支柱主导产业,尤其是新能源材料和氟硅产业在全国居领先地位,具有优越的产业基础。浙江大学衢州研究院中试基地更应体现“公共服务能力”,助力衢州市持续开展产业链补强工作,培育和发展新质生产力,进一步提高产业韧性和生命力,助推衢州市经济高质量发展。同时,以衢州市为中心,可以进一步辐射浙闽赣皖四省边际城市,为地区一体化发展助力。
浙江大学衢州研究院中试基地定位于实现“基础研究-技术攻关-技术应用-成果产业化”全过程衔接,充分发挥“公共服务能力”。首次尝试由政府投资建设、研究院运营管理的模式,面向全社会提供中试技术服务。该模式适用于中国的国情,具有资源利用最大化、多层次人才支撑和安全风险管控可靠等优势。
二、推进中试项目落地
实施方案提出:“鼓励化工园区建设规范的中试车间、标准厂房,积极开展关键工序和新工艺中试……”。鼓励化工园区建设标准化车间,对于中试基地平台的建设至关重要。标准化车间能够提供规范化、安全可控的支撑,有助于统一中试安全环保生产要求,减少安全环保事故发生的风险,促进技术验证和工艺优化,确保技术的可行性和稳定性,为规模化生产做好准备,确保科技成果顺利转化。此外,标准化车间的建设还有助于建立严格的质量控制体系,确保产品质量符合预定标准,以利于产业化过程中更好地实施自动化控制和现代化管理,实现资源的合理配置和高效利用,提高生产效率和经济效益,快速响应市场变化、增强企业竞争力。
浙江大学衢州研究院中试基地聚焦企业和研发的核心诉求,组织专业团队,评估化工园区建设标准规范,结合中试工艺的特点,率先开创性建成了集培训、中试研究、分析检测功能一体化的国内一流的中试验证平台,为国内中试基地的建设提供先锋示范作用。中试研究模块:配置有甲类车间、甲类仓库、公用工程、三废处理、柔性/模块化中试设备以及自动控制系统等。所在园区要素保障完善,具备污水、危废处理、蒸汽、天然气、工业用气等中试必备条件的基础配套能力。其中,与浙江华亿工程设计股份有限公司合作成立联合研发中心,建立精细化工的多功能中试车间,提供高效模块化组装的中试装置和试验服务。已承接中试项目35项,顺利完成中试验证23项。虚拟实训模块:配置虚拟仿真、全国首套PTA半实物全流程装置以及8套单元操作装置等,累计服务企业超420家,培训学员4500余人。分析测试模块:配备大型测试仪器百余台,设有工艺安全评估实验室、火灾爆炸防护实验室及分析检测实验室,已取得CMA证书和CNAS认可证书,完成检测超8000次,出具报告959份。因此,鼓励化工园区建设标准化车间布局建设中试平台,有助于提升化工行业的整体水平,加快科技创新步伐,实现产业的可持续发展,构建现代化的化工产业体系,提高中国化工产业的国际竞争力。
实施方案提出:“制定化工中试装置建设管理规范,强化产业、应急、环保等政策协同……”。
国内中试基地尚处在新生阶段,配套的安评和环评规范标准有所缺失,中试项目的建设和运行过程中往往缺少依据和标准,极大地影响技术成果转化效率。浙江大学衢州研究院积极与相关单位联合,针对中试基地建设运行的政策规范进行讨论、分析和实践,明确权责边界、评估风险、分级管控,使针对中试基地的政策法规具备更高的可执行性。例如,基地在工信部牵头组织的《石化化工中试项目管理规范(征求意见稿)》和国标《化工园区中试基地建设导则(征求意见稿)》的编写工作中积极发表意见,以加强化工园区中试基地统一管理,规范化工园区中试基地建设和管理,为规划设计、工程建设和行业管理部门提供依据。基地同时参与了国家强制性安全标准《精细化工企业安全管理规范》的编写。该标准已完成征求意见稿,旨在规范精细化工企业安全设计,全面提升本质安全水平,近期即将在全国范围内公开征求意见,预计今年下半年发布实施。
实施方案提出:“基于专业化评价进一步优化化工中试装置安评、环评工作……”。目前部分省市规定,中试项目的安全评价参照产业化项目执行,但产业化安全评价办法不适宜于中试项目,并对中试项目的落地和实施效率造成不必要的影响。浙江大学衢州研究院中试基地作为主编单位,正在编制浙江省地方标准《化工医药试验基地中试项目安全评价导则》(暂定名),旨在梳理现有国家相关标准,分析现行中试安全评价规范的不足,细化中试项目的评价对象、内容和方法。目前,标准初稿已完成,正在编制单位内部征求意见。通过这些标准的制定和实施,将为精细化工中试项目提供坚实的技术保障和规范支持,显著提升中试项目的安全管理水平,有力推动中试项目的顺利落地,助力精细化工产业高质量发展。
另外,中试试验过程中,存在使用多种类的易燃易爆、腐蚀和有毒的危险化学品,同时反应失控、设备设施失效或操作不当也是中试可能存在的安全风险。建立适合中试基地特定需求的安全风险管控体系是中试基地长期安全运营的重中之重。中试基地作为平台性质的单位,其安全管理工作更为复杂。为了规范中试基地的管理并控制风险,浙江大学衢州研究院中试基地明确研究院为安全管理的责任主体,从中试项目管理及中试基地安全运行两大模块出发建立中试安全风险管控体系。与第三方安全、环保单位的评估工作结合,通过整合项目引入、项目运行、设备全生命周期、工艺风险、奖惩与激励、组织与人员等六大管理模块的22个管理要素,将安全评价和环境评价全流程嵌入,创立了一套完善且可推广的中试安全管理模式。
特别值得一提的是,新增的中试项目在申请阶段必须提交“中试工艺危害筛查表”这一重要程序,通过细致评估项目涉及的物质、反应类型、设备配置及操作流程,早期识别潜在风险并制定相应的预防措施。这一措施确保了每个项目从最开始就以本质安全设计为基础,保障了中试阶段的先进性与安全性,为项目的安全产业化提供了坚实的技术基础。同时为满足技术团队权益保护的诉求,建立完善了适宜中试基地的商业秘密保护体系。
三、促进上下游协同创新
实施方案提出:“引导产业链龙头企业联合相关企业、高校、院所等组建产学研用创新联合体,以产业需求和技术迭代为牵引开展链式协同创新,加快新技术、新产品和新装备协同攻关、验证和应用,全面提升产业链基础能力。” 技术创新和高效产业化,在于产业链与创新链高效的沟通和互动,浙江大学衢州研究院高度重视产业链、创新链和人才链的有机结合,打造产业链、创新链、服务链、人才链和资金链深度融合的示范场景,推动教育、科技、人才协同发展。已与中核秦山同位素有限公司,杭氧特种气体有限公司,浙江华亿工程设计股份有限公司等8家企业成立联合研发中心;与浙江巨化技术中心有限公司,华友新能源科技(衢州)有限公司等多家企业组建创新联合体,发挥产业创新联盟作用,使企业、高校、院所达成产业需求和研发攻关的深度融合。
为进一步保证产学研用上下游更加流畅地衔接,浙江大学衢州研究院在中试基地基础上延伸,扩展建设针对技术产业化的“链式”服务平台机制。
团队培育:浙江大学衢州研究院组建成立技术验证中心,建立项目评估筛选程序,通过建立产业专家库,由技术、金融、安全环保等多领域专家共同对项目可行性、安全性、经济性等方面进行评价,筛选符合国家战略和市场需求的“三新”项目,扶持项目团队组建,并进行辅导培育。由中试基地提供关键的中试技术服务和解决方案,并设有分析检测和实习培训等辅助功能模块,为团队的发展提供人力物力配套资源。通过组建项目运营管理团队,护航创新项目研发、中试、产业化全过程落地。近两年内,为衢州乃至浙江石化化工行业的科技创新注入了强大活力,如:衢州晶洲科技有限公司等离子体制备高附加值纳米材料技术,技术水平较市场同类竞品有显著性能优势,部分已获下游龙头企业的高度认可,已获衢州市大力支持,打造等离子体自小试到工业应用的全生命周期平台技术;浙江大学衢州研究院高端光学级聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)本体聚合工艺成套技术完成研发和中试,已将技术秘密授权浙石化落地实施。
资金扶持:浙江大学衢州研究院联合浙大控股集团、衢州控股集团推动设立“衢州高端化学品中心科创基金”,首期规模达2亿元,为关键技术创新项目提供资金支持,积极推动“科技产业金融一体化”发展,有效发挥科创基金“催化剂”作用。2024年将持续完善项目评选及支持机制,解决包含中试在内的产业化链条后端的资金问题,促进化工新材料产业链优化和价值链提升。
作者:浙江大学衢州研究院
中国工程院院士孙丽丽:化工新材料发展需瞄准四大方向
关键词 |化工新材料发展四大方向
中国工程院院士孙丽丽认为,我国化工新材料的发展将推动数个万亿级产业的高质量发展,同时需瞄准四大方向发力。
在“双碳”目标的引领下,传统化石资源的使用正逐渐从单一的能源利用(即作为燃料)转变为多元化的物质利用(如作为材料使用),这为化工新材料带来了前所未有的发展契机。
中国工程院院士孙丽丽在最近召开的2024海南自贸港儋洋经济圈石化新材料产业投资推介会上明确表示:“‘十四五’期间不仅标志着我国石化行业转向自主创新、实现自主发展的关键时期,同样也代表着向高端新材料领域发展的重要转折点。”她进一步指出,“虽然我国在塑料、合成橡胶和合成纤维这三大基础材料的生产规模上已经全球领先,但在众多高端新型材料领域中仍存在空白区域,且高度依赖外部供应。因此我们必须加快产业升级和技术研发的步伐以推动行业的转型和发展。"
孙丽丽的观点突显了当前我国推动石油化工产业高质量发展的紧迫性和重要性。她还提出我国的化工新材料行业的发展将助力多个万亿级产业的提升与飞跃;同时强调需要聚焦四个主要方向进行突破与发展以确保持续进步和高质量成长。
市场容量巨大
数据显示,今年1—5月,我国石化行业实现营业收入6.62万亿元,同比增长5%,实现利润总额3519亿元,同比下降3.4%,进口总额达3831.4亿美元,同比下降3.7%,一举扭转去年同期收入、利润、进出口总额下降的状况,呈现出总体向好态势。
孙丽丽指出,近年来,我国炼油、化工产业实现跨越式发展。截至目前,我国炼油能力已经达到9.37亿吨/年,成为世界第一炼油大国;乙烯产能达到5000多万吨,位列世界第一;另外,三大合成材料规模也是世界第一。“如此庞大的产能,在‘双碳’目标下,需要做一系列新部署。”
孙丽丽认为,化工新材料将是石化产业发展新的增长引擎,市场容量巨大。
“我国化工新材料发展将推动数个万亿级产业的高质量发展。”孙丽丽指出,在新能源发电领域,2023年多晶硅、硅片、组件等主要制造环节产量同比增长64%,行业产值超1.7万亿元;在新能源汽车领域,2023年行业产值超过1.5万亿元,年均增长120%;在医疗器械领域,2023年行业总产值超过1.3万亿元,年均增长超过12%;在生物制造领域,2023年行业总产值达4200亿元,预计2033年将达到2万亿元。“如此庞大的新兴产业快速推进,拉动经济社会快速发展,化工新材料与这些快速推进的新兴产业密切相关,未来可期。”
聚焦四大方向
石化材料涉及方方面面,种类更是多达几十万种,目前我国三大合成材料已走到了世界第一,再往下延伸,具体应向哪几个方向发力?
孙丽丽给出答案:“一是高性能合成树脂。要更加聚焦高性能聚烯烃材料,其用途十分广泛,既包括常规的包装,也包括高端电子化学品的封装材料;同时,还要聚焦工程塑料、催化材料,很多催化材料均来源于高性能聚合树脂材料。二是特种橡胶和热塑性弹性体。高性能弹性体POE用途十分广泛,目前POE性能差异很大,有很大进步空间,这些弹性体材料未来会在更广泛的领域得到更好应用。”
“三是高性能合成纤维,包括可在不同场景下应用的功能性纤维,如抗静电纤维、熔喷布,以及特种纤维、高性能纤维,它们在抗爆、阻燃方面表现出色。四是专用化工料。很多材料都属于这一类,比如膜,除了传统的废水处理、水净化,电子化学品的生产以及电解水制氢等都与其息息相关。”孙丽丽指出。
“未来,化工新材料大概率会沿着这些大类发展。新材料的发展是无止境的,其本质是不同分子进行重构、重组,在这个过程中,也会不断有新发现,不断迭代进步。”孙丽丽表示。
绿色低碳是前提
尽管市场潜力巨大、展望未来充满无限机遇,但在“双碳”目标的约束下,化工新材料行业的发展依然面临着诸多挑战。
孙丽丽强调:“市场的广阔空间固然重要,但更为核心的是实现高质量发展并培育出新型生产力。”她认为,“绿色化工新材料的崛起已成为不可逆转的趋势;然而这一过程中也充斥着新的挑战与考验。“
当前阶段中,由于多数的化工材料仍然依赖于化石资源且能耗较高的问题尚未得到根本性解决以及冗长的生产流程等因素制约了产业的绿色发展步伐 。因此我们需要借助绿色低碳的前沿科技来助推整个行业的转型升级和可持续发展进程 ”。
她还进一步阐释了推动全生命周期内的低碳转型不仅是对生态环境负责更是产业升级的内在要求 , “近期某些西方国家试图通过对我国生产的化工产品施加碳足迹及总量方面的多重审核措施以设置贸易障碍 ;但从我们自身发展的视角出发也应该积极应对这些变化 :一方面可以提升我们在国际舞台上的话语权另一方面也是为了更好地优化自身的产品性能使其更加符合绿色环保的理念 ” . "未来我们的努力方向应聚焦于原料端和使用能源端的双重绿化工作比如利用清洁能源生产出绿色的氢气或者甲醇等产品这将是实现原材料替代战略的有效途径之一 同时我们还需关注技术层面的革新包括制造流程的优化和催化剂技术的进步等等 这些都将有助于提高整体的生产效率和环境绩效 另外生产过程的高效管理也是一个不可忽视的环节 通过引入先进的制造业理念和手段我们可以使得诸如压缩分离之类的关键操作步骤变得更加高效节能 最后在废弃物资源化再利用方面我们也大有可为 这不仅能够减少环境污染还可以为技术进步提供源源不断的动力支持 从而确保整个生命周期内都能体现出绿色环保的价值理念" 孙丽丽的这番表述无疑为我们指明了未来发展的方向和路径选择。"
来源:中国能源报返回搜狐,查看