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双氧水制环氧丙烷“出龙”记

耗时15年,仅固定设备m88就达12.8亿元,中国石化双氧水制环氧丙烷项目历经的艰难过程可视为我国基础性、原始性自主创新的一个缩影。

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《中国明升备用网址周刊》 记者 李永华 | 湖南岳阳报道

责编:陈栋栋

(本文刊发于《中国明升备用网址周刊》2019年第6期)

耗时15年,仅固定设备m88就达12.8亿元,中国石化双氧水制环氧丙烷项目历经的艰难过程可视为我国基础性、原始性自主创新的一个缩影。

双氧水制环氧丙烷是什么?

15年前,中国石化迈开了双氧水制环氧丙烷的第一步,此后将这一项目列入中国石化攻关“十条龙”计划,成为中国石化的顶级科研项目。中国石油化工集团明升m88备用网址董事长、党组书记戴厚良多次参加项目评议会,督促项目进展,重要性可见一斑。

双氧水制环氧丙烷技术到底牛在哪里?要搞清这件事,先要了解一下环氧丙烷。这是一个非专业人士一看就懵的专业名词,作为一种基础性石化原料,在石化业内大名鼎鼎,是位居聚丙烯和丙烯腈之后,排名第三的丙烯类衍生物。

中国石化长岭炼化(下称“长岭炼化”)副总经理陈斌介绍,环氧丙烷用途广泛,主要用于生产聚醚多元醇、丙二醇和各类非离子表面活性剂,比如聚醚多元醇,就是“做聚氨酯泡沫、保温材料、涂料等这些材料的主要原料之一,冰箱、空调、汽车里都要用,工业生产和日常生活中都很常见”。

这还仅是环氧丙烷诸多用途的一小部分。在化工、纺织、日化、农药等多个产业中,常常能看到环氧丙烷的身影,几乎贯穿于人们的衣食住行等方方面面。作用如此之大且不可或缺,环氧丙烷多年来一直供不应求,但环氧丙烷的生产制造一直存在着高污染、高危险等问题。

湖南长岭石化开发有限明升m88备用网址第二研发部主任何驰剑介绍,环氧丙烷本身就是易燃易爆化学品,采用氯醇法生产环氧丙烷需要用到的氯气是一种剧毒气体,生产过程对环境尤其是对水的污染严重。“生产一吨环氧丙烷,要用40吨水以上,耗水量极大,同时产生40吨以上的含氯废水,极难处理,明升风险高”。

外资巨头走在前列,买技术不行吗?

当前,国内占比超过80%的环氧丙烷都是采用氯醇法。为此,国家2011年产业结构调整目录明确限制发展氯醇法,从2015年开始禁止新建氯醇法装置。世界上其他国家也纷纷强制淘汰氯醇法环氧丙烷生产线。

国内外都在探索明升安全的新方法,化工巨头巴斯夫和德国赢创走在了前面,先后掌握了双氧水制环氧丙烷技术。陈斌说,“业内把这种技术叫作HPPO,副产物极少,污染少,m88也少,优势非常明显。”

既然有了这么好的技术,买过来不就行了吗?的确,身为我国石化业龙头的中国石化就动过这个心思,更别说其他石化明升m88备用网站。

但巨头凭借垄断优势,技术转让要价极高。据中国石化内部人士透露,中国石化曾讨论购买HPPO,一谈判,对方仅环氧丙烷制备部分的技术转让费就要价上千万欧元。

不止于此,双氧水制造技术还要捆绑销售、单独计价。何驰剑介绍,东北一家明升m88备用网站上马双氧水制环氧丙烷新产线时,外资合作方转让条件之一就是捆绑销售其高浓度双氧水,“双氧水卖得很贵,外资巨头赚得盆满钵满。”

更重要的是,陈斌介绍,“现在国内规划的环氧丙烷新产线基本以HPPO技术为主。”这意味着,如果依赖进口技术,我国就可能在这一基础石化领域失去话语权。

经过15年攻关,2018年12月,中国石化“10万吨/年双氧水法制环氧丙烷成套技术开发”的项目飞越关山,技术鉴定结论认为,中国石化“总体技术达到先进水平,其中催化剂技术和物耗达到领先水平”,中国石化成为全球第三家掌握HPPO的明升m88备用网址。

从原始创新到运营,自主创新为何难?

2004年,中国工程院院士舒兴田希望在国内找一个实验室,探索双氧水制环氧丙烷技术。

2019年,该项目有望正式投入运营,中国石化内部称之为“出龙”。

据了解,早在1991年,当时的石化总明升m88备用网址就提出把科研、设计、生产、设备制造、施工组织起来进行创新,叫作“一条龙”联合攻关。当时选择了10个联合攻关项目,被称为“十条龙”。此后,“十条龙”成为中国石化重点项目攻关的代名词。

研发环氧丙烷新型制备方法,中国石化选择了偏居一隅的长岭炼化作为牵头单位。陈斌回忆,长岭炼化接下双氧水制环氧丙烷这副重担,首先是因为在中国石化内部,长岭炼化素有重视研发的名声,先后有6项技术在长岭炼化实现国内首次工业应用,5项技术填补国内空白。此外,双氧水制环氧丙烷与长岭炼化已有的己内酰胺相关技术一脉相承,长岭炼化就主动去中国石化总部争取项目。

不承想,这一干就是漫长的15年,从实验室到小试、中试,再到向工业转化阶段的 10万吨项目装置,哪怕是10万吨项目装置运行后,还要经历长达4年,才能最终达到稳定运营的状态,也才能宣布该项目正式“出龙”,对外推广。

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中国石化双氧水制环氧丙烷装置全景

“每一步都很难。”参与该项目的民营明升m88备用网站——湖南长岭石化开发有限明升m88备用网址党委书记王伟回忆,“项目刚开始,在上查不到什么资料,就像是在一间黑屋子里,没有灯,不知道往哪里走。”

第一道难关是寻找合适的催化剂,差不多花了一年时间。王伟说,丙烯是制造环氧丙烷的原料,可以与很多的催化剂发生化学反应后生成环氧丙烷,反应会有无数种形式,要选择,要控制,很麻烦。“巴斯夫曾花了10多年找催化剂。就算找对了催化剂,双氧水与丙烯反应,生产出来的可能只有一丁点环氧丙烷,大部分是副产品,要在沙子里挑芝麻,这种事情在石化行业很多。”

试验是第一步;第二步是“小试”,也就是根据实验室效果进行放大;第三步是根据小试结果继续放大,即“中试”。

真正的挑战是2012年中试以后。陈斌说,2012年4月6日,中国石油化工集团明升m88备用网址董事长、党组书记戴厚良批示,项目要抓紧时间推进,形成可化、可复制的成套HPPO技术。

长岭炼化决定上马10万吨HPPO 项目装置,m88额超过12亿元。此时,中国石化的研发模式就显现出强大的优势。

2018年,国家提出要推进产学研用一体化,支持龙头明升m88备用网站整合科研院所、高等院校力量,建立创新联合体。“我们自始至终就是靠这样的创新联合体才做成了自己的HPPO技术。”长岭炼化董事长、党委书记、总经理王妙云说。

HPPO项目堪称高危项目。双氧水非常活跃,丙烯是易爆品,将两个非常危险的东西放在一起,“如果过程不可控,极容易爆炸。”何驰剑说,在国内,双氧水生产明升m88备用网站没有发生爆炸事故的是极少数。在项目中后期,长岭炼化双氧水制环氧丙烷项目也发生过安全事故。“当时对大家的打击比较大,感觉压力很大,但是,领导坚定支持,要继续干下去。”

2014年12月6日,总m8812.8亿元,具有自主知识产权的国内首套10万吨/年HPPO装置建成投产一次成功。2015年4月,长岭炼化环氧丙烷项目配套装置15万吨/年双氧水装置建成投产。

2018年底,长岭炼化环氧丙烷装置完成大负荷运行标定试验,环氧丙烷产品纯度稳定在99.95%以上,产品质量达到国家优级品标准,该技术进入成熟可推广的阶段。

王妙云介绍,年产值已近500亿元的长岭炼化今后在化工方面,将以环氧丙烷、富含芳烃馏分利用为重点发展方向,扩大环氧丙烷装置生产能力,延伸聚醚等特色化工下游产业,力争在2025年左右基本完成产业结构调整和转型升级。

此外,除了长岭炼化本身,中国石化还计划在福建投建20万吨的双氧水制环氧丙烷项目。陈斌说,“来学习、洽谈的明升m88备用网站很多”。

数据显示,2014—2018年我国环氧丙烷产能增长速度由高速转为平缓,5年复合年均增长率5.2%,对环境不友好的传统氯醇法工艺不允许再建,环氧丙烷依然处于供不应求的态势。

专家点评

中国工程院院士汪燮卿:双氧水制环氧丙烷成套技术将产生重要影响

目前,生产环氧丙烷的工业化方法有氯醇法、共氧化法和双氧水直接氧化法。

氯醇法转化率低,耗氯量大,设备腐蚀严重,污染严重,生产1吨环氧丙烷就副产2吨废渣和40~80吨含氯废水,国内环氧丙烷大多采用此法生产。由于环境污染严重,不再允许新建装置,已有装置也面临逐步淘汰的窘境,《国家产业结构调整指导目录2011》中已将其列为限制类。共氧化法工艺复杂,流程长,对设备要求高,m88大,副产多,有污染,特别是受到联产物市场的制约。

国内外都投入大量的人力和物力进行无污染、低成本的环氧丙烷生产新方法研究。长岭炼化、中石化石油化工科学研究院和湖南长岭石化开发有限明升m88备用网址等历时15年共同研发的具有自主知识产权的双氧水直接氧化法合成双氧丙烷(HPPO)技术,打破了垄断,填补了国内空白。该工艺具有条件温和、工艺流程简单、产品选择性好、原子利用率高、环境友好等特点。HPPO工艺是公认的绿色明升生产技术,将成为新建环氧丙烷项目采用的主要工艺,是环氧丙烷合成技术的发展趋势。

中石化自主研发的双氧水制环氧丙烷成套技术已获得授权发明专利17项,其中国外专利12项。该技术通过了中石化技术鉴定,具有显著的创新性和自主知识产权,总体技术达到先进水平,其中催化剂技术和物耗达到了领先水平。


 

2019年第6期《中国明升备用网址周刊》封面

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(网络编辑:何颖曦)
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