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聚乙烯成本三年省四亿

2016-01-14 11:27:15 浙江福瑞德化工有限公司 阅读

近三年的时间里就为国内1-己烯用户节省近4亿元的原料成本,还使国际市场1-己烯产品价格下降了约三成。这就是荣获2015年国家技术发明二等奖的乙烯三聚制1-己烯新型催化体系及成套工艺技术。

  用项目完成单位中国石化燕山石化科技部工作人员的话说就是:“燕山石化历时10年的不懈努力,打破了国外厂商对1-己烯的高价垄断,使我国成为全球最早拥有该技术并实现产业化的两个国家之一,同时掌握并拥有了18项具有自主知识产权的核心专利及专有技术,大幅提升了我国聚烯烃产品的市场竞争力。”

  共聚单体国外高度垄断

  拖了聚乙烯升级后腿

  作为生产高附加值聚乙烯的共聚单体,1-己烯在高分子材料、精细化工和制药等领域应用广泛,是一种重要的α-烯烃产品,主要作为生产高附加值聚乙烯的共聚单体。由其生产的聚乙烯具有拉伸强度高、抗冲击、抗撕裂、耐穿刺和高透光等优点,特别适合于生产包装膜、农业用膜以及大口径管材等。随着市场对膜料和管材料需求量的增加,1-己烯的使用量越来越大。然而,直到上个世纪末,国内还没有1-己烯生产技术,产品完全依赖高价进口,而且国外厂商一直对1-己烯实行高价垄断,严重制约了我国聚烯烃行业高附加值产品研发和生产。

  1997年中国石化立项开展乙烯选择性三聚制1-己烯工业成套技术的研发工作,由燕山石化承担探索性研究。据燕山石化科研人员介绍,乙烯选择性三聚制1-己烯是上世纪70年代的重大发现,曾吸引了全球十多家跨国公司在该领域进行跟踪研究,均因催化体系对1-己烯的选择性只有60~70%,且伴随较多的聚合物副产物而宣告失败,只有美国一家公司率先取得了重大突破。面对国外严格的专利保护和残酷的竞争压力,燕山石化科研人员在没有技术储备的情况下,从零起步,搜文献、查资料,决定从理论上进行创新实现超越。

  科研人员对涉及合成1-己烯有重要影响的催化体系、反应机理、反应器形式等技术因素进行深入研究,对传统聚乙烯催化剂创新性地提出了“三配位”的催化机理,并提出了“占位剂”的概念。通过在催化体系中加入优选的占位剂,使1-己烯反应选择性从70%提高到93%以上,从而在催化剂的选择性上取得了首次重大技术突破。科研人员还发现催化体系组分的进料顺序对反应活性和产品纯度均有重大影响,又从机理入手不断优化,终于开发出了能显著提高催化反应活性的制备工艺。仅用4年多的时间,燕山石化实现了1-己烯制备技术的重大突破,使催化反应的性能有了质的飞越,反应活性和产品纯度均达到了世界一流水平,具备了开展工程放大的技术优势和条件。

  技术早一天开发出来

  生产企业就少一天困扰

  燕山石化科研人员认为:“研发工作不仅是比技术水平,更是比产业化速度。我们的1-己烯技术晚开发出来一天,我国的聚乙烯生产企业就要多承受一天高价进口1-己烯的困扰,聚乙烯产品更新换代的进程就要延迟。”

  为了尽快将1-己烯制备技术实现工业化,2003年,“5万吨/年1-己烯的工业开发”科技攻关项目由燕山石化牵头,成立了由基础与应用研究、工程设计、环保研究以及未来装置建设和生产的企业组成的产学研用联合攻关团队。从小试试验的成功,到500吨/年全流程中试放大装置的建成,再到国内首套5万吨/年1-己烯工业装置的顺利建成,一次开车成功,产出合格产品,且投放市场用时不到5年。

  项目攻关团队联合对催化剂优化、反应器研制、控制过程优化等十几个课题进行攻坚,先后解决了聚合物堵挂、工艺流程优化、自控方案等多个重大技术难题。特别是通过建立超高雷诺数下的传质、传热模型,设计特定形状和结构的反应器,减少了副产物的生成;通过创建一种构思独特的调控方法,实现了装置的平稳控制与运行;通过开发专有技术,解决了副产聚合物的挂壁和脱除问题等等,最终1-己烯生产工艺技术的工业化应用喜获成功。

  经检验,燕山石化1-己烯产品的选择性大于93%,产品纯度大于9.2%。

  取得有机原料重大突破

  聚乙烯成本三年省四亿

  专家评价,燕山石化乙烯三聚制1-己烯新型催化体系及成套工艺技术成果作为国家重点技术创新项目,紧跟国际同行发展进程,打破国外长期高价垄断的局面。其产品主要质量指标和经济技术指标达到和超过国际同类产品和装置的水平,是我国在有机化工原料制备领域的又一重大科技创新成果。

  据统计,该项目成果实施后,燕山石化1-己烯装置已累计生产10多万吨产品,被广州、山东、天津等地的多家企业应用,已经占据了国内市场超过90%的份额,迫使进口高价1-己烯产品逐渐退出了我国市场。该项目仅近三年的时间就为国内1-己烯用户节省了近4亿元的原料成本,大大提高了下游生产企业的市场竞争力。同时,作为共聚单体,国产1-己烯已经生产出一系列、不同牌号的高性能聚乙烯产品,为聚乙烯的升级换代作出了贡献。目前燕化1-己烯产品已经出口到韩国、马来西亚、菲律宾等国家,因此国际市场1-己烯产品价格下降了约三成。

  有关专家表示,我国1-己烯成套技术的研发成功和5万吨/年装置的投产,填补了国内精细化工产品的又一个空白,有效推动了高性能聚乙烯产品在国内工业、农业和建材领域的应用,具有显著的经济效益和社会效益。此外,该技术的发明,还丰富了催化理论,促进了选择性制备α-烯烃新技术的发展,形成了相关技术研发平台,培养了人才和创新团队。


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