孫誠

揚(yáng)農(nóng)集團(tuán)研究院

建立“市場導(dǎo)向型”的研發(fā)體系，服務(wù)于公司創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略

環(huán)氧氯丙烷（ECH）是重要的有機(jī)化工原料和石油化工的重要中間體，目前90%的用途是合成國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域都大量需求的環(huán)氧樹脂。現(xiàn)有的環(huán)氧氯丙烷生產(chǎn)工藝污染大、成本高，揚(yáng)農(nóng)集團(tuán)十年磨一劍，開發(fā)出“又干凈又高效”的雙氧水法代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝，得以進(jìn)一步鞏固行業(yè)領(lǐng)先地位。

基于市場需求

從十幾年前開始，環(huán)氧氯丙烷就是揚(yáng)農(nóng)的重點(diǎn)產(chǎn)品。2006年，揚(yáng)農(nóng)集團(tuán)建成世界首套3萬噸/年環(huán)氧氯丙烷清潔生產(chǎn)裝置，目前產(chǎn)能已達(dá)12萬噸/年，國內(nèi)市場份額排名第三。2018年該產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)銷售收入11.86億元，利潤1.33億元，是揚(yáng)農(nóng)集團(tuán)重要的利潤增長點(diǎn)。

近年來，環(huán)氧樹脂應(yīng)用開發(fā)的日新月異，促進(jìn)了中國乃至世界環(huán)氧氯丙烷的快速發(fā)展。環(huán)氧樹脂具有優(yōu)良的物理機(jī)械性、電絕緣性、與各種材料的粘接性以及使用工藝的靈活性，其制成的涂料、復(fù)合材料、澆鑄料、膠粘劑、模壓材料和注射成型材料，在生產(chǎn)生活中得到越來越廣泛的應(yīng)用。例如，工廠車間、學(xué)校實(shí)驗(yàn)室、地下車庫等的環(huán)氧地坪，具有防腐、耐磨、防靜電功能，既美觀又實(shí)用。因此，環(huán)氧氯丙烷的需求量也在不斷擴(kuò)大。

目前，國內(nèi)環(huán)氧氯丙烷產(chǎn)能約126.5萬噸，受環(huán)保督查和競爭影響，行業(yè)開工率約為60-70%。2018年，國內(nèi)環(huán)氧氯丙烷需求量約75萬噸，下游應(yīng)用主要為液體樹脂、固體樹脂、TGIC，三者占總需求的90%以上，未來樹脂需求將穩(wěn)步增長，預(yù)計2022年環(huán)氧氯丙烷需求將提升至84萬噸左右。為減少甘油法環(huán)氧氯丙烷的市場采購風(fēng)險，揚(yáng)農(nóng)集團(tuán)亟需新的綠色工藝。

具備三大優(yōu)勢

十年前，雙氧水法環(huán)氧氯丙烷技術(shù)就進(jìn)入了揚(yáng)農(nóng)視線。雙氧水法工藝以氯丙烯和雙氧水為原料，在催化劑作用下，一步反應(yīng)合成環(huán)氧氯丙烷。該工藝流程短、原子利用率高、廢水量少且易于處理，符合行業(yè)綠色發(fā)展要求。十多年來，揚(yáng)農(nóng)集團(tuán)持續(xù)關(guān)注這項(xiàng)技術(shù)在國內(nèi)外的研究進(jìn)展，并開展了一系列探索性研究，前后累計投入研發(fā)經(jīng)費(fèi)超千萬元。

除了雙氧水法生產(chǎn)環(huán)氧氯丙烷，現(xiàn)有環(huán)氧氯丙烷生產(chǎn)工藝主要有氯醇法和甘油法，其中氯醇法每生產(chǎn)1噸環(huán)氧氯丙烷產(chǎn)生約40-50噸含鹽有機(jī)廢水，治理難度大且成本高，已被國家發(fā)改委《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2011年本）》列為限制類工藝。2006年，揚(yáng)農(nóng)集團(tuán)自主開發(fā)出環(huán)氧氯丙烷合成綠色工藝——甘油法環(huán)氧氯丙烷，該工藝廢鹽水量較氯醇法減少95%，工藝清潔性顯著提高，但是其發(fā)展受到原料甘油供應(yīng)量的限制。頁巖氣革命使得化石能源的供應(yīng)量增加，生物柴油增長率低，副產(chǎn)甘油的供應(yīng)難以滿足環(huán)氧氯丙烷產(chǎn)能不斷擴(kuò)大的需求。

ECH項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)小組討論

相比于其他兩種工藝，雙氧水法本身具有極大的發(fā)展價值。另外，揚(yáng)農(nóng)發(fā)展雙氧水法環(huán)氧氯丙烷具有“天時、地利、人和”三重優(yōu)勢。

一是“天時”。隨著我國化工與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展觀念的推進(jìn)，國家出臺了一系列政策鼓勵開發(fā)雙氧水法環(huán)氧氯丙烷清潔工藝，同時對高污染的氯醇法生產(chǎn)裝置進(jìn)行大力整治，迫使氯醇法裝置大規(guī)模停產(chǎn)、限產(chǎn)。國內(nèi)最大的氯醇法環(huán)氧氯丙烷生產(chǎn)企業(yè)——山東海力，其產(chǎn)能約45萬噸/年，2019年上半年因環(huán)保問題而停產(chǎn)，環(huán)氧氯丙烷市場供應(yīng)出現(xiàn)嚴(yán)重缺口，市場價格持續(xù)上漲。

二是“地利”。揚(yáng)農(nóng)集團(tuán)的新產(chǎn)業(yè)基地——連云港徐圩新區(qū)，是國家《石化產(chǎn)業(yè)規(guī)劃布局方案》明確的七大石化基地之一。園區(qū)擁有原料丙烯資源，同時揚(yáng)農(nóng)集團(tuán)自身配套雙氧水生產(chǎn)裝置，為雙氧水法環(huán)氧氯丙烷工藝的開展打下堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。

三是“人和”。十多年來，揚(yáng)農(nóng)集團(tuán)研究院先后培養(yǎng)了一批勤勉敬業(yè)、吃苦耐勞、勇于擔(dān)當(dāng)、無私奉獻(xiàn)的研發(fā)骨干，覆蓋工業(yè)催化、有機(jī)合成、高分子材料和安全環(huán)保等多個研究方向。經(jīng)過多個項(xiàng)目的產(chǎn)業(yè)化調(diào)試，積累了豐富的研發(fā)及工程轉(zhuǎn)化經(jīng)驗(yàn)，為雙氧水法環(huán)氧氯丙烷工藝的開展提供充足的人才保障；同時，研發(fā)的硬件設(shè)施也得到了大幅改善，分析測試中心配備數(shù)套大型高端分析儀器，為研發(fā)保駕護(hù)航。

形成四條經(jīng)驗(yàn)

在“天時、地利、人和”的條件下，揚(yáng)農(nóng)集團(tuán)決定啟動雙氧水法環(huán)氧氯丙烷技術(shù)的中試研究和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。研究院高性能材料研究室和工業(yè)催化研究室在前期小試研究的基礎(chǔ)上，選定適宜的催化體系，梳理出存在的問題及技術(shù)難點(diǎn)，重點(diǎn)圍繞如何降低催化劑的使用成本、提高催化環(huán)氧化穩(wěn)定性、實(shí)現(xiàn)催化劑的循環(huán)使用以及提高產(chǎn)品質(zhì)量等方面進(jìn)行專項(xiàng)研究。

在科研人員共同努力下，通過一系列集成創(chuàng)新，不到半年的時間，工程化研究就取得了重大突破——催化劑使用成本降低70%以上，催化劑穩(wěn)定性顯著提高，穩(wěn)定運(yùn)行2000小時以上等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和產(chǎn)品質(zhì)量均達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平。研究團(tuán)隊(duì)在合成工藝路線、催化劑制備與回收、副產(chǎn)資源化利用和產(chǎn)品質(zhì)量提升等方面進(jìn)行全方位專利布局，截至目前，雙氧水法環(huán)氧氯丙烷項(xiàng)目已申請專利26件。

結(jié)果是可喜的，過程是艱辛的。揚(yáng)農(nóng)在雙氧水法環(huán)氧氯丙烷的研發(fā)過程中，也形成了自己的科研模式，收獲了不少經(jīng)驗(yàn)：

一是創(chuàng)新體系。揚(yáng)農(nóng)集團(tuán)基于研發(fā)戰(zhàn)略管理、研發(fā)項(xiàng)目管理、研發(fā)成果管理、研發(fā)資源管理和科技情報管理5大核心要素，建立“市場導(dǎo)向型”的研發(fā)體系，服務(wù)于公司創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略。

二是聯(lián)合攻關(guān)。長期實(shí)踐過程中，揚(yáng)農(nóng)集團(tuán)內(nèi)部圍繞項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化，在現(xiàn)有體制和運(yùn)用模式下，形成聯(lián)合攻關(guān)機(jī)制，建立由科研開發(fā)、工程轉(zhuǎn)化、生產(chǎn)運(yùn)營等多部門組成的聯(lián)合攻關(guān)小組，突破部門壁壘，發(fā)揮各自的比較優(yōu)勢，定期交流進(jìn)展，討論、梳理難題，縮短成果轉(zhuǎn)化周期，提升創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化水平，加速產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

三是團(tuán)隊(duì)合作。揚(yáng)農(nóng)集團(tuán)實(shí)行項(xiàng)目經(jīng)理負(fù)責(zé)制，加快工程轉(zhuǎn)化進(jìn)程，提高工程建設(shè)質(zhì)量。團(tuán)隊(duì)成員之間協(xié)同互助、精誠合作，項(xiàng)目經(jīng)理發(fā)揮帶頭作用，傳授工作經(jīng)驗(yàn)，幫助新人快速成長。研發(fā)人員與工程設(shè)計人員緊密合作，通過不斷修正設(shè)計參數(shù)，縮短研發(fā)與工程設(shè)計之間的銜接期，提高團(tuán)隊(duì)工作效率。

四是協(xié)同研發(fā)。揚(yáng)農(nóng)集團(tuán)與沈陽化工研究院化工安全技術(shù)與工程中心緊密合作，對反應(yīng)過程及后續(xù)處理等全流程進(jìn)行安全風(fēng)險評估，制定安全風(fēng)險的控制措施及整體解決方案，整個工藝的安全性得到保障。

揚(yáng)農(nóng)集團(tuán)規(guī)劃2020年建設(shè)世界首套15萬噸/年雙氧水法環(huán)氧氯丙烷生產(chǎn)裝置，它不僅能夠?yàn)閾P(yáng)農(nóng)的高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐，更能提升行業(yè)清潔化生產(chǎn)水平。