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龙8官网游戏:精细化工步入绿色转型阶段

2024-06-25 08:01:14来源:龙8官网app下载安装 作者:龙8官网手机版下载安装
  精细化工是当今世界化学工业发展的战略重点,也是“十四五”我国石化产业高质量发展的重点领域和重要方
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  精细化工是当今世界化学工业发展的战略重点,也是“十四五”我国石化产业高质量发展的重点领域和重要方向,具有技术密集程度高、产品附加值高、利润率水平较高等特点。

  在“双碳”目标下,精细化工的绿色转型已成为全球共识,也是我国战略发展方向。生物化工在精细化学工业中的作用将更为突出,主要趋势包括:对更高生产效率和更大生产力的需求,适应资源、生态和社会发展趋势,高端精细化学品的生产技术创新。

  2023年11月24~25日,第二十三届全国精细化工行业(滨海)大会举办。会上,全国精细化工原料及中间体行业协作组副理事长罗亚敏指出,经过多年发展,我国精细化工产业在全球化工产业格局中地位突出、优势显现,并逐渐步入绿色发展、转型升级的阶段。国内精细化工行业每年的产值规模在4万亿~5万亿元,形成了产品门类较为齐全的产业体系。

  精细化工是工业领域中对精细化学工程或精细化学工业的简称,特指对功能和性能有着全面要求的精细化学品的设计、创新、研究开发、制造及应用,也是当今化学工业中最具活力的新兴领域之一。

  浙江工业大学教授邹树平在论坛上介绍,精细化工具有品种多、技术含量高、产品附加值高、辐射面广等特点,包含了农药、染料、高纯物、催化剂和功能高分子材料、原料药等11个类别。其中,原料药及其中间体、农药及其中间体比重达到32%以上,关乎环境、健康和安全等重大事项。

  罗亚敏表示,未来5年全球精细化工整体市场年均增速在3%~4%,2027年整体规模达到2.8万亿美元。在所有消费区域中,我国精细化工市场年均增速最快,约为6%。未来5年,全球电池化学品、电子化学品、医药、营养成分、胶黏剂和密封剂、香精香料都将呈现高于行业平均值的增长率。

  根据中金普华产业研究院发布的《中国精细化工市场前景及投资机会研究报告》,预计2027年我国精细化工市场规模有望达到11万亿元。与此同时,我国精细化工率(精细化工产值占化工总产值的比例)也在逐年提高,从2016年的36.5%提升到2021年的41.2%,计划到2025年提高到55%。欧洲人文和自然科学院院士、浙江省应急管理学院院长佘远斌指出,我国已建成新领域精细化工技术中心30多家,新领域精细化工生产企业多达5000家,生产的产品种类上万种,年生产能力2000多吨。

  在中国化工行业的转型期,精细化学品行业将面临巨大升级机遇:下游市场需求的快速变化驱动精细化工行业的技术和产品不断进步,而“双碳”目标和数字化潮流也在改变精细化工产业的本质。

  对于未来我国精细化工的发展趋势,佘远斌认为,精细化工作为化学工业的重要组成部分,其占比(精细化工率)体现了一个国家化学工业发展水平,为社会的发展进步提供了丰富的物质资源,是目前人类社会不可或缺的重要产业之一。

  邹树平指出,随着先进工业对环境和行业规范要求进一步提高,传统化学制造问题日益凸显:制造过程中原材料消耗高,“三废”排放量大,环境污染严重,化学法生产1千克精细化学品平均产生5~50千克副产物;合成途径反应步骤冗长,收率低;产品杂质和质量控制水平较差。在“双碳”目标下,精细化工的绿色转型已成为全球共识,也是我国战略发展方向。利用生物制造技术可以推动精细化工行业的发展。生物制造技术的优势完美匹配精细化工对于过程、途径和质量的需求,有助于实现产品的质量提升、规模化生产的过程减碳。以生物技术为核心,利用生物组织或生物体进行物质加工,并融合工程学、化学、物理学等理论和方法,精细化学品低碳、绿色生产可实现工业能耗降低15%~80%、原料消耗降低35%~75%、空气污染降低50%~90%、水污染降低33%~80%、生产成本降低9%~90%。

  俄罗斯自然科学院院士、杭州市化工研究院院长姚献平表示,生物基材料是收集碳、固定碳、高效利用碳的有效载体,全球生物基材料年增长率27%。每年全球生物质能1480亿~1800亿吨,只有3%被利用,美国2030年生物基产品将替代25%的有机化学品和20%的石油原料,约有85%的塑料可以被生物基塑料替代。

  精细化工是高附加值、高技术含量的产业领域,通过发展精细化工可以提升国家产业竞争力,实现资源优化利用,推动经济结构升级,增强科技创新能力,扩大对外贸易。

  加强技术创新,强调和优化精细化工产品结构,重点开发高性能化、专用化、复合化、绿色化产品,是精细化工发展的重要方向。

  生命健康领域用于疾病诊断、癌症早筛、基因测序、荧光手术导航等标记和成像的功能性染料将成为新一代功能染料的发展方向,将为人类征服癌症等疾病提供有力工具。更加重要的是,染料作用从传统纺织印染发展成光敏剂、光刻胶、荧光探针、光学显示材料等新兴产业不可或缺的高端专用化学品,应用于生态纺织染色、生物标识标记、疾病诊疗一体化和电子信息等相关领域。

  表面活性剂在半导体集成电路制造过程中的硅材料的切片、磨片、抛光、光刻及清洗工艺中可有效减少材料的损伤和污染;在打印、复印、显影等诸多信息和感光材料中也是必需的成分。我国表面活性剂在高新技术领域与国外差距较大,如材料领域的高端助剂、国防用超低温清洗剂和防冻剂、半导体光伏领域的芯片清洗剂和蚀刻剂、生命领域的药物载体等高端表面活性剂90%依赖进口,亟待开展创新自主研发。

  进一步加强基于靶标导向、天然产物导向、中间体衍生化的农药创新策略,实现原始创新。搭建生物活性筛选平台,通过共享推动新化合物的评价与开发体系,集科研、企业、政府之力,实现我国从农药大国向农药强国的跨越。

  富氮、全氮杂化类化合物具有更高的能量,但如何批量合成是一大挑战;唑类、呋咱类、含能离子盐等兼具较高能量和优异安全性能,前景广阔。推进剂和高能燃料是航天航空工业的主要动力源,高能绿色是主要发展方向:具有更高能量和更高密度的燃料和推进剂可进一步增加飞行器载荷、延长航程;更安全和环保的含能化合物正逐步替代高危险性的推进剂和燃料;固体和液体推进剂及燃料之间呈现出交叉融合的趋势,成为提升推进能量的新途径。

  数字影像学的内核是网络化的数字影像或数字内容。我国已在智能手机和平板电脑等数字移动终端领域持续发力并且取得了一些重大进展和突破,如何从简单的中国制造转向中国设计和制造,如聚焦高端电子信息化学品制造等新兴研究领域中的“卡脖子”技术难题,掌握核心关键技术和拓展覆盖领域依然是一条艰辛和漫长的道路。

  未来,通过分子设计、材料合成、分离与提纯、应用与制造等方面的深度结合,我国将不断突破电子信息化学品领域的“卡脖子”技术。

  异山梨醇是一种新型、绿色、无毒、具有手性等优良性质的生物基化工原料。近年来,在生物基发展潮流下,将异山梨醇作为共聚单体来改善聚酯、聚氨酯、聚醚、聚碳酸酯等聚合物性能成为市场研究热点。

  异山梨醇是双酚A理想的替代品,由其聚合而成的异山梨醇基聚碳酸酯材料的透明性、耐磨性、抗冲击性及生物安全性均优于传统双酚A型聚碳酸酯,在汽车、装修材料及光学仪器等应用领域具有广阔市场前景。同时,它的生物可降解性也让其在环保领域颇具潜力,通过异山梨醇改性PBAT(聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯)树脂,使改性产品具有更好的拉伸强度和环保可降解性能,可应用于农膜、一次性吸管和包装袋的生产。此外,异山梨醇基增塑剂可替代传统邻苯二甲酸酯类增塑剂,在儿童用品、食品和医疗器械等应用领域具有良好的市场前景。可以预见,随着异山梨醇生产技术日趋成熟及生产成本进一步降低,其应用领域将会进一步拓展。

  当前,聚酯级异山梨醇的产业化在国内尚属空白。与传统聚合物原料来自化石能源不同,异山梨醇合成原料来自纤维素、淀粉等来源丰富的可再生生物质,其工业传统合成方法以液体浓硫酸为催化剂,存在设备要求高、选择性差、收率低等问题,造成其生产成本居高不下。

  北化院异山梨醇科研团队研发新型固体酸催化剂,以“一步法”无溶剂工艺解决了异山梨醇制备过程中目标产物选择性低的难题,并完成了全流程放大中试,实现了异山梨醇绿色化和规模化制备,产品质量达到聚酯级规格。科研团队围绕催化剂设计、反应工艺创新、分离提纯方法和产品应用等方面积极布局,目前已申请中国发明专利13件,其中授权4件;申请涉外专利1件,技术具有完全自主知识产权。

  下一步,北化院科研团队将持续创新,为早日实现我国聚酯级异山梨醇产业化、推动绿色发展和“双碳”目标实现,作出积极贡献。

  生物基精细化学品是指以生物质为原料或(和)经生物反应过程制造的环境友好型化工产品。从技术角度来看,几乎所有由化石能源制成的精细化学品都可以被生物基替代,包括含有2~6个碳原子的生物醇、有机酸、二酸、二胺和二醇等。在这些化学品中,最有发展潜力的有长链二元酸、生物基1,6-己二醇、生物基丁二酸和丙交酯等,可以用于大宗生物基尼龙和聚酯的生产。生物基精细化学品能够替代以化石能源为基础的化合物,具有减碳、可持续等多种优点,可为市场带来新的机遇。

  微生物发酵法生产长链二元酸技术是以正构长链烷烃为原料,通过特定微生物代谢过程转化为相应碳数的长链二元酸的生物法制造技术。2006年,大连院第一代长链二元酸技术实现工业应用;2012年,针对技术换代升级需求,大连院加速研究工艺优化技术和工程放大技术,进行第二代长链二元酸制备技术开发;2016年,“第二代发酵技术生物转化制备长链二元酸过程关键科学问题研究”获得中国石化前瞻性基础性研究科学奖三等奖;2019年,大连院开发的第二代长链二元酸成套技术完成1000吨/年工业试验及试生产。

  大连院经过多年技术攻关,实现了从发酵菌种到发酵工艺和精制工艺的全流程贯通,相继完成了菌种工业试验、产品精制工业试验,并以此为基础,完成了5.5万吨/年成套技术工艺包的开发。2023年,许可内蒙古某企业投建1万吨/年装置,首次实现成套工艺技术许可。

  1,4-丁二醇(BDO)是聚酯类可降解材料的单体,生物基丁二醇为可降解材料提供了生物基来源。大连院基于第一代顺酐法BDO技术,开发了生物基BDO成套技术,以生物基丁二酸为原料,通过酯化、加氢路线年,生物基BDO成套技术许可山东某企业投建3万吨/年装置,实现首次技术许可。

  丙交酯作为聚乳酸合成的关键单体,其制备技术壁垒相对较高,是制约国内聚乳酸行业发展的“卡脖子”技术。大连院针对丙交酯合成过程中的“卡点”问题,开发了专有反应器和设备,有效提升了产品收率、降低了生产能耗和成本。截至目前,小试技术已通过中国石化技术评议,整体处于国内领先水平;已完成中试放大研究,打通了连续制备丙交酯全流程,验证了自主开发工艺和设备的可行性,取得了聚合级丙交酯单体,正在进行万吨级工艺包编制。

  随着中国碳交易市场日趋成型和欧盟实施市场碳税,生物基化学品将体现其低碳价值。欧盟作为全球最大的生物基化学品及下游材料消费市场之一,在官方长期政策宣传下,产品受众很多。据欧盟《工业生物技术远景规划》,2030年将有30%至60%精细化学品由生物基制造。我国相关规划提及,生物基产品占全部化学品产量比重将达到25%。生物基精细化学品正迎来高速发展期。

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