孫誠

揚農集團研究院

建立“市場導向型”的研發(fā)體系，服務于公司創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略

環(huán)氧氯丙烷（ECH）是重要的有機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濟各個領域都大量需求的環(huán)氧樹脂?，F有的環(huán)氧氯丙烷生產工藝污染大、成本高，揚農集團十年磨一劍，開發(fā)出“又干凈又高效”的雙氧水法代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝，得以進一步鞏固行業(yè)領先地位。

基于市場需求

從十幾年前開始，環(huán)氧氯丙烷就是揚農的重點產品。2006年，揚農集團建成世界首套3萬噸/年環(huán)氧氯丙烷清潔生產裝置，目前產能已達12萬噸/年，國內市場份額排名第三。2018年該產品實現銷售收入11.86億元，利潤1.33億元，是揚農集團重要的利潤增長點。

近年來，環(huán)氧樹脂應用開發(fā)的日新月異，促進了中國乃至世界環(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、復合材料、澆鑄料、膠粘劑、模壓材料和注射成型材料，在生產生活中得到越來越廣泛的應用。例如，工廠車間、學校實驗室、地下車庫等的環(huán)氧地坪，具有防腐、耐磨、防靜電功能，既美觀又實用。因此，環(huán)氧氯丙烷的需求量也在不斷擴大。

目前，國內環(huán)氧氯丙烷產能約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，國內環(huán)氧氯丙烷需求量約75萬噸，下游應用主要為液體樹脂、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險，揚農集團亟需新的綠色工藝。

具備三大優(yōu)勢

十年前，雙氧水法環(huán)氧氯丙烷技術就進入了揚農視線。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，揚農集團持續(xù)關注這項技術在國內外的研究進展，并開展了一系列探索性研究，前后累計投入研發(fā)經費超千萬元。

除了雙氧水法生產環(huán)氧氯丙烷，現有環(huán)氧氯丙烷生產工藝主要有氯醇法和甘油法，其中氯醇法每生產1噸環(huán)氧氯丙烷產生約40-50噸含鹽有機廢水，治理難度大且成本高，已被國家發(fā)改委《產業(yè)結構調整指導目錄（2011年本）》列為限制類工藝。2006年，揚農集團自主開發(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量的限制。頁巖氣革命使得化石能源的供應量增加，生物柴油增長率低，副產甘油的供應難以滿足環(huán)氧氯丙烷產能不斷擴大的需求。

ECH項目團隊小組討論

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，揚農發(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，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裝置進行大力整治，迫使氯醇法裝置大規(guī)模停產、限產。國內最大的氯醇法環(huán)氧氯丙烷生產企業(yè)——山東海力，其產能約45萬噸/年，2019年上半年因環(huán)保問題而停產，環(huán)氧氯丙烷市場供應出現嚴重缺口，市場價格持續(xù)上漲。

二是“地利”。揚農集團的新產業(yè)基地——連云港徐圩新區(qū)，是國家《石化產業(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，同時揚農集團自身配套雙氧水生產裝置，為雙氧水法環(huán)氧氯丙烷工藝的開展打下堅實的物質基礎。

三是“人和”。十多年來，揚農集團研究院先后培養(yǎng)了一批勤勉敬業(yè)、吃苦耐勞、勇于擔當、無私奉獻的研發(fā)骨干，覆蓋工業(yè)催化、有機合成、高分子材料和安全環(huán)保等多個研究方向。經過多個項目的產業(yè)化調試，積累了豐富的研發(fā)及工程轉化經驗，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)的硬件設施也得到了大幅改善，分析測試中心配備數套大型高端分析儀器，為研發(fā)保駕護航。

形成四條經驗

在“天時、地利、人和”的條件下，揚農集團決定啟動雙氧水法環(huán)氧氯丙烷技術的中試研究和產業(yè)化進程。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上，選定適宜的催化體系，梳理出存在的問題及技術難點，重點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、實現催化劑的循環(huán)使用以及提高產品質量等方面進行專項研究。

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)定運行2000小時以上等各項技術指標和產品質量均達到行業(yè)領先水平。研究團隊在合成工藝路線、催化劑制備與回收、副產資源化利用和產品質量提升等方面進行全方位專利布局，截至目前，雙氧水法環(huán)氧氯丙烷項目已申請專利26件。

結果是可喜的，過程是艱辛的。揚農在雙氧水法環(huán)氧氯丙烷的研發(fā)過程中，也形成了自己的科研模式，收獲了不少經驗：

一是創(chuàng)新體系。揚農集團基于研發(fā)戰(zhàn)略管理、研發(fā)項目管理、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“市場導向型”的研發(fā)體系，服務于公司創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略。

二是聯(lián)合攻關。長期實踐過程中，揚農集團內部圍繞項目產業(yè)化，在現有體制和運用模式下，形成聯(lián)合攻關機制，建立由科研開發(fā)、工程轉化、生產運營等多部門組成的聯(lián)合攻關小組，突破部門壁壘，發(fā)揮各自的比較優(yōu)勢，定期交流進展，討論、梳理難題，縮短成果轉化周期，提升創(chuàng)新成果轉化水平，加速產業(yè)化進程。

三是團隊合作。揚農集團實行項目經理負責制，加快工程轉化進程，提高工程建設質量。團隊成員之間協(xié)同互助、精誠合作，項目經理發(fā)揮帶頭作用，傳授工作經驗，幫助新人快速成長。研發(fā)人員與工程設計人員緊密合作，通過不斷修正設計參數，縮短研發(fā)與工程設計之間的銜接期，提高團隊工作效率。

四是協(xié)同研發(fā)。揚農集團與沈陽化工研究院化工安全技術與工程中心緊密合作，對反應過程及后續(xù)處理等全流程進行安全風險評估，制定安全風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。

揚農集團規(guī)劃2020年建設世界首套15萬噸/年雙氧水法環(huán)氧氯丙烷生產裝置，它不僅能夠為揚農的高質量發(fā)展提供有力支撐，更能提升行業(yè)清潔化生產水平。