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打造化工新材料原创技术策源地 |
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□ 李志强
——独山子石化强化科技创新抢占发展制高点纪实
以科技之钥匙,破地缘之劣势。居天山北麓,依奎屯河畔,从荒原戈壁到西部明珠,独山子石化公司(简称独石化)80余年完成蜕变,科技创新是核心关键,是力量源泉,是成功密码。
今年,独石化计划试产新材料牌号新产品4个。今年上半年,已试产高性能聚苯乙烯GPPS-300LR和GPPS-300H,茂金属树脂、溶聚丁苯橡胶、高性能聚苯乙烯、稀土顺丁橡胶等多个牌号的新材料产量19.2万吨,在中国石油集团炼化企业中排名第一。
独石化是国内首个实现茂金属聚乙烯薄膜专用料规模化、系列化稳定生产的企业,部分产品能够实现对进口同类产品的等量替代,环保型溶聚丁苯橡胶新产品填补了国内技术空白,实现轮胎核心材料国产化。溶聚丁苯橡胶入选中国石油和化学工业联合会2021年度化工新材料创新产品。
拿下茂金属生产“殿堂级技术”
茂金属产品生产工艺被誉为化工行业的“殿堂级技术”。之所以这样说,是因为茂金属生产工艺过程控制难、技术要求非常高,并且生产过程偏差具有不可修复性,有一点差池就意味着前功尽弃。
茂金属产品具有更好的透明性和拉伸性能,是高品质薄膜的原料,同类产品我国大量依赖进口,且价格昂贵。不少石化企业曾尝试工业化生产茂金属系列产品,但是最后大都不了了之,原因就是生产难度极大。
独石化开展茂金属系列牌号产品开发攻关,始于2015年。乔亮杰团队负责进行首次茂金属产品开发时,整整干了33天。这33天,乔亮杰和同事们“钉”在单位,没有睡过一个踏实觉,头发是乱的、衣服是脏的、眼睛是红的。茂金属膜料产品的成功开发,打破了国外生产商的长期垄断,填补了国内高端膜料生产空白。就连专利商也说:“这是我见过的最严谨、准备最充分的一次转产。”
2017年,乔亮杰团队刚开始开发二代茂金属产品时遇到很多困难:催化剂加注不畅、系统结块、挤压机模板隔3天就要停机处理……这让他们身心俱疲。有一次停机,他们需要清理挤压机模板上的3800多个孔,十几个人轮番作战,两个多小时才能干完。
艰苦的攻关进行了3年,难点被不断突破,但当时茂金属产品市场容量很小,产品没有市场,价格起不来,成本又很高,研发团队感觉很憋闷。
独石化专家们坚持自己的判断:茂金属产品的市场前景很好,一定要咬牙坚持。
7年坚持,7年攀登。2022年,茂金属系列产品成了独石化耀眼的增效明星——边际效益突出,产品得到市场普遍认可。4月27日,独山子石化公司技术攻关再传喜讯:利用环管技术生产茂金属聚丙烯获得成功,这在国内尚属首次。
实现稀土顺丁“水平国际化”
稀土顺丁橡胶是生产绿色高性能轮胎的重要原料,用其制造的轮胎具有强度高、抗湿滑性好、滚动阻力小、生热低、耐磨性能优异等特点,是制造当前世界上最为流行的子午线轮胎的理想胶料。
由于国内没有任何资料可以借鉴,稀土顺丁橡胶的研发进度缓慢。经历了无数次尝试和煎熬,独石化实现了稀土顺丁橡胶“技术自主化”“水平国际化”。
2007年,独石化成功获得稀土顺丁橡胶立项国家重点建设项目的资格,橡胶中试装置也因此获批在独山子建设。而独石化研究院宋玉萍博士作为这一国家级项目的负责人,与各方面专家合作打破技术壁垒,反复试验,多次到中试装置测试,直到最后投入工业化试产,中间经历了无数的失败和煎熬。
在做窄分布连续聚合实验时,有一次实验一开始已经引发聚合,后来实验人员发现温度不断降低,胶液没有聚合。项目组成员立即回到实验室进行分析,排查后并未发现问题。最终在与现场人员沟通工艺流程时,实验人员怀疑溶剂油有可能把其他釜里的杂质带进了反应釜,破坏了催化剂,于是赶紧安排催化剂破杂,最终取得了成功。
2019年,窄分布稀土顺丁橡胶在准备工业化生产时,突然分子量分布变宽。实验人员苦思冥想,各种分析排查,苦恼了近两个月,好不容易突破了,却因入冬无法进行实验。2020年4月,再次工业化试产时,又出现胶液突然不聚合,催化剂失活现象。实验人员用各种分析方法把所有设备、原材料、催化剂都排除了一遍,最后焦点落在溶剂油上。
2021年3月、9月,稀土顺丁橡胶终于成功进行了两次大规模工业化生产,产品得到下游商家的充分肯定。今年6月,独石化成功完成第三次大规模工业化生产,并且实现催化剂连续稳定工业化生产技术突破。
一路走来,稀土顺丁橡胶形成了从催化剂制备到橡胶合成,再到产品应用的全方位知识产权成果。
摘取聚苯乙烯“皇冠明珠”
12年磨一剑,一朝锋芒毕出!独石化摘下了珠穆朗玛峰顶端的一颗“明珠”——低熔光学聚苯乙烯180NT。
2009年秋天,独石化新建聚苯乙烯装置开工,来自美国的两位专家皮特和兰迪信心十足,他们要在中国人面前“秀秀肌肉”,要试产他们工艺包里精心设计的最高端产品——低熔光学聚苯乙烯180NT,一旦试产成功,其他普通牌号都将不在话下。
可是180NT对技术、设备的参数要求极为苛刻,试产难度极大,最终两位外国专家以失败告终。他们不死心,第二年完善了相关参数,进行了部分技术改造后,还是没有成功。第三年夏天,外商免费更换了核心设备聚合反应器,仍以失败告终。
的确,在聚苯乙烯系列产品中,180NT就像珠穆朗玛峰顶端的一颗“明珠”,高不可攀。它主要用于高端领域,为LED灯、LED显示器等提供导光材料,此前全球范围内只有一家企业能够生产。技术上受制于人,国内下游用户只能全部进口,价格昂贵。
从2009年到2021年,无数次失败已经让美国专利商彻底死心,但杨昌辉和他的团队始终没有放弃。12年来,他带领团队修改了几十个参数、模拟了数十次生产,光是技术和设备方案就反复讨论修改了十几次。
2021年4月,180NT的试产再次被提上日程,最终成功产出191吨。但由于180NT对设备的极限挑战导致老的生产线机泵损坏,装置停工会给公司正常生产造成不小损失。可是杨昌辉惊喜地发现,这100多吨180NT产品被投放市场后,客户反应强烈,纷纷反馈产品性能优异,可以替代进口,有客户甚至说:“你们生产多少,我们就要多少。”
这一情况又激发了杨昌辉的无限动力,2021年7月,他再次提出试产180NT,可遭到了多数人的质疑。经过严格仔细论证,在独石化领导的鼎力支持下,最终在经过75项改造的新生产线上再次试产180NT。2021年7月17日凌晨2时,他们成功了。
中国石油集团正在打造化工新材料国家级原创技术策源地,加快减油增化变革、绿色低碳转型。独山子石化公司将在实现科技创新能力显著提升、新产品研发跨越式发展、部分重点项目科研水平国内领先的道路上不断前行……
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