1997年中國(guó)石化立項(xiàng)開展乙烯選擇性三聚制1-己烯工業(yè)成套技術(shù)的研發(fā)工作，由燕山石化承擔(dān)探索性研究。據(jù)燕山石化科研人員介紹，乙烯選擇性三聚制1-己烯是上世紀(jì)70年代的重大發(fā)現(xiàn)，曾吸引了全球十多家跨國(guó)公司在該領(lǐng)域進(jìn)行跟蹤研究，均因催化體系對(duì)1-己烯的選擇性只有60~70%，且伴隨較多的聚合物副產(chǎn)物而宣告失敗，只有美國(guó)一家公司率先取得了重大突破。面對(duì)國(guó)外嚴(yán)格的專利保護(hù)和殘酷的競(jìng)爭(zhēng)壓力，燕山石化科研人員在沒有技術(shù)儲(chǔ)備的情況下，從零起步，搜文獻(xiàn)、查資料，決定從理論上進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)超越。

科研人員對(duì)涉及合成1-己烯有重要影響的催化體系、反應(yīng)機(jī)理、反應(yīng)器形式等技術(shù)因素進(jìn)行深入研究，對(duì)傳統(tǒng)聚乙烯催化劑創(chuàng)新性地提出了“三配位”的催化機(jī)理，并提出了“占位劑”的概念。通過在催化體系中加入優(yōu)選的占位劑，使1-己烯反應(yīng)選擇性從70%提高到93%以上，從而在催化劑的選擇性上取得了首次重大技術(shù)突破?？蒲腥藛T還發(fā)現(xiàn)催化體系組分的進(jìn)料順序?qū)Ψ磻?yīng)活性和產(chǎn)品純度均有重大影響，又從機(jī)理入手不斷優(yōu)化，終于開發(fā)出了能顯著提高催化反應(yīng)活性的制備工藝。僅用4年多的時(shí)間，燕山石化實(shí)現(xiàn)了1-己烯制備技術(shù)的重大突破，使催化反應(yīng)的性能有了質(zhì)的飛越，反應(yīng)活性和產(chǎn)品純度均達(dá)到了世界一流水平，具備了開展工程放大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和條件。

技術(shù)早一天開發(fā)出來 生產(chǎn)企業(yè)就少一天困擾

燕山石化科研人員認(rèn)為：“研發(fā)工作不僅是比技術(shù)水平，更是比產(chǎn)業(yè)化速度。我們的1-己烯技術(shù)晚開發(fā)出來一天，我國(guó)的聚乙烯生產(chǎn)企業(yè)就要多承受一天高價(jià)進(jìn)口1-己烯的困擾，聚乙烯產(chǎn)品更新?lián)Q代的進(jìn)程就要延遲。”

為了盡快將1-己烯制備技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，2003年，“5萬(wàn)噸/年1-己烯的工業(yè)開發(fā)”科技攻關(guān)項(xiàng)目由燕山石化牽頭，成立了由基礎(chǔ)與應(yīng)用研究、工程設(shè)計(jì)、環(huán)保研究以及未來裝置建設(shè)和生產(chǎn)的企業(yè)組成的產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)合攻關(guān)團(tuán)隊(duì)。從小試試驗(yàn)的成功，到500噸/年全流程中試放大裝置的建成，再到國(guó)內(nèi)首套5萬(wàn)噸/年1-己烯工業(yè)裝置的順利建成，一次開車成功，產(chǎn)出合格產(chǎn)品，且投放市場(chǎng)用時(shí)不到5年。

項(xiàng)目攻關(guān)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合對(duì)催化劑優(yōu)化、反應(yīng)器研制、控制過程優(yōu)化等十幾個(gè)課題進(jìn)行攻堅(jiān)，先后解決了聚合物堵掛、工藝流程優(yōu)化、自控方案等多個(gè)重大技術(shù)難題。特別是通過建立超高雷諾數(shù)下的傳質(zhì)、傳熱模型，設(shè)計(jì)特定形狀和結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器，減少了副產(chǎn)物的生成;通過創(chuàng)建一種構(gòu)思獨(dú)特的調(diào)控方法，實(shí)現(xiàn)了裝置的平穩(wěn)控制與運(yùn)行;通過開發(fā)專有技術(shù)，解決了副產(chǎn)聚合物的掛壁和脫除問題等等，最終1-己烯生產(chǎn)工藝技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用喜獲成功。

經(jīng)檢驗(yàn)，燕山石化1-己烯產(chǎn)品的選擇性大于93%，產(chǎn)品純度大于9.2%。

取得有機(jī)原料重大突破 聚乙烯成本三年省四億

專家評(píng)價(jià)，燕山石化乙烯三聚制1-己烯新型催化體系及成套工藝技術(shù)成果作為國(guó)家重點(diǎn)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目，緊跟國(guó)際同行發(fā)展進(jìn)程，打破國(guó)外長(zhǎng)期高價(jià)壟斷的局面。其產(chǎn)品主要質(zhì)量指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到和超過國(guó)際同類產(chǎn)品和裝置的水平，是我國(guó)在有機(jī)化工原料制備領(lǐng)域的又一重大科技創(chuàng)新成果。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，該項(xiàng)目成果實(shí)施后，燕山石化1-己烯裝置已累計(jì)生產(chǎn)10多萬(wàn)噸產(chǎn)品，被廣州、山東、天津等地的多家企業(yè)應(yīng)用，已經(jīng)占據(jù)了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)超過90%的份額，迫使進(jìn)口高價(jià)1-己烯產(chǎn)品逐漸退出了我國(guó)市場(chǎng)。該項(xiàng)目?jī)H近三年的時(shí)間就為國(guó)內(nèi)1-己烯用戶節(jié)省了近4億元的原料成本，大大提高了下游生產(chǎn)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)，作為共聚單體，國(guó)產(chǎn)1-己烯已經(jīng)生產(chǎn)出一系列、不同牌號(hào)的高性能聚乙烯產(chǎn)品，為聚乙烯的升級(jí)換代作出了貢獻(xiàn)。目前燕化1-己烯產(chǎn)品已經(jīng)出口到韓國(guó)、馬來西亞、菲律賓等國(guó)家，因此國(guó)際市場(chǎng)1-己烯產(chǎn)品價(jià)格下降了約三成。

有關(guān)專家表示，我國(guó)1-己烯成套技術(shù)的研發(fā)成功和5萬(wàn)噸/年裝置的投產(chǎn)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)精細(xì)化工產(chǎn)品的又一個(gè)空白，有效推動(dòng)了高性能聚乙烯產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)工業(yè)、農(nóng)業(yè)和建材領(lǐng)域的應(yīng)用，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。此外，該技術(shù)的發(fā)明，還豐富了催化理論，促進(jìn)了選擇性制備α-烯烴新技術(shù)的發(fā)展，形成了相關(guān)技術(shù)研發(fā)平臺(tái)，培養(yǎng)了人才和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。

來源|中國(guó)化工報(bào)(20160114) 編輯|化學(xué)加

官微 化學(xué)加 2016-1-15同時(shí)發(fā)出

投稿合作郵箱：cs@huaxuejia.cn