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摘取聚氨酯皇冠上的“明珠”

時間:2020-05-26 05:08 閱讀:1443 來源:互聯網

????????脂肪/環族異氰酸酯(ADI)是生產高檔聚氨酯的核心原料,以其制備的聚氨酯材料成為支撐航天軍工、高端裝備、汽車等產業發展的關鍵性基礎材料。我國曾先后批準數套引進技術建設ADI裝置,均因國外技術封鎖而擱淺。萬華化學經過17年鍥而不舍的努力,終于打破國外70年的技術壟斷,成功開發出ADI全產業鏈制造技術,摘取了這顆聚氨酯產業皇冠上的“明珠”。在上周召開的石化行業科技創新大會上,萬華化學常務副總裁華衛琦講述了科技進步特等獎成果脂肪/環族異氰酸酯全產業鏈制造技術的開發過程。

????????ADI產品技術遭封鎖

????????聚氨酯是由異氰酸酯(MDI、TDI、ADI)與多元醇、各類助劑反應生成的高分子聚合物,異氰酸酯是聚氨酯最核心的原料,其中的脂肪族異氰酸酯統稱ADI,其代表性品種有異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、1,6-六亞甲基二異氰酸酯(HDI)和二環己基甲烷二異氰酸酯(H12MDI)。以ADI制備的聚氨酯材料具有極其優異的抗老化、耐暴曬、耐黃變性能,是支撐航天軍工、高端裝備、汽車等產業發展的關鍵性基礎材料,也是涂料、膠黏劑、人造革等傳統產業綠色化升級的關鍵原料,一直有聚氨酯產業皇冠上“明珠”的美譽。

????????在ADI的3個代表性品種中,IPDI是固體火箭推進劑最理想的固化劑,長期被巴黎統籌委員會限制向中國出口,受國外技術和產品封鎖,我國只能被迫采用性能較差的TDI固化體系;H12MDI則是制備透明裝甲防彈玻璃、高速列車前擋玻璃、光學鏡片、高檔氨綸的關鍵單體。

????????由于ADI制造產業鏈流程長、技術開發難度高,工業化70多年來,世界上能生產HDI的只有科思創和巴斯夫、法國康瑞、日本南洋化成4家公司,能生產IPDI和H12MDI的也只有贏創和科思創2家公司。

????????從基本合成研究起步

????????我國曾數次批準引進技術建設ADI裝置,均因國外技術封鎖擱淺。“我們也曾計劃收購國外某套裝置以期消化吸收,但被跨國公司出巨資率先買下拆除,并禁止銷售ADI原料給萬華。”華衛琦介紹說。

????????鑒于ADI在國防和國民經濟發展中的重要作用,萬華開始了17年鍥而不舍的努力。

????????ADI制造包含HDI及加合物、IP-IPN-IPDA-IPDI、MDA-H12MDA-H12MDI這3條產業鏈。“與之前在MDI技術開發上采取的消化吸收再創新不同,我們在2000年前后選定ADI氣相光氣化技術路線時,還沒有可參考和借鑒的技術信息,所以這個技術是萬華從實驗室基本合成研究開始的,在此基礎上形成系統的概念設計,并經過工程化實驗驗證,最終開發出產業化成套技術。”華衛琦表示。

????????開發四項核心技術

????????據華衛琦介紹,萬華開發的ADI全產業鏈制造技術主要包括光氣化、氨化加氫、催化加氫和反應精餾4項核心技術。

????????一是氣相光氣化制異氰酸酯共性技術。萬華通過提升光氣化反應的途徑,開發出氣相光氣化制異氰酸酯共性技術。與液相法相比,該技術收率提高3%~8%;溶劑用量減少50%,更節能;光氣存量減少30%,反應更安全。

????????二是氨化加氫共性技術。萬華自主開發出高選擇性、高轉化率的復合納米加氫催化劑,在150個大氣壓下,IPDA收率達到95.5%,氨基腈含量低于0.4%,催化劑可連續穩定運轉2年以上;開發了多段固定床加氫反應器及專用助劑體系,將IPDA收率進一步提高至99%以上,氨基腈含量降至0.03%以下。

????????三是苯環高活性催化加氫技術。該技術加氫壓力較低,可降低裝置投資成本,采用新開發的負載納米釕銠催化劑使噸產品催化劑消耗減少1200元,加氫選擇性好,應用性能更優。利用該催化體系和釜式加氫工藝,萬華又開發了HTDA、H6XDA、環己胺等產品的工業化技術。

????????四是反應精餾耦合技術。萬華通過開發分段縮合反應精餾工藝,實現了反應和精餾的高效耦合,使丙酮單程轉化率達10%~15%,異佛爾酮選擇性可達90%,同時反應熱用于產品精餾,節能顯著。

????????打造ADI特色產業群

????????依托這些創新成果,萬華先后建設了5萬噸/年HDI、1.5萬噸/年IPDI、1萬噸/年H12MDI、2.5萬噸/年IPDA、1萬噸/年H12MDA等工業化裝置,建成了世界上品種最齊全、產業鏈最完整、技術領先的ADI特色產業群,目前萬華ADI系列產品的市場占有率位居全球第二。截至2019年11月,累計實現銷售收入120億元、利稅52億元。

????????萬華ADI項目的成功實施,打破了國外公司對ADI系列產品全產業鏈制造技術長達70年的壟斷,使萬華成為世界唯一掌握全產業鏈MDA-H12MDA-H12MDI、世界第二家掌握全產業鏈IP-IPN-IPDA-IPDI、國內唯一掌握HDI及衍生物等核心技術的企業,實現了航天軍工、高端裝備等領域的關鍵原材料國產化自主供應,為打造國之重器提供了有力支撐。

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