催化精細化工產業如何迎頭而上

文/劉雅文

從事精細化工催化產業的工作者們有自己的家了!近日，精細化工催化產業技術創新戰略聯盟在北京成立，這是精細化工與催化行業的首個技術聯盟。這個聯盟云集了精細化工催化產業中諸如何鳴元、歐陽平凱、段雪、張濤等多位知名院士，也集合了清華大學、北京大學、北京化工大學、天津大學、中科院大連化學物理研究所等頂級科研單位，還吸引了江蘇長青農化股份有限公司、江蘇煥鑫新材料股份有限公司、淄博鵬達環保科技有限公司等領先企業，更是得到了科技部、教育部、工信部相關領導的大力支持。那么這個聯盟成立的意義在哪兒，我國精細化工與催化產業現狀如何以及聯盟中的“大腕兒”們又將為行業的發展做出哪些努力，筆者進行了采訪。

催化技術為何至關重要?

毋庸置疑，精細化工率(精細化工產值占化工總產值的比例)是衡量一個國家化學工業發展水平的重要指標。絕大多數精細化工產品以中間體、半成品和原料形式流向下游的產業鏈和產業群，并且其種類多、附加值高、用途廣、產業關聯度大，直接服務于國民經濟諸多行業和高新技術產業各個領域。大力發展精細化工已成為世界各國調整化學工業結構、提升化學工業產能和擴大經濟效益的戰略重點。北京化工大學教授段雪指出，美國、歐盟和日本等化學工業發達國家和地區的化工產品精細化率已達到70%，而目前我國的精細化率僅為40%左右。

“要想提高精細化工率，提高催化劑技術是核心，因為催化技術是精細化工行業的核心。”段雪說。

據了解，精細化工是對催化技術高度依賴的產業。數據顯示，全世界每年生產的60%的精細化工產品和80%的精細化工過程都與催化有關。催化技術包括催化劑、催化工藝和方法、關鍵設備與裝置以及工藝系統集成等多個方面。催化劑產生的價值一般是其自身的500～1000倍，在工業發達國家，催化劑及其催化技術已發展成為利潤豐厚的獨立產業。

“當前，催化技術創新是精細化工綠色和可持續發展的根本保證。”段雪說。

縱觀國內外精細化工的發展歷程發現，精細化工催化技術所起的作用體現在三個方面，也可謂經歷了三個發展階段：發展初期，以實現物質轉化和單純追求精細化學品產量為目的，對催化技術的品質要求不高，經歷了一個粗放的發展階段;隨著降低生產成本、提高生產效率和產品質量要求的日益迫切，基于原有生產工藝的一批高效催化劑和先進催化技術不斷涌現，使精細化工進入了一個快速和追求品質的發展階段;近年來，伴隨著建立資源和能源節約型企業、追求生產工藝環境友好和提倡綠色可持續發展呼聲的日益高漲，尤其在國外一些新概念催化劑和催化技術相繼問世，并在新的技術體系和技術平臺上使精細化工得到了進一步的發展。

段雪告訴筆者，我國是一個發展中大國，近20年來環境污染和資源浪費問題已成為制約經濟和社會發展的重要因素，在精細化工中表現得更加突出。因此人們已經意識到僅依靠開發更有效的末端污染治理技術對環境的改善是有限的，開發環境友好技術從源頭杜絕污染是唯一的出路。新型催化技術對于精細化工發展的推動作用十分顯著。它不僅能夠大大提高產品生產效率，簡化生產步驟，還能夠消減、轉化或杜絕不希望的有毒有害副產品生成，從而可以更環境友好地組織各種精細化工產品的生產。

據了解，近年來，以新型環境友好催化劑為基礎的環境友好催化技術在精細化工中已經顯示了其重要作用和威力。以固體強酸替代液體酸催化技術、晶格氧替代分子氧的選擇性氧化技術、原子經濟羰基化催化技術、高選擇性仿酶催化技術、光催化氧化技術、納米金屬及合金催化技術、強化傳質與反應的磁穩定床技術、超臨界催化技術和離子液體催化技術為代表的一批催化新技術已經在精細化工中獲得了應用，不僅使產品生產效率成倍地提高和過程消耗大幅度降低，而且使污染性副產物降低到可以忽略的程度，原子經濟性明顯。盡管新型催化技術在精細化工中的應用仍然處于起步階段，但是已經顯示了光明的發展前景，并為精細化工今后的發展起到示范作用。

同時，催化技術是產業結構調整的關鍵。相關專家介紹說，精細化工催化技術涵蓋催化劑載體和催化劑、反應器、應用技術工藝包和裝備一體化，其本身就是一個龐大的產業鏈，與精細化工專用材料生產、貴重金屬產品生產、儀器儀表制造、設備設計與制造以及工程建設等部門和行業密切相關。新型催化技術的發展和推廣應用也將革命性和顛覆性地影響整個精細化工行業的發展，從而促進精細化工行業的產業結構調整和技術升級。一方面，新型催化技術的運用可以促進精細化工行業的技術升級，從而淘汰落后產能，發展高新技術產品，建立新的精細化工產品生產體系。另一方面，具有自主知識產權的核心技術將大大提高企業的產品競爭能力，以優勢產品參與國內外市場競爭，以市場需求確定產品的產量，使精細化工行業良性地可持續發展，呈現一個高效、環境友好和資源節約型的全新面貌的精細化工行業。

其中表示第t級回歸后的特征點分布，Rt表示第t級回歸器的更新量，I表示待檢測人臉圖像，h為HOG特征提取算子。算法的具體流程框圖如下圖6所示。

30%的差距是怎么造成的?

我國40%的精細化率與歐美發達國家70%的精細化率之間的差距顯而易見，那么是什么原因造成了這樣的差距，筆者通過采訪得到了以下的答案。

第一，技術開發投入不足影響創新能力提升。

現階段，我國精細化工行業科技研發,尤其是催化新技術研發的投入嚴重不足，導致技術開發周期長，生產設備落后，創新體系尚待進一步完善。數據顯示，目前我國企業的開發費用僅為銷售額的1%～2%，遠低于國外精細化工公司8%～10%的投入比例。大部分精細化工企業尚處于力保生存的尷尬境地，無暇考慮技術創新和新產品研發。一種新型催化技術的開發應用需要經歷實驗室研究、中試和工程化研究以及產業化實施等階段，需要穩定的資金與人力投入，一般歷時10年左右。因此，從現在做起，重視技術創新，強調科研以及優質人力資源的投入，調整和優化精細化工產品的結構是我國精細化工行業提高創新能力的重要任務。

第二，環保問題嚴重影響可持續發展。

精細化工產品批量小、品種多，生產過程復雜而且步驟繁瑣，再加上長期依賴傳統催化技術，致使產品收率和產品純度較低，造成了較為嚴重的環境污染。精細化工“三廢”成分復雜，有毒污染物含量高、含鹽量高、色度高，尤其是含有許多“三致”類化合物、不可生物降解物或對生物抑制物，導致重大環境污染事故頻發以及癌癥高發地區不斷增加，嚴重危害著生態系統和人類的身體健康。精細化工的“三廢”治理難度和處理費用高也是近年來發達國家向發展中國家大規模產業轉移的原因之一。目前，我國大部分精細化工企業由于資源和能源漲價而導致效益普遍偏低，難以承擔“三廢”處理的高昂費用，環境污染問題已成為精細化工從業單位可持續發展所面臨的巨大挑戰。如何開發新型催化技術，從源頭上杜絕環境污染，貫徹可持續發展戰略是精細化工發展的當務之急。

第三，原始創新缺乏影響產業升級和結構調整。

精細化工是一個技術密集型產業，其發展的關鍵是依靠科技創新提高生產效率和產品質量，在產業發展的同時，有效解決環境污染和資源浪費等問題。受傳統發展模式的影響，我國精細化工行業的自主創制嚴重不足，多數企業的生產技術和生產裝置尚處于在20世紀70或80年代的水平，主要停留在對國外產品和技術的模仿以及工藝優化上，原始創新較少。

我國精細化工技術發展滯后也嚴重影響了產業升級和結構調整，多數企業的規模偏小，經濟效益較差，不符合規模經濟的發展要求。歐美發達國家的跨國公司則是強強聯合，逐步形成了壟斷局面，如德固賽和美國塞拉尼斯在歐洲聯合建立了丙烯—羰基合成產品生產基地，羰基合成醇的年產量達到80萬噸，占歐洲市場供應量的三分之一。鑒于我國精細化工行業的發展狀況，充分發揮高等院校和科研院所的技術開發先導作用并結合生產企業的從業基礎和產品大規模生產的實施能力，在以催化新技術為代表的系列新技術開發方面實現原始創新，是促進精細化工行業技術升級和提高國際競爭力的根本保證。

第四，產學研關聯度低影響核心競爭力的提高。

國外精細化工行業已率先實現了產業升級和結構調整，并對一些精細化工產品實施了壟斷。受體制、發展模式的制約，我國精細化工的發展較為粗放，僅追求產品產量而忽視產品效益的現象十分普遍，原因是產學研關聯度低，尚未形成統一協調的技術研發、工業化技術開發和產品生產的規范發展模式，致使一些新技術不能及時得以利用，科技成果轉化率只有10%左右，錯失了高新技術產品、高效益產品的發展機遇。

盡管如此，改革開放30多年來，我國高等院校在基礎研究方面具有了長足的進步，在眾多領域一大批優秀的科研成果在世界上占據了重要的學術和技術地位。科研院所利用其自身優勢，在應用基礎研究和新技術開發方面做出了貢獻，起到了學術成果向技術成果延伸的橋梁作用。精細化工企業雖然自主創新能力不強，但經過長期的發展，由小變大，由弱變強，具備了跨越式發展的基礎。因此，體制、機制和發展模式的差異不應該成為我國精細化工行業發展的摯肘，相反充分利用產學研合作的優勢，建立產學研聯盟，從而形成統一協調的技術研發和產品生產的新模式，對促進精細化工行業技術升級和結構調整、提高核心競爭能力具有重要意義。

創新聯盟未來要做什么?

既然，當前我國的精細化工催化產業存在如此種種問題，那么聯盟的成立將會起到什么樣的作用?筆者發現，聯盟成員單位中有從事精細化工催化技術基礎研究和前沿技術研究的高等院校，有從事催化材料、催化工藝和應用技術開發的科研院所，也有從事產業化技術開發和產品生產的精細化工企業，具備構建完整的催化技術創新產業鏈的基礎和條件，還有來自教育部、科技部領導的支持，他們各自將怎樣出力，筆者分別對他們進行了采訪。

教育部科技司董維國指出，聯盟的成立恰逢國家正在實施創新驅動發展戰略，正在研討“十三五”我們各行各業從產業的發展，從技術的進步，從競爭力的提升方面該做什么，這個聯盟匯聚了產學研，可以研討“十三五”或者更長時間段內這個行業怎樣形成新的競爭點。

工業和信息化部原材料工業司副司長潘愛華告訴筆者，近期他們正在研究石化化工行業的科技創新問題，要全面提升原始創新、集成創新和引進消化吸收再創新的能力，未來將會把一些課題交給聯盟進行研究，做好政策的支撐工作。

除了政府官員，行業的專家學者也表達了自己的打算。

中國科學院成都有機化學有限公司黨委書記王公應給筆者講了他的親身經歷：當時國內草甘膦催化劑被一家外國公司壟斷，外國公司長期保持高價并且要求國內企業需支付一年的費用。面對這種霸王條款，國內企業也只能忍受著資金周轉的困難，一邊默默接受。于是他們通過三年的研發時間，研發除了同類產品，國外的產品價格立刻降了一半，外企還在國內修了倉庫力求縮短供貨時間，對市場的重視程度大大提升。國內企業立刻有了和國外企業談判的底氣。

“催化技術幾乎可以影響我國很多企業在國際上了話語權，但如何推動兩者更好的合作癥結在于創新模式使得科研院所和企業共同擔當風險。比如企業出資，科研院所出技術，算50%入股，共同成立一個新公司，以后新公司無論是出售產品還是出售技術，按約定分成，這樣兩者都有了動力。”王公應如是說。另外，針對“九五”之后國內再無針對催化劑的專項基金情況，他還提出建議，希望聯盟能使相關機構強強聯合，共同申請專項基金。

西北化工研究院院長劉國平對筆者說，企業做大做強離不開科技的支撐，科研單位只有從實際需求出發才能實現研究價值，所以當前科研機構也更關注企業的需求，積極和他們溝通合作，不斷調整自己的研究方向，以求達到雙贏。

不過中國科學院大連化學物理研究所所長張濤告訴筆者，很多企業只關注短平快的項目，經常來研究所考察，就希望有技術成熟、見效快的項目。他希望以后能營造出基礎創新和原始創新的氛圍，引導企業去做長期的創新，而不是急于求成。

針對這些問題，聯盟理事長胡遷林指出，成員單位前期在圍繞精細化工催化技術的基礎、應用基礎和工程化研究上已經具有良好的合作基礎。具有契約保障的聯盟將進一步強化聯盟成員單位之間的合作，促進聯盟成員單位之間的基礎—應用基礎—工程化—產業化創新研究體系的建立和協作分工。聯盟的組建也有利于成員單位之間形成聯合開發、優勢互補、利益共享和風險共擔的創新合作機制，形成長期、持續和穩定的產學研戰略合作關系。

今后，將充分利用聯盟成員單位的國家重點實驗室、企業技術開發中心以及高等院校和科研院所的各類科技資源，使其利用最大化。建立精細化工生產企業、科研院所、高等院校聯合的人才培養機制，加快培養適應市場經濟和全球競爭的技術創新人才。努力開拓思路，創新發展模式，建立精細化工行業催化技術創新信息交流和共享平臺，探索既適應市場、滿足企業需求，又有利于推動行業技術創新的工作思路，加速精細化工行業催化技術創新的資源集成，突破制約行業發展的關鍵共性技術瓶頸。