1-己烯研發：打破國外壟斷，促進我國塑料工業發展

□ 本刊記者 周一兵

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1-己烯研發：打破國外壟斷，促進我國塑料工業發展

□ 本刊記者 周一兵

“研發工作不僅是比技術水平，更是比產業化速度。”

作為生產高附加值聚乙烯的共聚單體，1-己烯在高分子材料、精細化工和制藥等領域應用廣泛。然而，直到上世紀末，國內還沒有1-己烯生產技術，產品完全依賴高價進口。榮獲2015年國家技術發明二等獎的 “乙烯三聚制1-己烯新型催化體系及成套工藝技術”，成功實現了1-己烯產品的國產化。項目完成單位——中國石化燕山石化科技部工作人員告訴記者：“燕山石化歷時10年的不懈努力，使我國成為全球最早擁有該技術并實現產業化的兩個國家之一，同時掌握并擁有了18項具有自主知識產權的核心專利及專有技術，大幅提升了我國聚烯烴產品的市場競爭力。”

□ “看，這就是我們生產的1-己烯。” 張明慧 攝

理論創新實現關鍵技術突破

1-己烯是一種重要的α-烯烴產品，主要作為生產高附加值聚乙烯的共聚單體。由其生產的聚乙烯具有拉伸強度高、抗沖擊、抗撕裂、耐穿刺和高透光等優點，特別適合于生產包裝膜、農業用膜以及大口徑管材等。隨著市場對膜料和管材料需求量的增加，1-己烯的使用量越來越大。然而在1-己烯實現國產化以前，國外廠商一直對1-己烯實行高價壟斷，嚴重制約了我國聚烯烴行業高附加值產品研發和生產。

1997年中國石化立項開展“乙烯選擇性三聚制1-己烯工業成套技術”的研發工作，由燕山石化承擔探索性研究。據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70年代的重大發現，曾吸引了全球10多家跨國公司在該領域進行跟蹤研究，均因催化體系對1-己烯的選擇性只有60％～70％，且伴隨較多的聚合物副產物而宣告失敗，只有美國一家公司率先取得重大突破。面對國外嚴格的專利保護和殘酷的競爭壓力，燕山石化科研人員在沒有技術儲備的情況下，從零起步，搜文獻、查資料，決定從理論上進行創新實現超越。

科研人員對涉及合成1-己烯有重要影響的催化體系、反應機理、反應器形式等技術因素進行深入研究，對傳統聚乙烯催化劑創新性地提出“三配位”的催化機理，并提出“占位劑”的概念。通過在催化體系中加入優選的占位劑，使1-己烯反應選擇性從70％提高到93％以上，從而在催化劑的選擇性上取得首次重大技術突破。科研人員還發現催化體系組分的進料順序對反應活性和產品純度均有重大影響，又從機理入手不斷優化，終于開發出能顯著提高催化反應活性的制備工藝。僅用4年多的時間，燕山石化就實現了1-己烯制備技術的重大突破，使催化反應的性能有質的飛越，反應活性和產品純度均達到世界一流水平，具備了開展工程放大的技術優勢和條件。

□ 員工在巡檢中核查1-己烯裝置數據。 張明慧 攝

優化創新奠定工業化基礎

燕山石化科研人員認為：“研發工作不僅是比技術水平，更是比產業化速度。我們的1-己烯技術晚開發出來一天，我國的聚乙烯生產企業就要多承受一天高價進口1-己烯的困擾，聚乙烯產品更新換代的進程就要延遲。”

為了盡快將1-己烯制備技術實現工業化，2003年，中國石化將“5萬噸/年1-己烯的工業開發”列為“十條龍”科技攻關項目，由燕山石化牽頭，成立了由基礎與應用研究、工程設計、環保研究以及未來裝置建設和生產的企業組成的產學研用聯合攻關團隊。從小試的成功，到500噸/年全流程中試放大裝置的建成，再到國內首套5萬噸/年1-己烯工業裝置的順利建成，一次開車成功，產出合格產品，并投放市場，聯合攻關團隊憑借著自身的技術實力，僅用不到5年的時間。

燕山石化科研人員介紹，這期間，項目攻關團隊聯合對催化劑優化、反應器研制、控制過程優化等十幾個課題進行攻堅，先后解決了聚合物堵掛、工藝流程優化、自控方案等多個重大技術難題。特別是通過建立超高雷諾數下的傳質、傳熱模型，設計特定形狀和結構的反應器，減少了副產物的生成；通過創建一種構思獨特的調控方法，實現了裝置的平穩控制與運行；通過開發專有技術，解決了副產聚合物的掛壁和脫除問題等，最終1-己烯生產工藝技術的工業化應用喜獲成功。

經檢驗，燕山石化1-己烯產品的選擇性大于93％，產品純度大于9.2％，實現了中國石化“十條龍”科技攻關的目標。

整體技術達到國際領先水平

專家評價，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”成果作為國家重點技術創新項目，緊跟國際同行發展進程，打破國外長期高價壟斷的局面。其產品主要質量指標和經濟技術指標達到和超過國際同類產品和裝置的水平，是我國在有機化工原料制備領域的又一重大科技創新成果。

據統計，該項目成果實施后，燕山石化1-己烯裝置已累計生產10多萬噸產品，被廣州、山東、天津等地的多家企業應用，已經占據了國內市場超過90％的份額，迫使進口高價1-己烯產品逐漸退出我國市場。該項目僅近3年的時間就為國內1-己烯用戶節省近4億元的原料成本，大大提高了下游生產企業的市場競爭力。同時，作為共聚單體，國產1-己烯已經生產出一系列不同牌號的高性能聚乙烯產品，為聚乙烯的升級換代做出了貢獻。記者還了解到，由于燕化1-己烯產品已經出口到韓國、馬來西亞、菲律賓等多個國家，目前國際市場1-己烯產品價格下降了約三成。

有關專家表示，我國1-己烯成套技術的研發成功和5萬噸/年裝置的投產，填補了國內精細化工產品的又一個空白，有效推動了高性能聚乙烯產品在國內工業、農業和建材領域的應用，具有顯著的經濟效益和社會效益。此外，該技術的發明，還豐富了催化理論，促進了選擇性制備α-烯烴新技術的發展，形成了相關技術研發平臺，培養了人才和創新團隊。