? ? ? ?精細化工步入綠色轉(zhuǎn)型階段
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2023年11月24~25日，第二十三屆全國精細化工行業(yè)（濱海）大會舉辦。會上，全國精細化工原料及中間體行業(yè)協(xié)作組副理事長羅亞敏指出，經(jīng)過多年發(fā)展，我國精細化工產(chǎn)業(yè)在全球化工產(chǎn)業(yè)格局中地位突出、優(yōu)勢顯現(xiàn)，并逐漸步入綠色發(fā)展、轉(zhuǎn)型升級的階段。國內(nèi)精細化工行業(yè)每年的產(chǎn)值規(guī)模在4萬億～5萬億元，形成了產(chǎn)品門類較為齊全的產(chǎn)業(yè)體系。
未來5年我國精細化工市場年均增速約6%
精細化工是工業(yè)領(lǐng)域中對精細化學工程或精細化學工業(yè)的簡稱，特指對功能和性能有著全面要求的精細化學品的設計、創(chuàng)新、研究開發(fā)、制造及應用，也是當今化學工業(yè)中最具活力的新興領(lǐng)域之一。
浙江工業(yè)大學教授鄒樹平在論壇上介紹，精細化工具有品種多、技術(shù)含量高、產(chǎn)品附加值高、輻射面廣等特點，包含了農(nóng)藥、染料、高純物、催化劑和功能高分子材料、原料藥等11個類別。其中，原料藥及其中間體、農(nóng)藥及其中間體比重達到32%以上，關(guān)乎環(huán)境、健康和安全等重大事項。
羅亞敏表示，未來5年全球精細化工整體市場年均增速在3%～4%，2027年整體規(guī)模達到2.8萬億美元。在所有消費區(qū)域中，我國精細化工市場年均增速最快，約為6%。未來5年，全球電池化學品、電子化學品、醫(yī)藥、營養(yǎng)成分、膠黏劑和密封劑、香精香料都將呈現(xiàn)高于行業(yè)平均值的增長率。
根據(jù)中金普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《中國精細化工市場前景及投資機會研究報告》，預計2027年我國精細化工市場規(guī)模有望達到11萬億元。與此同時，我國精細化工率（精細化工產(chǎn)值占化工總產(chǎn)值的比例）也在逐年提高，從2016年的36.5%提升到2021年的41.2%，計劃到2025年提高到55%。歐洲人文和自然科學院院士、浙江省應急管理學院院長佘遠斌指出，我國已建成新領(lǐng)域精細化工技術(shù)中心30多家，新領(lǐng)域精細化工生產(chǎn)企業(yè)多達5000家，生產(chǎn)的產(chǎn)品種類上萬種，年生產(chǎn)能力2000多噸。
在中國化工行業(yè)的轉(zhuǎn)型期，精細化學品行業(yè)將面臨巨大升級機遇：下游市場需求的快速變化驅(qū)動精細化工行業(yè)的技術(shù)和產(chǎn)品不斷進步，而“雙碳”目標和數(shù)字化潮流也在改變精細化工產(chǎn)業(yè)的本質(zhì)。
用生物制造技術(shù)推動精細化工發(fā)展
對于未來我國精細化工的發(fā)展趨勢，佘遠斌認為，精細化工作為化學工業(yè)的重要組成部分，其占比（精細化工率）體現(xiàn)了一個國家化學工業(yè)發(fā)展水平，為社會的發(fā)展進步提供了豐富的物質(zhì)資源，是目前人類社會不可或缺的重要產(chǎn)業(yè)之一。
鄒樹平指出，隨著先進工業(yè)對環(huán)境和行業(yè)規(guī)范要求進一步提高，傳統(tǒng)化學制造問題日益凸顯：制造過程中原材料消耗高，“三廢”排放量大，環(huán)境污染嚴重，化學法生產(chǎn)1千克精細化學品平均產(chǎn)生5~50千克副產(chǎn)物；合成途徑反應步驟冗長，收率低；產(chǎn)品雜質(zhì)和質(zhì)量控制水平較差。在“雙碳”目標下，精細化工的綠色轉(zhuǎn)型已成為全球共識，也是我國戰(zhàn)略發(fā)展方向。利用生物制造技術(shù)可以推動精細化工行業(yè)的發(fā)展。生物制造技術(shù)的優(yōu)勢完美匹配精細化工對于過程、途徑和質(zhì)量的需求，有助于實現(xiàn)產(chǎn)品的質(zhì)量提升、規(guī)?；a(chǎn)的過程減碳。以生物技術(shù)為核心，利用生物組織或生物體進行物質(zhì)加工，并融合工程學、化學、物理學等理論和方法，精細化學品低碳、綠色生產(chǎn)可實現(xiàn)工業(yè)能耗降低15%~80%、原料消耗降低35%~75%、空氣污染降低50%~90%、水污染降低33%~80%、生產(chǎn)成本降低9%~90%。
俄羅斯自然科學院院士、杭州市化工研究院院長姚獻平表示，生物基材料是收集碳、固定碳、高效利用碳的有效載體，全球生物基材料年增長率27%。每年全球生物質(zhì)能1480億~1800億噸，只有3%被利用，美國2030年生物基產(chǎn)品將替代25%的有機化學品和20%的石油原料，約有85%的塑料可以被生物基塑料替代。
精細化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢
精細化工是高附加值、高技術(shù)含量的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，通過發(fā)展精細化工可以提升國家產(chǎn)業(yè)競爭力，實現(xiàn)資源優(yōu)化利用，推動經(jīng)濟結(jié)構(gòu)升級，增強科技創(chuàng)新能力，擴大對外貿(mào)易。加強技術(shù)創(chuàng)新，強調(diào)和優(yōu)化精細化工產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，重點開發(fā)高性能化、專用化、復合化、綠色化產(chǎn)品，是精細化工發(fā)展的重要方向。
1、國家高度重視人民生命健康領(lǐng)域精細化工——功能性染料的發(fā)展
生命健康領(lǐng)域用于疾病診斷、癌癥早篩、基因測序、熒光手術(shù)導航等標記和成像的功能性染料將成為新一代功能染料的發(fā)展方向，將為人類征服癌癥等疾病提供有力工具。更加重要的是，染料作用從傳統(tǒng)紡織印染發(fā)展成光敏劑、光刻膠、熒光探針、光學顯示材料等新興產(chǎn)業(yè)不可或缺的高端專用化學品，應用于生態(tài)紡織染色、生物標識標記、疾病診療一體化和電子信息等相關(guān)領(lǐng)域。
2、表面活性劑在微電子與信息技術(shù)領(lǐng)域中具有十分廣泛和重要的應用
表面活性劑在半導體集成電路制造過程中的硅材料的切片、磨片、拋光、光刻及清洗工藝中可有效減少材料的損傷和污染；在打印、復印、顯影等諸多信息和感光材料中也是必需的成分。我國表面活性劑在高新技術(shù)領(lǐng)域與國外差距較大，如材料領(lǐng)域的高端助劑、國防用超低溫清洗劑和防凍劑、半導體光伏領(lǐng)域的芯片清洗劑和蝕刻劑、生命領(lǐng)域的藥物載體等高端表面活性劑90%依賴進口，亟待開展創(chuàng)新自主研發(fā)。
3、綠色農(nóng)藥的創(chuàng)制技術(shù)及應用
進一步加強基于靶標導向、天然產(chǎn)物導向、中間體衍生化的農(nóng)藥創(chuàng)新策略，實現(xiàn)原始創(chuàng)新。搭建生物活性篩選平臺，通過共享推動新化合物的評價與開發(fā)體系，集科研、企業(yè)、政府之力，實現(xiàn)我國從農(nóng)藥大國向農(nóng)藥強國的跨越。
4、含能化學品、高能鈍感將是主要發(fā)展目標
富氮、全氮雜化類化合物具有更高的能量，但如何批量合成是一大挑戰(zhàn)；唑類、呋咱類、含能離子鹽等兼具較高能量和優(yōu)異安全性能，前景廣闊。推進劑和高能燃料是航天航空工業(yè)的主要動力源，高能綠色是主要發(fā)展方向：具有更高能量和更高密度的燃料和推進劑可進一步增加飛行器載荷、延長航程；更安全和環(huán)保的含能化合物正逐步替代高危險性的推進劑和燃料；固體和液體推進劑及燃料之間呈現(xiàn)出交叉融合的趨勢，成為提升推進能量的新途徑。
5、數(shù)字、網(wǎng)絡時代賦予感光影像學新的生命力和發(fā)展空間
數(shù)字影像學的內(nèi)核是網(wǎng)絡化的數(shù)字影像或數(shù)字內(nèi)容。我國已在智能手機和平板電腦等數(shù)字移動終端領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力并且取得了一些重大進展和突破，如何從簡單的中國制造轉(zhuǎn)向中國設計和制造，如聚焦高端電子信息化學品制造等新興研究領(lǐng)域中的“卡脖子”技術(shù)難題，掌握核心關(guān)鍵技術(shù)和拓展覆蓋領(lǐng)域依然是一條艱辛和漫長的道路。
未來，通過分子設計、材料合成、分離與提純、應用與制造等方面的深度結(jié)合，我國將不斷突破電子信息化學品領(lǐng)域的“卡脖子”技術(shù)。
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北化院：實現(xiàn)異山梨醇綠色化和規(guī)模化制備
異山梨醇是一種新型、綠色、無毒、具有手性等優(yōu)良性質(zhì)的生物基化工原料。近年來，在生物基發(fā)展潮流下，將異山梨醇作為共聚單體來改善聚酯、聚氨酯、聚醚、聚碳酸酯等聚合物性能成為市場研究熱點。
異山梨醇是雙酚A理想的替代品，由其聚合而成的異山梨醇基聚碳酸酯材料的透明性、耐磨性、抗沖擊性及生物安全性均優(yōu)于傳統(tǒng)雙酚A型聚碳酸酯，在汽車、裝修材料及光學儀器等應用領(lǐng)域具有廣闊市場前景。同時，它的生物可降解性也讓其在環(huán)保領(lǐng)域頗具潛力，通過異山梨醇改性PBAT（聚己二酸對苯二甲酸丁二醇酯）樹脂，使改性產(chǎn)品具有更好的拉伸強度和環(huán)?？山到庑阅?，可應用于農(nóng)膜、一次性吸管和包裝袋的生產(chǎn)。此外，異山梨醇基增塑劑可替代傳統(tǒng)鄰苯二甲酸酯類增塑劑，在兒童用品、食品和醫(yī)療器械等應用領(lǐng)域具有良好的市場前景?？梢灶A見，隨著異山梨醇生產(chǎn)技術(shù)日趨成熟及生產(chǎn)成本進一步降低，其應用領(lǐng)域?qū)M一步拓展。
當前，聚酯級異山梨醇的產(chǎn)業(yè)化在國內(nèi)尚屬空白。與傳統(tǒng)聚合物原料來自化石能源不同，異山梨醇合成原料來自纖維素、淀粉等來源豐富的可再生生物質(zhì)，其工業(yè)傳統(tǒng)合成方法以液體濃硫酸為催化劑，存在設備要求高、選擇性差、收率低等問題，造成其生產(chǎn)成本居高不下。
北化院異山梨醇科研團隊研發(fā)新型固體酸催化劑，以“一步法”無溶劑工藝解決了異山梨醇制備過程中目標產(chǎn)物選擇性低的難題，并完成了全流程放大中試，實現(xiàn)了異山梨醇綠色化和規(guī)?；苽?，產(chǎn)品質(zhì)量達到聚酯級規(guī)格?？蒲袌F隊圍繞催化劑設計、反應工藝創(chuàng)新、分離提純方法和產(chǎn)品應用等方面積極布局，目前已申請中國發(fā)明專利13件，其中授權(quán)4件；申請涉外專利1件，技術(shù)具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。
下一步，北化院科研團隊將持續(xù)創(chuàng)新，為早日實現(xiàn)我國聚酯級異山梨醇產(chǎn)業(yè)化、推動綠色發(fā)展和“雙碳”目標實現(xiàn)，作出積極貢獻。
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大連院：在生物基精細化學品領(lǐng)域深耕多年
生物基精細化學品是指以生物質(zhì)為原料或（和）經(jīng)生物反應過程制造的環(huán)境友好型化工產(chǎn)品。從技術(shù)角度來看，幾乎所有由化石能源制成的精細化學品都可以被生物基替代，包括含有2~6個碳原子的生物醇、有機酸、二酸、二胺和二醇等。在這些化學品中，最有發(fā)展?jié)摿Φ挠虚L鏈二元酸、生物基1,6-己二醇、生物基丁二酸和丙交酯等，可以用于大宗生物基尼龍和聚酯的生產(chǎn)。生物基精細化學品能夠替代以化石能源為基礎(chǔ)的化合物，具有減碳、可持續(xù)等多種優(yōu)點，可為市場帶來新的機遇。
大連院在生物基精細化學品領(lǐng)域深耕多年，已形成二酸、二醇和關(guān)鍵酯類等生物基化學品類。
微生物發(fā)酵法生產(chǎn)長鏈二元酸技術(shù)是以正構(gòu)長鏈烷烴為原料，通過特定微生物代謝過程轉(zhuǎn)化為相應碳數(shù)的長鏈二元酸的生物法制造技術(shù)。2006年，大連院第一代長鏈二元酸技術(shù)實現(xiàn)工業(yè)應用；2012年，針對技術(shù)換代升級需求，大連院加速研究工藝優(yōu)化技術(shù)和工程放大技術(shù)，進行第二代長鏈二元酸制備技術(shù)開發(fā)；2016年，“第二代發(fā)酵技術(shù)生物轉(zhuǎn)化制備長鏈二元酸過程關(guān)鍵科學問題研究”獲得中國石化前瞻性基礎(chǔ)性研究科學獎三等獎；2019年，大連院開發(fā)的第二代長鏈二元酸成套技術(shù)完成1000噸/年工業(yè)試驗及試生產(chǎn)。
大連院經(jīng)過多年技術(shù)攻關(guān)，實現(xiàn)了從發(fā)酵菌種到發(fā)酵工藝和精制工藝的全流程貫通，相繼完成了菌種工業(yè)試驗、產(chǎn)品精制工業(yè)試驗，并以此為基礎(chǔ)，完成了5.5萬噸/年成套技術(shù)工藝包的開發(fā)。2023年，許可內(nèi)蒙古某企業(yè)投建1萬噸/年裝置，首次實現(xiàn)成套工藝技術(shù)許可。
1,4-丁二醇（BDO）是聚酯類可降解材料的單體，生物基丁二醇為可降解材料提供了生物基來源。大連院基于第一代順酐法BDO技術(shù)，開發(fā)了生物基BDO成套技術(shù)，以生物基丁二酸為原料，通過酯化、加氫路線，得到生物基BDO。2022年，生物基BDO成套技術(shù)許可山東某企業(yè)投建3萬噸/年裝置，實現(xiàn)首次技術(shù)許可。
丙交酯作為聚乳酸合成的關(guān)鍵單體，其制備技術(shù)壁壘相對較高，是制約國內(nèi)聚乳酸行業(yè)發(fā)展的“卡脖子”技術(shù)。大連院針對丙交酯合成過程中的“卡點”問題，開發(fā)了專有反應器和設備，有效提升了產(chǎn)品收率、降低了生產(chǎn)能耗和成本。截至目前，小試技術(shù)已通過中國石化技術(shù)評議，整體處于國內(nèi)領(lǐng)先水平；已完成中試放大研究，打通了連續(xù)制備丙交酯全流程，驗證了自主開發(fā)工藝和設備的可行性，取得了聚合級丙交酯單體，正在進行萬噸級工藝包編制。
隨著中國碳交易市場日趨成型和歐盟實施市場碳稅，生物基化學品將體現(xiàn)其低碳價值。歐盟作為全球最大的生物基化學品及下游材料消費市場之一，在官方長期政策宣傳下，產(chǎn)品受眾很多。據(jù)歐盟《工業(yè)生物技術(shù)遠景規(guī)劃》，2030年將有30%至60%精細化學品由生物基制造。我國相關(guān)規(guī)劃提及，生物基產(chǎn)品占全部化學品產(chǎn)量比重將達到25%。生物基精細化學品正迎來高速發(fā)展期。
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