山东东岳集团成功攻克氢燃料电池生产的重大瓶颈——磺酸树脂离子膜技术,中国由此成 为世界第二个拥有该项技术和产业化能力的国家2006 年 3 月 19 日, “东岳”承担的国家 863 计划“全氟离子交换膜材料研究”课题,经过 3 年艰苦攻关,通过了专家验收项目负责人张永明与张恒,一个是上海交通大学的博士 生导师、业内知名专家,一个只是自学成才的企业技术负责人可是在张永明眼中,缺了 张恒,离子膜项目不会成功全氟磺酰单体的生产是全氟离子交换膜生产过程中的重要一环东岳集团神舟新材料有限 公司副总经理高洪光说:“在这个全氟磺酰单体的生产过程中,张恒根据他多年的经验, 以及查阅大量的资料,自行设计、自行画图、安装,攻克了磺酰单体这个重要的设备,才 使下面我们有了高纯的单体,做出了好的树脂如果说没有这一步,那么离子膜的成功是 不可能的因为国外只出售给中国全氟磺酸树脂,不出售生产全氟磺酸树脂的原料,所以 没有这个设备,就没有这个原料的生产,也就谈不上全氟磺酸树脂的生产成功 ”为了氯碱产业的“中国心”东岳全氟离子膜产业化历程日期:2010-08-20 中国是当今世界氯碱产能第一大国,但全球第一的光环并不能掩饰中国氯碱人的一块心 病。
离子膜电解法是目前最先进的氯碱生产工艺,离子膜电解槽是氯碱工业的核心装置, 而其中发挥关键作用的是安装在电解槽上的全氟磺酸羧酸离子膜(简称全氟离子膜) 这张 薄如蝉翼的离子膜被认为是氯碱装置的“心脏” 一直以来,全氟离子膜生产技术被美国和 日本垄断,中国氯碱装置安装的只能是洋“心脏” 从“六五”时期起,我国一代代化工人 开始了漫长的离子膜国产化征程全氟离子膜,这枚化学工业“皇冠上的明珠” ,曾是共和国几任化工部长、几代化工 人未偿的夙愿全氟离子膜,这张含金量极高的薄膜,曾经阻滞了多少氯碱人自主自强、实现完全国 产化的脚步直到 2010 年 6 月 30 日,一个民营科技化工企业——山东东岳集团 100%国产化的全 氟离子膜,在万吨级氯碱装置上一次通电成功从此,中国氯碱行业终于有了“中国心”!一次偶然的相遇 开创了一段艰辛的探索 东岳集团与离子膜结缘始于一个偶然2003 年,在杭州的一次会议上,东岳集团总 裁刘传奇作了一个报告,介绍了东岳集团聚四氟乙烯产品的发展情况当时中国聚四氟乙 烯还徘徊在低档次、小规模水平,能大规模涉足的企业并不多听着刘传奇的报告,有一 个人心潮澎湃,他就是当时上海交通大学化工学院张永明博士,如今的上海交通大学教授 和东岳集团离子膜项目首席专家。
当时张永明正在从事全氟离子膜研究,东岳集团要做的 聚四氟乙烯的单体四氟乙烯也正好是离子膜的关键原料之一并且张永明觉得刘传奇“这 个山东人讲话很实在,掷地有声” ,而且东岳集团还有一位退伍军人——张建宏任董事长, 合作干一番事业的念头已然在胸中升起2003 年 7 月 12 日,张永明怀着试试看的心情给刘传奇打,谈了自己想与东岳集 团合作搞离子膜研发的想法没料到第二天,东岳集团的刘传奇总裁和张恒副总裁就代表 公司来到了上海,邀请张永明去东岳集团进行离子膜产业化工作张永明提出了几个去东 岳的前提条件,包括为其准备实验室和实验条件等当时东岳的科研基础条件比较艰苦, 张永明认为要达到他提出的实验要求,东岳怎么也得准备几个月再次出乎意料,东岳在 一星期内打来,说筹建好了他要求的实验室张永明半信半疑地第一次来到东岳当 他看到东岳为他创造的科研条件,特别是感受到张建宏那种爱才惜才的热情时,心里便认 定要在东岳把离子膜的产业化进行到底说起两人的第一次会面,张永明教授记忆犹新:“董事长给我的见面礼很大,一个是 让我享受国家的部长生活待遇再一个是给我‘三定大权’:项目研发用什么样的人、安 排什么工作岗位、给予什么样的工资待遇,完全由我决定。
”2003 年 8 月,张永明在第一 次接触刘传奇短短的 20 多天后,便满怀激情地来到了东岳投身离子膜事业有了这个一拍即合的开始,接下来的路怎么走?为了争取国家方面的支持,2003 年 底,张建宏、张永明、张恒等赴京参加科技部的专家项目论证会也正是在这次会议上, 张建宏进一步了解了离子膜项目科技攻关的难度之大、意义之重上世纪八九十年代,我 国也曾尝试引进国外技术,但遭到断然拒绝外国公司看家的本领怎能轻易转让给中国? 自己攻克难关,成为中国人唯一的选择当时,这个项目已经由国家组织了“六五” 、 “七 五”两个 5 年重大科技攻关计划,由于技术和工程难度实在太大,一直没能成功产业化 会上,很多专家善意提醒张建宏放弃,不要冒这个险因为“一个民营企业想攻下离子膜 项目,简直比登天还难” 一时间,外界也出现了众多质疑的声音有人说这是东岳打着科技创新旗号的一次自 我炒作质疑,东岳的当家人张建宏和刘传奇并非第一次遇到他们的几次重大决策,几 乎都饱受争议1998 年,当他们与清华大学合作,开发环保型制冷剂时,被人称为“老乡 结皇亲” ,但事实证明,他们的决策是正确而超前的由于抢先一步,东岳成为全球最大的 环保制冷剂生产企业。
2000 年,东岳决定要上 3000 吨/年“塑料王”——聚四氟乙烯项目 时,有人竟说“东岳要建 3000 吨的聚四氟乙烯,我还要造原子弹呢” 但 2002 年 4 月,经 过仅仅 11 个月的建设,东岳 3000 吨/年聚四氟乙烯装置投产了第二年,东岳就把产能规 模扩大到了 6000 吨/年张建宏欣慰地说:“我们一举走了中国聚四氟乙烯过去 50 年的路正是有了之前每次决策的底气,这次张建宏认准了全氟离子膜项目因为一方面全氟 离子膜是四氟乙烯的下游高端产品,符合东岳延伸产业链实现高附加值的发展思路;另一方面中国是氯碱生产第一大国,其核心材料全氟离子膜掌控在外国人手里是可怕的,中国 市场迫切需要国产的离子膜 “因此离子膜是个好东西,一定要做 ”尽管饱受质疑,但事情还是有了转机由于离子膜项目事关中国氯碱产业的自主性, 所以为了明确全氟离子膜项目的可行性,科技部专门派人到东岳进行现场考察,当他们看 到东岳已经取得的成果和科技人员的艰苦攻关时,还是对这个项目给予了肯定2004 年 1 月,这一项目成为紧急启动的国家“863”重大项目东岳集团全氟离子膜项目正式上路了…… 一段艰辛的探索 换取了一个难忘的时刻 全氟离子膜从一块普通的萤石开始,到能够满足氯碱生产选择性要求,中间要经历氢 氟酸、四氟乙烯、全氟磺酸单体和树脂、全氟羧酸单体和树脂,再到全氟离子膜的过程, 这需要进行几十步的复杂反应和分离过程。
张永明说:“全氟离子膜的生产设备摆起来有 几千米长 ”高自宏,北京大学化学专业的博士后,5 年前从北京来到东岳离子膜项目组做研究工 作她只是东岳离子膜项目上百人研发团队中的一员当记者问起她的研发经历,她没有 惊人之语,只说自己年复一年、日复一日总是在一遍遍摸索实验条件,一次次改变反应路 径,一点点提高产物收率她早已记不清自己做了多少次尝试,记不得实验失败了多少回 以至于最后的成功在她看来就是“水到渠成的事” “因为我们上百人的科研团队的探索, 早已摸清了复杂反应的每一个环节 ”张永明数不清自己在实验室度过了多少个不眠之夜,自己遇到了多少棘手的难题他 感到自己时常会遇到一个个难以迈过去的坎儿,自己总是在黑暗中摸索、时常碰壁他每 每带着负疚的心情去见张建宏,张建宏总是安慰他说:“做成了算你的,做不成算东岳的张建宏把压力揽到了自己身上,是想让科研团队放下思想包袱他自己承受的压力无 疑是巨大的,难怪他说:“有几次我也不想干了,感到特别孤立无援,找不到出路,很痛 苦 ”在全氟离子膜关键材料羧酸树脂试车时进展很不顺利,头三批料都没有成功一天晚 上,在试车现场的车间里,员工们看见张建宏在墙角一直用力地踢墙壁,可想而知他的压 力有多大。
张建宏坦言,在离子膜研发和产业化过程中,自己每天就像走在钢丝上在一次次的探索中,东岳离子膜研发的环境也有改善2005 年 9 月 8 日,山东省人 民政府召开东岳集团离子膜项目产业化现场办公会,离子膜项目被列为举全省之力支持的 山东省高新技术一号工程;2006 年 3 月 19 日,东岳离子膜研究项目顺利通过国家“863 计 划”验收;2006 年 12 月 18 日,全氟离子膜工程技术研究被列为国家“十一五”科技支撑 计划重大项目胡锦涛、温家宝、李克强、李源潮等党和国家领导人先后视察东岳,对东 岳自主创新特别是离子膜研发给予充分肯定2009 年 9 月 22 日,是值得东岳人铭记的日子这一天凌晨 2 点,1.35 米×2.65 米工 业规格的全氟离子膜在东岳集团成功下线当看见离子膜缓缓走下生产线时,东岳人眼里充满了喜悦的泪水这时候,所有的科研人员体力已经完全透支张永明更是由于长时间 的科研工作,眼睛已经看不清东西,当产品成功下线时,他已经晕倒在地 一个难忘的时刻 成就了一桩伟大的事业 离子膜下线后,东岳集团对产品的性能进行了全面检测分析,同时为大规模工业化应 用作准备张永明说:“2009 年 9 月 22 日之后,我们在工程化、标准化过程中又解决了 48 个难题,其中主要是设备难题。
由于中国设备制造水平有限,有的这儿不合适,有的那 儿不合适,所以我们一直在改造 ”当然,国产离子膜最关键的还是要在氯碱工业装置上获得应用2010 年 5 月,同样 经过艰苦努力将离子膜电解槽成功国产化的蓝星(北京)化工机械有限公司,同意在其设 在中化集团沧州大化黄骅氯碱公司 5000 吨级的实验装置上试用东岳离子膜,做了“第一个 吃螃蟹”的人当时在黄骅氯碱公司现场 5000 吨级装置上主持试验工作的蓝星(北京)化机公司服 务总监苏克勤心里也是犯嘀咕的:此前 20 多年,曾有科研机构和企业为此做过不懈努力, 但由于诸多原因未能工业化这次东岳做出来的离子膜,真的就能成?苏克勤坦言,为了 防止发生意外,确保实验装置和整个厂区的安全,他们做好了最坏的打算和最周全的预案2010 年 5 月 14 日,黄骅氯碱厂采用东岳离子膜的氯碱生产装置正式开车开车的结 果,大大出乎所有人的意料东岳离子膜在黄骅氯碱公司实验装置上一次通电成功,并且 生产出合格的工业产品从运行的结果来看,东岳离子膜与某外国公司的同类型离子膜性 能相当苏克勤长长地松了一口气,他说:“开车成功的那一刻,先前的担心被巨大的开 心和喜悦取代了。
”此后,东岳集团又花一个多月时间,在集团内自建了一套万吨级氯碱生产装置万吨 级已经是氯碱装置的最大单套生产规模该生产装置采用的是蓝星(北京)化机公司的离 子膜电解槽和东岳集团的离子膜,实现了所有的装备、原料、技术的 100%国产化2010 年 6 月 30 日晚 9 点 48 分,东岳离子膜在完全国产化的万吨级工业氯碱生产装置上一次通 电成功,产出合格的工业产品至此,我国成为除美国、日本外世界上第三个掌握离子膜电解法烧碱整套复杂生产技 术的国家。