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美国、日本跨国公司创新发展考察报告
日期:2017-6-30  

  美国、日本跨国公司创新发展考察报告

  中国石油和化学工业联合会会长 李寿生

  (2017年6月27日)

  今年3月21日至4月1日,我率团到美国和日本考察了陶氏、亨斯迈、霍尼韦尔、KBR、UOP、三井化学、三菱化学和日本高化学等8个著名跨国公司创新发展的现状和未来趋势。美日公司对这次考察高度重视、高度开放的态度,使我们深受感动。通过考察,我们深切地感受到,美国和日本的石化公司都在全力以赴地加大研发投入,明确未来的创新方向,加快产业结构调整的步伐,培育和抢占一批未来创新发展的制高点,其投入力度之大,战略定位之准,调整速度之快,研发成果之多,令我们大开眼界,收获颇丰,感触很深。

  一、美国、日本公司创新发展的先进战略理念

  在考察中,我们深切感受到美国、日本石化企业都把创新发展的重点放在对未来需求的预测上,在充分分析未来世界可能发生的、必然发生的高概率产业结构变化,按照行业未来发展的趋势,按照自己技术基础的优势,加紧培育未来可以独领风骚的技术制高点,努力形成具有核心竞争力的新的经济增长点。

  在创新发展的战略和理念上,美日企业都在追求三个重点方向:

  一是把创新发展的重点放在未来技术的制高点上。美国和日本石化企业都在按照未来需求的预测,集中精力加紧研究一批未来新的经济增长点技术,抢占未来技术的制高点,抢抓未来发展的先机,赢得未来的竞争优势。面对未来技术的制高点,美国和日本公司有两个让人十分关注的焦点:

  (一)甲烷制乙烯技术。美国页岩气革命,带来了天然气化工的热潮。天然气化工技术的突破,将会对全球化学工业发展的格局带来重大影响。在天然气化工技术突破中,甲烷制乙烯技术、乙烷制乙烯技术值得高度关注。2015年美国巴西石化公司投资1500万美元,产能1吨/天的小试装置成功投产,标志着世界上首套甲烷氧化耦联(OCM)直接制乙烯技术获得成功。目前该公司正在进行14万吨/年中试和40万吨/年工业装置的试车。与传统的石脑油裂解乙烯相比,甲烷制乙烯不仅成本低、温室气体排放少,节能,经济价值高外,乙烯还可以进一步转化为液体燃料,进一步提高整个产业链的经济价值。这个技术的突破,对石油化工来讲,可以说是具有颠覆意义的。目前美国还有一批公司正在下功夫进行工艺技术的改进研究,如美国西北大学和弗吉尼亚大学、合成燃料公司、霍尼韦尔公司等都在进行不同工艺、不同催化剂的研发。多家公司表示,甲烷制乙烯的商业化进程指日可待。据我们了解,目前,美国天然气价格仅为3.2-3.5美元/MBTU(按现在的汇率,每方天然气约合0.78-0.85元人民币),这项技术的突破,将会给全球乙烯的生产带来新的希望和新的颠覆。

  我们大连物化所包信和团队也研发出了“甲烷无氧制烯烃和芳烃的技术”。这是一条天然气转化的新工艺,与传统工艺相比,这条路线彻底摒弃了高投入、高耗能的合成气制备过程,大大缩短了工艺流程,反应过程实现了二氧化碳零排放,碳原子利用效率达到100%。这是一项“即将改变世界”的新技术,是又一个具有里程碑意义的创新突破。

  除此之外,乙烷脱氢、丙烷脱氢工艺也于1990年开发出来,目前正在不断改进工艺、改进催化剂,该项工艺也正在迅速拓展,乙丁烷脱氢生产乙丁烯、正丁烷脱氢生产正丁烯的技术也日渐成熟,天然气化工领域出现了一系列技术突破的可喜局面。

  (二)人工光合成技术。目前日本政府投入了145亿日元,计划利用10年的时间,采用光分解和分子筛技术,首先从水中分解出氢气和氧气,再用分子筛将氢气和氧气分开,然后利用CO2+H2,在催化剂的作用下,合成乙烯、丙烯和甲醇,为CO2的资源化利用创造出一个循环利用的新技术。这项研究正在三菱公司和东京大学等单位联合开发。研究的目标是,光转化率达到10%,目前已经达到3%。我们在日本三菱化学看到了这套人工光合成技术的小试装置。如果这项研究取得突破,将会为人类CO2综合利用、循环利用开创一条全新的道路。日本三菱化学公司的董事长告诉我们:循环碳化学是一大创新,CO2的利用是一件很浪漫的事情。

  在面向未来的调整中,美国公司的兼并重组更体现了一种战略眼光和主动精神。在最近几年的重大兼并重组中,美国的公司都不是在活不下去的情况下被迫重组,而是在活的很好的情况下主动重组。他们的重组是在很有活力的情况下追求更大的活力,追求长远的竞争优势而主动开展的战略重组。如前几年美国陶氏和道康宁的重组,将道康宁有机硅的优势技术和陶氏化工新材料技术有机对接,大大提升了陶氏新材料在电子领域的长期竞争力。又如最近正在进行的杜邦和陶氏的合并重组,用他们自己的话讲,就是:“结婚是为了离婚生孩子”。杜邦和陶氏的合并重组方案将会重组为三个专业更为突出,优势更为显著,竞争力更为强大的公司。即以杜邦公司优势技术为主,组建一家农化、生物公司;以陶氏公司优势技术为主,组建一家化工新材料公司;以两家优势技术结合,组建一家专用化学品公司。由两家世界级的化工公司,组建成为三家更有竞争优势的世界级化工公司,充分体现了美国公司的战略眼光。再如,我们这次参观的霍尼韦尔公司和UOP公司,这两家公司都是优势十分突出、发展势头很好的公司。这两家公司的合并重组,充分体现了优势互补,竞争优势更强的合并效果。霍尼韦尔将自己网络、大数据、智能控制的顶尖优势,同UOP领先的工艺技术研发优势结合;使UOP的研发能力更加强大。我们在UOP研发中心看到,一间面积不大的中试车间,就有150多套中试装置,微型反应器、机器人和智能控制技术的紧密结合,每天就可以处理10亿个反应数据,高效率的配方优选多类型的工艺选择,多方案试验的比较优选,使我们看到了世界顶尖智能管理和强大研发能力。

  实践告诉我们,谁能预见到未来,谁就能抢占先机;谁能抓住机遇,谁就能开创未来;未来就掌握我们今天的现实行动之中。

  二是把创新发展的重点放在终端市场的需求上。美国陶氏化学CEO利伟诚先生曾经这样评价中国石油和化学工业:“我们认为,中国的石油和化学工业基本上就是一个基础原材料工业,你们离终端市场太远。其实终端市场技术水平不低,经济效益不差。中国石油和化学工业的发展,应该大胆拥抱终端市场”。这次美国、日本化学公司的考察,我们亲身感受到了他们开拓终端市场的能力,亲眼看到了他们追求终端产品的水平,也切身感受到了我们的差距。美日公司都认为,当今世界,市场竞争优势的最高境界,就是为用户提供一揽子解决方案。

  亨斯迈公司是全球最大的化工公司之一,是一个高端化学品国际制造企业,现共有五大业务板块:聚氨酯、专用化学品、先进材料、纺织印染和色素与添加剂。每个业务板块都有几十种、甚至上万种产品。获得专利技术就高达4500多个,目前还有1500多个专利技术正在申请之中。以专用化学品为例,仅专用胺化物,下游产品品种在风能、聚合物改性、气体处理、燃料与润滑添加剂等多个领域广泛应用。多种表面活性剂广泛用于洗衣与洗碗剂、硬表面清洁剂、洗液、乳膏、沐浴露和洗发水等。农用化学品包括除草剂和杀虫剂施用系统的分散剂和乳化剂,产品琳琅满目,质量高端精细。

  我们参观了陶氏总部研发中心。陶氏每年研发投入16亿美元,全球有5.6万研发人员,总部研发人员就达7500人。我们参观了高通量合成材料实验室、液体流变实验室、涂料研发实验室和分析实验室等四个实验室,看到了全球少有的5000万倍电子显微镜和C13核磁共振扫描仪等极其先进的设备,他们先进的研发理念、先进的研发手段、先进的研发队伍都给我们留下了深刻的印象。特别是他们对终端市场产品的追求,更给我们留下了及其深刻的印象。仅PE的终端产品就达几百种,薄薄的包装材料就有7层结构:保鲜层、杀菌层、防水层、结构层、印刷层等等,功能各异,特色鲜明。他们追求的就是新产品一定要比老产品更安全、更可靠、质量更加好。

  三菱化学公司在终端产品开发中,不断保持自己创新的优势,积累技术的开拓,创新超前的产品。在化工新材料、化学制药两大领域都保持了自己的竞争优势。在化学广场展厅中,我们看到公司在化工新材料中,LED技术、生物基塑料技术以及碳纤维材料、汽车轻量化材料、电子化学品材料、食品包装材料、饮用水过滤材料、饮料包装材料、各种胶黏剂材料以及绝热绝冷饮水杯材料中,都研发了一大批有质量、有特色、有水平的终端市场产品。

  终端产品的研发,不仅极大提高了公司研发的能力,延长了产业的产品链条,而且还极大地提高了公司的效益,增强了公司的市场竞争力和影响力。

  三是把创新发展的重点放在舒适生活的追求上。美国和日本化学公司都认为,化学工业发展的根本目的是让人类生活更加精彩,要为人类创造更加舒适的生活。

  日本三井公司提出,“在生活的每一处都要创立和提供优质安全的化学品:食品包装、农业、汽车轻量化、健康管理、清洁环境、建筑材料,让人们生活的每一天都可以看到三井化学的产品”。同时,他们还提出了独具特色的研发理念:“用化学表达感觉,将感觉转变为体验,为舒适、新颖、便捷、丰富的生活,提供高端的化学产品。”在创新中他们倡导:“从一个化学反应开始,从一颗小颗粒开始,从一个小薄膜开始,用化学表达感觉”。

  我们参观了三井化学袖浦研发中心。袖浦研发中心有6个研究所:合成化学研究所、高分子材料研究所、功能材料研究所、新事业开发研究所、生产技术研究所、高科技开发研究所。袖浦研究所地处美丽的东京湾,有7幢研发大楼,18栋实验室,占地面积相当于天安门广场的2/3,有1000多名研发人员。他们研发的产品让人眼花缭乱,渗透到终端市场的方方面面。特别是关系人们生活舒适的产品更是品种繁多、精益求精。比如,功能材料研究所,开发无数个与人们生活密切相关的高质量的小产品。在食品与包装材料方面,开发了保鲜膜、防腐膜、透明高阻隔性薄膜、超薄OPP保鲜膜等一系列多功能包装材料。在健康保健方面,他们开发的无纺布就有多种多样:纺粘和熔喷无纺布、富有柔软性和弹性高功能的纸尿布、高阻隔性“医疗无纺布”等等。在树脂加工技术方面,也是绝活不断:看书用的树脂放大镜、老年人多用途的“看远、看近”新型眼镜……

  在用化学创造舒适生活方面,美日公司还有一个产业结构上的显著特点,就是把创新发展的重点和制高点都放在了医疗、保健和生命科学上,在这个方面我们同国外有着十分巨大的差距,我们在亨斯迈观看了他们研究攻克癌症的短片,近年来,他们已经在治疗癌症研究方面投入了10亿美元。在休斯顿组建了全球条件最好,医疗水平最高的癌症研究医疗中心。绝大多数跨国公司都在生命科学和医药研制方面投入了大量研发力量,加上互联网、机器人技术的应用,研发技术的积累,使我们既看到了化学工业在为人类健康、创造舒适生活方面的巨大贡献,又让我们看到了中国石油和化学工业在创新技术、在产业结构方面的巨大差距。在创新发展、产业结构转型升级方面,我们必须要加力、加速、加油,必须要做出我们这一代人的贡献。

  二、美国、日本公司创新发展的超前技术亮点

  美、日跨国公司高度重视技术创新,依靠长期的研发投入和技术积累,在化工新材料、专用化学品和工艺技术创新领域取得了一系列令人印象深刻的超前技术成果,为抢占未来技术制高点赢得了独特的优势。我们将这些超前的先进技术,按五个方面进行了初步梳理。

  (一)化工新材料

  1、聚氨酯材料:

  聚氨酯硬泡拥有绝佳的结构稳定性和绝缘特性,是电器和建筑应用领域的首选产品。目前,亨斯迈MDI硬泡发泡剂使用了全新产品,不是氯氟烃类物质。目前,在硬泡方面,中心正在进行“建筑-板材与金属板”和“绝缘-电器与喷涂”两个方面的应用研发。如冰箱绝冷材料、喷涂材料等。聚氨酯软泡在家具、床上用品、制鞋和汽车等行业有着广泛应用。中心正在床上用品、家具和粘性泡沫方面的块状软泡开展应用研发。如沙发、慢回弹睡枕、汽车座椅等。

  2、聚烯烃材料:

  陶氏化学在高端石化产品开发生产紧紧围绕聚烯烃这一传统优势,尤其充分利用茂金属催化剂和启用独特的溶剂法聚烯烃工艺,开发成功了一系列高性能聚烯烃产品。主要高端产品有:

  乙烯辛烯共聚物弹性体(POE),用于PP增韧改性、马来酸酐接枝、挤出、流延薄膜、电线电缆、鞋材以及EPDM橡塑领域;乙烯辛烯共聚物塑性体(POP),用于薄膜、PP增韧改性等产品。熔融指数500以上的号牌可用于EVA热熔胶,也可作为熔融指数调节剂;乙烯丙烯共聚物弹性体,用于流延膜、高透PP增韧改性、TPE改性、高填充母粒增韧改性以及无应力发白PP等产品;嵌段共聚物,具有耐磨、耐高温、耐穿刺等特性,用于TPE、PP增韧改性、耐穿刺、耐高温薄膜等产品;三元乙丙橡胶EPDM,用于汽车密封条、胶管胶带、电线电缆及建筑用型材等领域;马来酸酐接枝物,用于PA等工程塑料增韧改性、合金相容剂、提高多层共挤膜的韧性及黏结性。

  从产品看,陶氏化学开发了一种先进食品包装材料,由多层合成材料粘合而成,除具有较强的支撑强度、具有很独特的保鲜杀菌能力外,他们还关注塑料包装的回收和可循环使用,因为包装材料是由不同特性的材料复合而成,因此回收后的分离成为难题,针对这个问题,他们正在研究开发功能不同但分子特性十分接近的复合材料,当把这些材料复合在一起制作成包装材料,使用废弃后可以不经过分离而直接回收。

  日本三井化学也开发了一种薄膜片材。该类片材主要应用于移动信息交流领域和食品包装材料,主要典型产品有光掩模防尘用薄膜(作为保护手机摄像镜头光掩模和防尘罩的作用)、BG胶带(一种用于硅片背面打磨时保护硅片回路形成面的材料)、保鲜OPP薄膜(用于蔬菜水果保鲜)、透明高阻隔性薄膜(用于杀菌袋和蒸煮袋、医疗用品、电子组件的透明性包装薄膜,其特点是,利用以PET薄膜为基板的独特蒸镀和涂布技术来达到具有透明且接近铝箔的高阻隔性)。

  三井化学还开发了TPX材料。分子结构为四乙基α-聚烯烃,是一种结晶型高分子,密度很低,透光性能非常好,性能介于有机玻璃和聚苯乙烯之间。可以用来生产食品密封保鲜和包装材料及物联网设备材料。全球只有三井化学可以生产。三井化学曾经赠送给我的半球形放大镜就是用这种材料生产的。

  3、前沿材料

  包括有机光伏材料;硅以及关联材料。例如:日本三菱研发的新一代有机材料的LED白色光源和材料。新一代白色光源更加接近真实的太阳光线,以此为基础开发的OLED产品完全取消背光,更加节能,效果更加出色。通过这样的光源再配合高性能膜材料和荧光剂,实现各种色彩的调配。新型的有机太阳能硅电池板,这种电池板是以PAT为基材印刷上去的,具有透明度高和柔性的典型特点,结合涂覆工艺,可以将这种像纸一样柔软的柔性太阳能电池板印刷到屋顶、窗户甚至太阳伞上面。这种柔软的太阳能电池板,大大扩展了太阳能应用的范围。(目前,硅系列的传统太阳能电池板光转化效率在20%左右,而这种产品的光转化率,如果是完全透明的可以做到6%左右,如果不透明可以做到11%左右。)

  无人驾驶技术的快速发展将推动无人驾驶汽车更加轻量化,同时也将使生产传统汽车材料的原材料需求下降,利润也将逐渐下降。面对这种趋势,陶氏与道康宁、杜邦合并后仍将对这一领域的变化密切关注,并提供无人驾驶和材料一体化解决方案。日本三井也捕捉到了这种市场发展变化的趋势,在无人驾驶技术方面,三井化学通过自己生产汽车,自己摸索来判断未来无人驾驶技术的需求,再来研究适合无人驾驶技术发展需求的汽车材料,比如纤维增强复合材料,力争在未来无人驾驶技术全面普及的时代,仍然能够抢占汽车零部件和结构件材料生产的先机。

  4、先进高分子材料以及复合材料

  亨斯迈公司研发的特种环氧树脂。包括用于印刷线路板的特种环氧树脂,用于涂料和粘合剂的特种环氧树脂,该涂料和粘合剂广泛应用于铺设地板砖、建筑、零件制成、工业粘合剂和海上运输系统等领域。在复合材料方面,开发环氧树脂、双马来酰亚胺、苯并噁嗪为基础的新型复合材料配方,应用于新一代波音787“梦想”客机等。

  三井化学生产的无纺布材料,大量应用于医疗保健行业,主要产品有尿不湿、医用防护服等。通过纺粘和熔喷技术,将无纺布织得更细致,可生产高阻隔性医疗用无纺布(如手术台布、围帘、口罩、防护服、手套等)。

  (二)专用化学品方面

  美、日跨国公司在功能性化学品方面具有很强的优势。拥有的高端化学品技术有:

  聚醚胺。拥有特殊性能,在风能、聚合物改性、气体处理、燃料与润滑添加剂、过程用化学品等领域有着广泛应用。

  表面活性剂。可广泛应用于洗衣洗碗剂、硬表面清洁剂、洗液、乳膏、沐浴露和洗发水等。还可用于除草剂和杀虫剂施用系统的分散剂和乳化剂。

  顺丁烯二酸酐。广泛应用于不饱和聚酯树脂、油料添加剂、食品等领域。

  纺织印染化学品。用于服装纺织行业的染料与特种化学品

  色素与添加剂。用于漆料、涂料、造纸与塑料增白的二氧化钛,用于漆料、涂料与塑料上色的氧化金属等。

  (三)新工艺技术

  1、石油炼制

  在炼油方面,KBR公司以及UOP公司都拥有或正在研发一批新工艺技术。

  在重油加工方面,KBR拥有重油、渣油超级溶剂脱沥青技术。该技术可以更加节能、更加高效的处理渣油物流体中仍残留的大量有用的石油成分,以提高转化率。根据原油品质和产品需求,既可生产汽油和柴油,也可生产润滑油和基础油,还可生产道路沥青、阳极焦和燃料油。UOP拥有重油(渣油)改质技术(VCC技术)。即悬浮床加氢技术。油品转化率可达95%,柴油选择性很高,产品可直接销售,达到欧V标准。

  在烷基化技术方面,KBR开发了固体酸烷基化技术。主要应对来自辛烷值的挑战,经过加氢处理降低含硫量的同时,也降低了辛烷值,通过烷基化或异构化,可以提高辛烷值。该技术加工汽油比传统技术辛烷值可提高1个单位,硫含量小于10PPm。采用分子筛催化剂(不含贵金属),催化剂寿命为5年。UOP开发了离子液体烷基化工艺(ISOALKY)。该工艺比传统的氢氟酸/硫酸工艺产品品质要好,由于离子液体没有挥发性,不会产生污染。同时,催化剂补偿量少,可以再生,减少成本。

  在异构化技术方面。KBR技术具有更低的建造成本、较低的占地面积、低的能耗和生产高质量的异构化油品,可用于对现有装置的改造。UOP公司也开发了轻石脑油异构化技术。此项技术针对中国成品油国五标准,产品直接对接国五标准,同时不用添加更多的MTBE。

  另外,KBR还开发了进料更加灵活、收率更大的丙烯生产技术,该技术加工处理轻质烯烃、烷烃或其混合组分,在提高丙烯收率的同时还可副产乙烯和芳烃汽油。

  UOP新一代加氢催化剂。这种高性能催化剂非常完美的示范了在原子尺度上,可以定制化生产特定结构和特性控制的催化剂产品,高性能活性是结合先进的材料支持得以实现的。

  UOP催化裂化配套生物质快速裂解技术。可以提供成本更低的清洁燃料。目前已经有小型工厂投产,需要进一步应用到更大规模的炼厂。

  2、现代煤化工

  KBR公司还致力于现代煤化工技术研发,拥有为低阶煤炭(褐煤)开发的TRIG气化技术。

  该技术由美国能源部、南方公司和KBR联合开发,最初主要针对电力行业。采取空气催化方式,这样比氧气催化更有优势。TRIG气化技术具有四大优势:

  原料优势。可以处理粗糙颗粒,含水量高达20%的煤炭。单炉日处理量达到5000吨,而且无需备用炉。能源效率高。由于可接受原料中不超过20%的水分和可处理更大的煤颗粒,所以只需部分煤干燥,而且无需将煤磨细。废热在合成气冷却器中回收,高压过热蒸汽可用于发电。环境污染小。该工艺无需水煤浆进料、无”黑水”,同时煤焦油的产生也非常少。操作简单。由于采用气动进料系统,没有烧嘴,而且依靠固体循环气动系统,没有移动部件,熔渣非常少,因此腐蚀和堵塞的可能性更低。

  基于先进的TRIG气化技术建设的目前世界上最大规模的IGCC和CCUS结合的煤炭项目,位于密西西比州肯珀郡,该项目IGCC部分已于2016年7月成功产出第一股合成气,今年前三个月,两台气化炉同时操作,气化炉负荷达到100%,气化压力<4.5MPa,有效合成气成分占比33-35%,两台燃烧涡轮机用合成气发电,目前工厂总能效已经达到70%。

  (四)超前技术理念

  1、智能工厂

  霍尼韦尔公司是全球领先的多元化、高科技的先进制造企业,尤其在自动化过程控制和现场仪器仪表、交钥匙项目和服务、优化软件和工业网络安全、集成安全保护解决方案、工业物联网解决方案等方面具有领先优势,已经拥有引领全球自动化控制领域40多年的巨大优势。

  (1)“物联工厂技术”。即基于霍尼韦尔的系统控制技术,建设一种由过程连接、设备连接、人员连接三者结合的物联工厂。霍尼韦尔借助先进的数字技术和移动互联技术,把工厂内的所有装置和设备以及管道等,都安装了数据终端,同时在工厂装置操作或者巡视的员工身上也配套了数据终端,这种数据终端甚至可以随时记录人员的生命体征指标(如心率、呼吸频率等)和行动路线,并把所有信息数字化后,通过移动互联网上传到“云平台”,这种“云平台”可以在中央控制室,也可以在“云平台”上搭建的虚拟工厂。这种物联工厂将成为下一步建立智能工厂的重要基础。

  (2)新一代分布式控制系统(DCS)。这种控制系统保留了原来的操作优势,还集成了目前普遍使用的移动互联技术和设备。比如,他们集成了目前在手机和平板电脑上被广泛使用的触摸屏技术。之所以开发这一技术,是因为他们发现操作员的年龄日趋年轻化。同时霍尼韦尔还把控制系统复制到移动平板电脑上,可以由现场操作工人随身携带,实时控制(当然这意味着不同的使用权限)。他们希望操作系统更能贴近年轻人,贴近他们的生活,让控制系统更加人性化和生活化。同时,在此技术上还开发了管理者使用的更加可视化的管理系统,更加适合远程随时观察、处理、沟通和调取现场数据。

  通过先进的控制系统和管理系统,让物联工厂开始为专家团队和决策团队提供更多有效的信息和数据,这些专家和决策者更多的时间并不在工厂现场,甚至也许在地球的另一端。专家和决策者通过他们的经验和决策,调整工厂的生产装置,处理和解决生产运营中的问题。让人与工厂更加深度的融合。

  以上技术都是未来智能工厂的基础。未来的智能工厂应该是基于这样的物联工厂和控制管理系统的结合,由这些基础体系提供海量的数据,即所谓“大数据”,然后计算机将这些大数据整理归类,提供多种解决方案,最终让专家或者决策者选择“是”或者“否”,要让工厂像人一样学会最基本的思考和辨识。

  我们传统行业要高度重视同大数据、“互联网+”的结合,大数据时代将会对我们熟悉的流水线、标准化、规模化,生产管理、成本管理、安全管理带来一系列深刻的变化。过去,我们把人变成机器,未来,我们会把机器变成人。对大数据、智能化时代的来临,我们无法拒绝,唯一的出路就是融合。我们必须要做好充分的准备,主动学习,主动拥抱,主动探索。大数据、智能化时代,是我们正在进入、需要重新定义,需要重新认识的一个未来新世界。

  2、碳的循环

  跨国公司普遍十分重视人与自然的协调发展和可持续发展。日本三菱化学公司在解决全球气候变暖以及温室气体排放方面有着独特的思考。他们认为目前全球气候变暖,与大量排放的温室气体有密切关系,但是通过减少传统能源使用、控制部分产品产量、设置碳税和推广碳交易、降低生产能耗或减少CO2直接排放等方式,并不能从根本上解决气候变暖问题。正确的方法应该是研究如何让现存的碳循环起来,在不排放多余碳的同时又不会影响人类的正常生产生活。日本三菱化学提出了“碳循环才是解决气候变暖的根本途径”的理念。根据这样一个理念,他们发挥了化学工业的学科优势和工业技术优势,正在研究开发“人造阳光”、“人工光合作用”以及“植物工厂”三大技术。他们正在利用他们开发的新一代有机材料的LED白色光源,通过调整配方,让其十分接近太阳光。“人工光合作用”,通过膜技术将水分解为H2和O2,再通过催化剂与CO2反应,生产化学产品和燃料。他们还开发出一种全封闭的“植物工厂”技术。在一个封闭的集装箱式“工厂”内,通过LED光源提供人工阳光,通过模块化播种和种植,可以实现植物的连续收割。植物通过营养液吸收养分,“工厂”通过空气净化系统与外界相通,为植物提供空气。这些植物可以为人们提供全绿色无污染的蔬菜,也可以批量提供植物基工程塑料的原料。这三个过程既可以独立生产产品,又可以相互关联,这样就形成了一个比较完整的“碳循环”过程。

  日本三菱化学公司开发的植物基工程塑料技术,首先是将由淀粉转化为葡萄糖、然后将葡萄糖转化为山梨糖醇,再转化为异山梨醇,最后形成聚合物单体。这种工程塑料不仅具备聚碳酸酯和丙烯酸基合成树脂的一切优点,而且还具备植物基可再生和光弹性系数低的特点,目前已经生产出汽车零部件,如铃木和马自达汽车已经开始使用。

  (五)先进的研发设施和平台

  为了拥有持续的核心竞争力,跨国公司都不惜斥巨资建立超强研发能力的研发中心,其研发中心均建有先进的研发设施和平台。

  1、高强度的数据采集手段

  我们重点参观陶氏化学和UOP的研发中心都拥有高强度的数据采集手段。在陶氏化学的研发中心,参观了高通量实验室,我们看到了科研人员在机器人机械臂的协助下,可以在短时间内完成大量的化学实验,由于机器人可以24小时连续工作,同时实验室仪器与设备都是标准化产品,可以完美匹配,大大提高了试验效率和安全系数。一些药剂配制、测量称重、结构分析等操作全部由机器人完成,科研人员集中时间和精力进行技术分析和结果研究。同时,几乎所有的试验设备和仪器都是微通道反应器,体积小、反应速率快、效率高,反应环境和条件十分接近工厂生产的真实情况。在UOP公司参观了催化剂高通量实验室。该实验室是通过大量的微反应器配合机器人操作,开展配方筛选以及条件变化的高通量试验,研究成果十分丰富。

  2、高水平的样本分析设备

  在陶氏化学,我们参观流体流变分析实验室,通过高尖端的分析仪器对各种材料进行物理和化学性能测试分析,获得大量实验数据。分析科学实验室成立于1897年,配备了多台价值上百万美元的世界独一无二的顶级设备,如5000万倍电子显微镜(价值250多万美元)、C13核磁共振分析仪,用于分析物质的组成、官能团、分子形态等指标,他们还不断地对试验仪器进行改装和优化。通过中心负责人了解到,研发中心有专门的机器人部门,与各个实验室沟通合作,共同制作、改装试验机械臂等自动化设备,不断完善试验手段,提高试验效率。

  在UOP,拥有高水平的表征分析实验室。该实验室主要通过物理或化学方法对物质进行化学性质的分析、测试或鉴定,并阐明物质的化学特性。表征采用很多具体手段,包括各种显微、(紫外、可见、红外)光谱、电子光谱、质谱等;物质表征的特性包括元素组成(化学成分)、元素的化学环境(成键情况)、材料的晶体结构、材料的表面形态等都能准确、清晰、完整地表达出来。负责人向我们重点展示了一台“高分辨率电子共振扫描电镜”,分辨率高达5000万倍,可以用来分析催化剂的各种表征特点,包括有机物的分子量、官能团以及组成结构。目前,该仪器全球仅有十台,向我们展示的这台仪器已经经过UOP自己改装,增加了模拟反应条件单元,可以更加直观地收集反应环境下的试验数据。

  在UOP的分析实验室里,负责人还向我们展示了一台核磁透视扫描电镜。该电镜放大倍率为1000万倍,全部在美国制造生产。通过这台电镜,可以非常清晰地看到催化剂的原子分布,可以用于分析催化剂原子的分布情况以及催化剂中毒或失活后的原因分析。通过对催化剂进行核磁共振分析获得切片影像数据,再通过计算机将数据进行可视化合成,最终看到原子级别的分布影像。

  3、高效率的配方检测能力

  我们知道,在药品、化妆品、涂料、农药等产品领域,每一个产品都拥有独特的配方,这些配方都是通过一次次筛选改进后确定的。我们在陶氏化学的研发中心就看到了这样一个涂料分析实验室,通过机器人机械臂24小时进行配方测试、筛选和比对等工作,试验效率大大提高。我们看了涂抹在金属罐内壁的具有吸收声音和动能的涂料,还有同时具备易粉刷易剥离的装饰涂料样本。这种高效率的配方筛选检测能力都是建立在机器人以及高效分析仪器基础上的。

  4、高速度的技术转化能力

  在UOP我们非常难得的看到了中试车间(工程放大实验室),感叹于这家技术公司高超的技术转化能力。这个面积不大的实验室包括了150多套中试装置,全部都是微反应器,反应条件完全是工厂生产的实际条件,如果条件允许,也可以直接进行工业化生产。在这个中试实验室里,研究人员每天可以收集超过10亿组分析数据,为大规模工厂生产做好充分的准备工作。

  5、高质量的产品生产工艺

  我们参观了UOP的膜工艺实验室。这里主要展示了UOP研发的新一代气体分离膜产品及生产技术。新一代气体分离膜主要用于天然气脱H2S和杂质的净化工艺。该膜组件可以进行大规模列装,而且分离效果很好,这种膜理论使用年限是三年,但目前从客户实际使用的年限看基本都在五年以上。负责人还让我们近距离观看了膜的生产工艺,这种膜的颜色像蜂蜜,也像蜂蜜一样粘稠,通过刮刀将膜均匀地涂抹在以涤纶为主的基础材料表面,经过处理后加工成型。

  三、美国、日本公司创新发展的有益启示借鉴

  这次考察的最大收获,不仅使我们亲眼看到了美国、日本公司创新发展的超前技术成果,看到了中国石油和化工企业创新发展的巨大差距,而且还使我们看到了中国石油和化工企业创新发展的巨大潜力,获得了十分有益的借鉴和启示。

  美国考察结束后,我们到日本考察。在日本期间,我同日本经济联合会会长、三菱集团公司前董事长小林喜光有个单独的会面。会面时小林喜光问我在美国的考察收获,当我谈到美国公司面向未来的战略重组时,小林喜光给我讲,美国公司同日本公司的最大区别点是美国公司重视长远战略、追求未来的优势。美国公司战略重组的做法在日本是不可能的。而日本公司最大的特点是重视现实的产品,追求质量上的精益求精、尽善尽美。小林喜光认为,美国公司重视长远、追求未来,日本公司追求当前,重视产品质量、精益求精、尽善尽美。这是由美国和日本的历史文化决定的。小林喜光谈他的观点时,我在心里想,美国公司重视长远、追求未来,日本公司重视当前,追求质量上的精益求精、尽善尽美,这两个方面都是值得中国企业学习和借鉴的。

  中国是世界上人口最多的国家和世界第二大经济体,庞大的市场需求为创新发展提供了巨大的市场空间,需求导向已经成为中国引进消化吸收再创新和原始创新的一个重大“后发优势”。“中国式创新”的方法、机制和战略正在不断改变、优化和提升。这次考察回来后,我们对如何加快我们全行业的创新步伐,优化我们全行业的创新战略,强化我们全行业的创新重点,也进行深入的比较和思考。

  在“十三五”规划中,我们根据中国石化产业发展的现状基础和世界石化产业发展的未来趋势,提出了大力发展“新能源”、“化工新材料”、“精细专用化学品”、“现代煤化工”和“节能环保”等5大战略性新兴产业的方向和重点。但5大战略性新兴产业绝不能平面推进,平均用力,必须要有重点,有区别,有不同目标要求的精准组织。如何在战略性新兴产业培育上,用最短的时间取得最大的成效,我们必须要在战略上作深入研究,在力量上作合理分配,在目标定位上有明确要求。

  (一)大力发展具有我国独特优势的产业创新技术。

  “十二五”期间,我们在煤制油、煤制气、煤制烯烃、煤制乙二醇技术方面取得了一系列的重大突破,并建设了一批重点示范工程。可以说,现代煤化工的发展是我国石油和化学工业“十二五”创新发展的最大亮点之一,中国现代煤化工的发展也受到了国际同行的高度评价和充分肯定。“十三五”期间,我们又在现代煤化工领域提出了升级示范的目标任务,重点希望在先进煤气化技术、终端产品高端化、差异化技术和节能环保技术等几个方面取得示范升级的新突破。在科研院所和重点企业的共同努力下,“十三五”期间我国现代煤化工又取得了一系列新的创新进展,先进煤气化技术、煤炭清洁利用技术、煤油气综合利用技术、合成气制乙醇技术、煤制芳烃技术等等又有新的创新和突破。现代煤化工已经成为中国最具独特优势的产业,有可能成为全世界石油和化学工业C1化学的一个技术创新制高点和亮丽名片。

  从现在技术发展的突破和未来技术的潜力看,我认为现代煤化工还可以在以下几个方面大有作为:

  1、煤制烯烃的突破,可以走上与石油化工结合的新领域。乙烯、丙烯过去都是石油化工的基础原材料,现在通过煤化工也可以拿到,这样在乙烯、丙烯的基点上,煤化工和石油化工可以完全重合。从跨国公司的技术创新上,我们可以看到PE、PP下游加工可以创造上百种市场终端产品,而目前我们聚乙烯、聚丙烯下游产品很少,只要在技术创新上有所突破,高端、差异化的PE、PP就可以开创一颗枝繁叶茂的产品树。

  2、煤制芳烃的突破,可以进一步拓展煤化工下游产品的新市场。苯是重要的有机化工基础原料,煤制芳烃的突破,不仅可以拿到苯,而且还可以开辟一大批以苯为原料的有机产品,从苯乙烯、聚苯乙烯到己内酰胺,双酚A,甚至到聚碳酸酯等重要产品,又可以培育一颗枝叶茂盛的产品树。

  3、煤制乙二醇的突破,可以探索煤基液态含氧燃料的新路子。乙二醇是市场容量仅次于乙烯、丙烯的大宗基础化工原材料,我国国内市场乙二醇缺口很大,所以不少地方上乙二醇的积极性很高,目前已经建成投产了20多套煤制乙二醇生产装置,总产能大约230万吨。但由于技术的不成熟,不少装置无法长时间稳定运行。特别是下游加工技术和产品品种太少,深加工市场还有待大力开发,日本高化学同日本高校合作,引进日本成熟技术,在新疆天业成功建设了一套20万吨/年的乙二醇装置,目前运行的很好。作为大宗化工产品,产品质量和下游产品开发是市场竞争力的关键。在目前全球原油低价位的情况下,新疆天业合成气制乙二醇仍然表现出高质量和低成本的优势,证明了这套装置技术的先进性。乙二醇可以在煤基液态含氧燃料方面大力开拓市场,在醇醚燃料方面也具有很大的潜在优势。

  4、煤制乙醇的突破,可以开拓新能源和精细化工的新空间。延长石油集团兴平化肥厂利用大连化物所技术,取得了从合成气制乙醇技术的新突破,年产10万吨装置试车取得圆满成功。这一技术的突破,不仅拓展了现代煤化工的产品家族,而且为下游新能源和精细化工产品市场开拓了新空间。不仅发挥了化肥厂现有装置的技术优势,而且还大大提高了企业的经济效益。目前,兴平化肥厂正在抓紧建设50万吨/年规模的工业化装置,乙醇产品市场开拓和下游利用也正在同步进行。该工艺过程的中间产品乙酸甲酯还可以开辟一系列的新产品(可用于树脂、涂料、油墨、油漆、胶粘剂、皮革生产过程所需的有机溶剂、聚氨酯发泡剂等),这个技术突破,有可能开辟一条新能源和精细化工产品的新空间。

  5、C1化学未来技术的新突破,正在酝酿着现代煤化工无限希冀的新明天。C1化学正在改变着原有的概念,下游发展的空间随着技术的突破正在不断拓展,合成气从制合成氨、甲醇、到烯烃、芳烃,从煤制气、煤制油到乙醇、乙二醇、多元醇。另外,随着CO2的循环利用技术的突破,C1化学的下游空间还会进一步加大。我们相信,C1化学的未来充满着无限光明的希望。

  (二)努力发展具有我国相对优势的产业创新技术。

  在2020年之前,我们想在新能源、化工新材料和专用化学品领域全面赶超的可能性是不大的,但在新能源、化工新材料和专用化学品领域努力开创一批具有相对优势的产业技术,还是完全有可能的。集中有限目标,集中有限力量,在几个特定领域取得领先优势还是大有希望的。

  在新能源领域,我们完全有可能在页岩气、可燃冰和生物质能源方面取得技术突破性进展。

  在化工新材料领域,我们完全有可能在聚氨酯(万华化学)、合成橡胶(青岛软控)、膜材料(山东东岳)、超高分子量聚乙烯(上海化工研究院)、甲醇蛋白和生物基化工新材料(南京工业大学、河南义马化工)等几个方面取得世界领先水平。

  在专用化学品领域,我们完全有可能在农药新产品、染料、涂料新技术、催化剂新技术等方面取得市场竞争的新优势。

  (三)加快发展我国具有后发优势的产业创新技术。

  在全球经济一体化的今天,充分发挥后发优势,在部分领域实现弯道超车是完全可以做到的。我认为,我们在节能环保领域和生产性服务业领域实现“后来者居上”的可能性是很有希望的。

  中国的节能环保产业和生产性服务业,首先是市场极大,其次是挑战众多,第三是现状基础很差。这三条既是挑战,更是机遇。只要我们在战略创新和体制创新上取得突破,在核心企业的发展上取得突破,这两大产业一定可以实现大跨度的飞速成长。

  首先,我们分析一下节能环保产业的市场机遇。由于化工行业是一个能耗和排放的大户,而且化工行业具有从分子结构上改变物质性质的本领,环保产业将会成为一个有着巨大发展空间和成长潜力的大产业。

  其次,我们再分析一下生产性服务业的市场空间。生产性服务业是我们行业发展中的一个“短腿”,随着市场经济体制的完善和专业化水平的提高,让专业部门来干专业的要求会越来越迫切。设计施工产业、咨询服务业、现代物流业、信息服务业等现代生产性服务业都会有一个快速的发展,在产业结构中的地位和比重也会越来越重要。

  (四)积极推进行业创新平台建设,充分发挥行业协会在创新发展中的组织优势。

  在考察中我们深刻体会到,我们企业的创新能力同跨国公司相比,至少有10年的差距。但我们只要发挥好行业组织的优势,就可以大大加快企业创新能力的提升和创新差距的缩小。行业创新平台建设就是加快提升创新能力的一个关键措施。“十三五”期间我们不仅要充分组织好行业创新平台的建设,还要大力组织好高校创新成果同行业发展的有效对接。用行业的组织优势,加快提升全行业的技术创新能力和创新发展水平。

 来源:国家石油和化工网    编辑:邵青
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