来源:中国化工报、中国化学品安全协会、化工新材料等,转载请注明来源
“达尔文死海”,是科技成果转化中的一种现象,用来形容技术研发与市场生产脱节。从技术发明到应用再到产业化,需要长时间反复验证和大量资金投入,这个科研机构和企业都不愿触碰的中间地带,犹如鱼虾水草都无法生存的“死海”,阻挡着科技转化为生产力的脚步。
据工业和信息化部消息,日前,工业和信息化部党组成员、副部长王江平在重庆市主持召开2024年全国原材料工业座谈会。会议强调,要加快培育壮大新材料产业,以保障重大应用需求和实现材料先行为目标,系统布局建设新材料大数据中心,推进新材料中试平台建设,完善首批次材料应用推广政策体系,加快补短板、拉长板、锻新板。此外,2024年1月16日,工信部、国家发改委联合印发《制造业中试创新发展实施意见》,着力打造现代化中试能力,支撑产业科技创新和高质量发展。那么中试平台在制造业中扮演什么角色?尤其是对于化工行业来说,中试是不是企业跨越“达尔文死海”的至关重要一环呢?中试是技术产品化的必要环节。中试即中间阶段的试验,是为评估可行性、时间、成本、负面影响,确认一个技术能否进行有效产品化,事先进行的小规模试验,目的是为了降低风险,避免将过多的资源浪费在不成熟的计划中。例如,中试在化工领域可用于验证新的化学反应研制路径、优化反应条件,帮助更好地理解和控制化学反应的过程;材料领域可用于验证新材料的合成和性能,确定材料的可重复性和稳定性,评估材料在实际中的表现。
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只有经过充分的小批量验证,确保产品达到预期质量要求后,才可考虑大批量生产和商业化推出。化工产品从实验室到产品上市的工艺过程是:小试——中试——放大。小试阶段——开发和优化方法,对实验室原有的合成路线和方法进行全面的、系统的改革。在改革的基础上通过实验室批量合成,积累数据,提出一条基本适合于中试生产的合成工艺路线。中试阶段——石化行业中试主要指验证新的化学反应过程、新的化工产品、新的生产工艺等。工艺验证/商业化生产阶段——使用方法,并根据变更情况以决定是否验证。在实验阶段可能经过无数次失败才能拿到样品,经过小试优化方法后,就要进行中试,中试的目的是它可以帮助企业在较小的规模内,有效的评估和优化化学工艺,减少可能出现的危险和原料浪费,提高产品的质量和产量。中试起到一个承上启下的作用,是产品在大规模量产前的较小规模试验,是小试到工业化生产必不可少的环节。中试不是一次性的验证行为,而是一个从小批量试验到逐渐放大产品试验数量的循序渐进的过程。此外,化工中试又有化工中试项目和化工中试基地之分。
化工中试项目是指为开展化工中试而建设的工艺过程装置,包括必要的建(构)筑物、工艺操作单元、水电气配套系统、自动控制和安全连锁系统、环保治理等设施。简单来说就是整个为开展化工中试专门建设的一套工艺装置和设施。化工中试基地则是指为化工中试项目提供场地和条件,进行一定规模验证性生产的科研性生产组织场所,包括技术和检测共享平台、小规模生产厂房(场地)、公用工程配套设施、环保集中处理设施等。1、建立一定规模的放大装置,对开发过程进行全面模拟考察,确定工业装置运转条件及操作、控制方法,并解决长期连续稳定运转的可靠性等工程问题,其中,包括对原料和产品的处置方法、必要的回收循环工艺以及对反应器等设备的结构和材质的考察。2、验证小试条件,收集更完整、更可靠的各种数据,解决放大问题,提供编制工艺设计包和基础设计所需的技术资料及数据。3、考察可达到的生产指标,在可信程度较大的条件下计算各项经济指标,以供对工业化装置进行最终评价。5、示范操作,培训技术工人,研究开停车和事故处理方案,获得生产专门技能和经验。6、提供一定量产品(大样),供市场开发工作所需(反应器的选型和放大以及随之而来的反应状况的研究,是中试研究的基础)。8、提出带控制点的工艺流程图、工艺参数、物料衡算和能量衡算的数据等。化工过程开发中的若干问题往往不可能都在小试阶段充分暴露,只能留在中试时加以研究和解决。例如中试中就要解决选用何种类型、何种规格、何种材质的泵,采用何种计量方式,以及所涉及的安全、环保、防腐等一系列问题。新产品开发:通过中试,可以对新产品的物料选型、工艺流程、工艺参数等进行实际验证,确定最终的工艺方案,从而降低风险,提高产品的竞争力。原料选型:在中试过程中,可以对不同的原料选择进行比较和评估,找到最优解,避免不必要的浪费和成本开支。生产工艺的改进:针对现有生产工艺问题进行调整和优化,进一步提高产品质量和产量,实现经济效益和环保效益的统一。设备选型:化工中试可以帮助判断什么样的设备能够适用于特定的工艺,从而减少错误选型和浪费成本。工艺参数调整:化工中试可以通过参数的微调,降低生产成本和风险,提高生产效益。总之,化工中试在化学工艺研究和开发中有着不可替代的作用,它可以帮助企业降低风险、提高效益、改善环保等方面。因此,在化工行业的生产开发中,中试技术得到越来越广泛的应用和重视。例如,我国大型石化企业,中试装置已开车或即将开车。7月5日,成都高新区知识产权资产证券化项目“兴业圆融-成都中小担3期知识产权资产支持专项计划”在深圳证券交易所成功发行并设立,这也是全国首单“中试平台”知识产权资产证券化项目。
近日,茂金属聚烯烃催化剂、聚酮高端新材料等项目将进入宁东现代煤化工中试基地。2021年投入运营的宁东现代煤化工中试基地,是国内首批、西北首家化工园区中试基地。
6月,中石化北京化工研究院天津科学试验基地一期项目正式投料试车!首批试车的多功能聚乙烯催化剂中试装置、多功能聚丙烯催化剂中试装置一次试车成功。该项目位于天津南港工业区,总投资22.4亿元,占地37.25万平米,其中一期工程包含聚烯烃聚合、聚烯烃催化剂、特种弹性体等14套中试装置。
辽宁盘锦精细化工中试基地目前已经实现产业化、正在中试、在建以及储备中试项目共计26个。已经产业化中试项目7个,正在中试项目3个,在建中试项目5个,储备中试项目11个。
5月30,扬子石化合成气制低碳烯烃中试装置开车成功,生产的低碳烯烃产品质量分析合格,各工艺参数均处于正常范围,标志着该装置顺利进入二期试验阶段。截至5月下旬,该装置顺利完成温度、空速试验,结果符合预期。
4月17日,东明中油燃料石化有限公司公示了“5000吨/年乙烯基聚烯烃弹性体中试项目”环评征求意见稿。
此外,4月8日工信部发布了《工业和信息化部办公厅关于做好2024年工业和信息化质量工作的通知》,其中提到对化工中试项目安评、环评适度包容性审批,破解化工中试项目审批难、周期长等难题。
中试往往需要投入大量的人力、物力和财力,除了需要较大的资金投入外,还需要具备包括实验室、中试车间、仓库等基本场地和试制生产设备和实验设备、在线检测设备等设备条件,以及一定数量的专业中试人才,完善的管理和运行机制。中试是科技创新链条的重要组成部分,对加速成果转化为现实生产力十分重要,建设面临资金、专业人才缺乏,管理和运营机制不完善等问题,目前还在探索与实践的过程中。但随着产业链不断深入,中试验证需求越来越多,近年来,国内各省市也纷纷出台政策,支持中试平台的建设。所以这些关于中试的政策,目的是希望能够打造一个更加健全、高效、安全的中试体系,为制造业的持续创新和转型升级提供坚实的基础和保障。
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