中国化学:深耕磷化工多年,拥有自主知识产权技术

磷酸是一种广泛应用于制药、食品、肥料等行业的基础化工原料。根据磷化工产业链来分析,磷酸可以制备多种横跨多个生产、生活领域的产品,如农业中的磷肥、食品中的添加剂、电子工业中作为高端芯片基础材料的电子化学品等。自20世纪80年代以来,中国化学旗下中国五环工程有限公司(以下简称“五环公司”)长期深耕磷化工领域:从被国外技术封锁到自主创新填补国内空白,再到如今创造拥有自主知识产权的制酸新方法、瞄准芯片基础材料,五环公司主动融入国家供给侧改革,构建了具备优势竞争力的产、学、研平台,历经几十年孜孜以求的攻关探索,走出了一条磷酸关键核心技术的自主创新之路,为我国磷化工业的蓬勃发展奠定了基础,推动磷化工行业迈上新台阶。

在上世纪80年代,五环公司响应国家改变农业生产落后面貌、大力发展磷复肥的号召,致力于大型湿法磷酸装置的设计和工程总承包。当时,我国相关领域比较落后,磷复肥的关键技术由国外垄断。从1980年到2000年的20年间,我国通过采用引进技术及关键设备的方法建设了11套磷酸装置,同时也花费了大量外汇。与此同时,五环公司总工程师郭国清带领技术团队在磷酸、磷化工领域进行研发工作,并逐步掌握自主知识产权技术。2001年,五环公司开发出具有自主知识产权的二水法磷酸专利工艺技术,打破了国外磷酸工艺技术的垄断。

2015年,国家工业和信息化部发布的《产业关键共性技术发展指南(2015年)》中确定的优先发展项中化工类仅有“采用半水-二水法工艺对现行二水法湿法磷酸工艺改造”,确定半水-二水法装置是湿法磷酸生产转型升级的方向。这项技术就是五环公司响应国家对制造业节能降耗的战略性要求,于2012年自主开发的半水-二水法工艺技术。“半水-二水法磷酸装置技术”,具有能耗低、磷收率高、成品酸质量好、石膏品质好、运行成本低等优势,有力推动了行业技术水平的提升。采用此项新工艺技术生产的产品质量、副产品质量更高,有非常好的应用前景。

在国家发展和改革委员会发布的2018版、2019版和2020版《石化绿色工艺目录》中,半水-二水法湿法磷酸工艺技术连续三年位列第一。

2020年9月2日,湖北宜昌的兴发38万吨/年磷酸项目装置一次投料成功,产出合格产品磷酸。这个项目,由五环公司总承包,是目前全球规模最大的“半水-二水湿法磷酸”项目。从2001年开始,采用五环公司自主知识产权的专利技术和国产化装备建成的磷酸装置,年总产能超过400万吨P2O5,总投资不到200亿元;投资规模与前20年相当,但产能是之前的4倍。

面对磷复肥、磷酸方面取得的成就,中国化学没有停下脚步,持续发展深耕磷化工。中国化学旗下五环公司紧密贴合时代需求,逐步入手磷化工环保节能工作,并进军开发芯片基础材料的领域。

华为公司创始人任正非说过,中国并不是没有研发芯片的技术,而是物理化学技术等基础产业不过关,基础化学材料不解决,我们就生产不出芯片。有业内人士认为:基础化学材料,比如电子级的磷酸、电子级的氢氟酸、电子级的硫酸、电子级的双氧水,是芯片不可或缺的原料。中国化学继续在磷化工领域研发,立足技术优势,开发更多高端电子级产品,为我国芯片事业添砖加瓦,为高端磷化工发展插上腾飞的翅膀。

今年3月17日,五环公司与湖北兴发化工集团签署电子化学品专区系列产品项目合作框架协议,整合优势资源,发挥核心技术优势,携手在“十四五”期间,重点建设微电子系列新材料、有机硅系列新材料及配套的公辅工程等项目,努力推动国家半导体行业发展。相关项目将在宜昌电子化学品产业园的湖北电子化学品专区落地。湖北电子化学品专区规划面积1500亩,主要围绕电子化学品、电子级特气、电子级电镀液及电子级硅材料等进行研发、攻关和产业化,旨在突破芯片国产化“卡脖子”问题,是全国第二个、中部地区第一个电子化学品专区。

近日,国家工业和信息化部表示将支持各地聚焦细分优势领域,推进磷复肥行业由集聚发展向集群发展全面提升,加快培育一批具有国际竞争力的先进制造业集群。

五环公司将充分发挥专业优势,在顶层设计上,为宜昌打造高端磷化工产业集群献智献策,实施绿色循环发展、培育先进制造业产业链、绿色驱动工程、融入国际国内双循环工程。围绕磷化工产业基础高级化、产业链现代化,部署创新链,补短板、锻长板、强企业,推动人工智能与制造技术深度融合,催生产业发展新动能,努力将湖北省宜荆荆磷化工产业集群打造成长江经济带化工绿色转型示范区,打造有世界影响力的磷化工先进制造业集群。

当前,国家对于化工行业持续淘汰落后产能,重点解决行业污染重、风险大、严重违法违规等生态环境问题。前瞻产业研究院认为:对于磷化工,环境整治加码,促使行业落后产能加速退出,行业准入门槛或大幅提高,势必引发磷资源品价格上涨,利好具有先进磷资源综合利用能力、环保措施到位的磷化工龙头。针对制约磷化工企业发展的环保问题,五环公司依托60多年的技术积累,首创针对“三磷”问题的整体技术解决方案。

目前全国磷石膏累计堆存量超5亿吨,每年新生产磷石膏近8000万吨,综合利用率却不到40%。如何提高磷回收率,提高磷石膏的综合利用率,是从根本上降低大量堆存带来的环境和安全风险的出路。

五环公司实施源头减量化,推广先进的磷酸绿色生产工艺。通过采用基于源头技术创新设计的半水-二水法磷酸生产工艺,提高磷收率,减少磷石膏中的磷含量。通过对磷石膏进行在线改性,回收磷石膏渣浆中的水溶磷,固定磷石膏中可溶性磷、氟和有机质,使其酸碱度调整为接近中性,性质与天然石膏接近。磷石膏堆存浸出液指标可达到地表III类水标准,从根本上消除磷石膏堆存安全、环保风险,为磷石膏大规模综合利用创造良好条件。通过含磷水的资源化利用,将磷化工企业的低浓度含磷水中的水溶磷生产为磷酸盐产品,水质提升到接近生产给水标准,在解决环保问题的同时,提高经济效益。通过整体技术解决方案,将磷化工企业的环保问题通盘考虑,实现资源化、循环化。

五环公司采用以半水二水磷酸为核心的磷酸梯级利用方式推动磷肥行业由传统“矿-肥”向现代“矿-肥+盐+高端水溶肥/液体肥+新能源材料”的产业结构转型升级,延长磷酸后续深加工产品链,生产专用性强、品种多、附加值高的精细磷化工产品,消化释放上游湿法磷酸产能,提升磷化工行业水平,进而完善“矿-肥+盐+高端水溶肥/液体肥+新能源材料”的产业链。

当下,中国化学重点发展化工能源、基础设施和绿色环保三大工程板块,加快转型升级,公司建设成为投资、建设、运营一体化的国际工程集团。可以预见,未来中国化学将会借助强大的科研能力和环保利用方面的丰富经验,在磷化工领域不断发展前进。

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