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换道超车的机会来了!我国研发成功绿色环保安全的无氯氟聚氨酯化学发泡剂,产业化进程待加速

撰写时间: 2017年05月09日 09:24:00       文章来源: 中国环境报         点击量

 

◆中国环境报记者 班健

聚氨酯行业第二阶段HCFC淘汰计划正式启动,环保部要求,聚氨酯(PU)泡沫行业HCFC完全淘汰的时间提前到2026年,这意味着,到2025年底,聚氨酯所有的应用领域都不允许再使用二氯一氟乙烷(HCFC-141b),而其中,太阳能热水器和管道两个子行业需在2020年优先淘汰;此外,去年通过的基加利修正案中要求,中国在内的100多个发展中国家将从2024年冻结使用氢氟碳化物(HFC)。

这是记者近日从聚氨酯泡沫行业第二阶段HCFC淘汰行业计划启动会上了解到的。

目前,中国已是全球最大的聚氨酯生产和消费国,各种政策叠加下,中国怎么办?淘汰任务怎么落地?对我国聚氨酯行业及众多下游用户会产生怎样的影响?

淘汰时间表提前4年

HCFC-141b和HFC都有明确的淘汰或限控时间表

时间追溯到1987年,那一年,各国政府签订了《蒙特利尔议定书》,公约规定:在世界范围内完全禁止使用氟利昂作为发泡剂;欧美等国家在2003年完全禁止生产和进口HCFC-141b,作为发展中国家,中国承诺在2030年以前完全禁止生产和使用HCFC-141b,而聚氨酯(PU)泡沫行业HCFC完全淘汰的时间,则提前到2025年年底。

环保部对外合作中心项目三处副处长郭晓林在启动会上介绍说,聚氨酯泡沫行业进入第二个10年淘汰期,淘汰计划将采取加速、分阶段的淘汰战略。2018年削减30%,2020年削减45%,2018年削减80%,2026年实现完全淘汰。目前聚氨酯泡沫行业有2000多家企业,板材、喷涂、管道保温和太阳能热水器是使用HCFC-141b的大户,占80%;企业中,喷涂和太阳能热水器行业涉及的企业最多,每个行业都有近500家。

郭晓林指出,长远来看,淘汰HCFC-141b是大的趋势,不光消费行业,生产行业也要淘汰,这是真正的控源。

聚氨酯( PU)被称为世界六大合成材料之一,全球消费量2016年达到2100万吨,预计2018年将达到2860万吨(泡沫体系及非泡沫体系产品各占一半),中国约占40%,是全球最大的聚氨酯生产和消费国。

专业人士分析说,中国不光对HCFC-141b的淘汰时间要提前,依据HFC基加利修正案规定,包括中国在内的100多个发展中国家将从2024年冻结使用氢氟碳化物(HFC),因此,之前作为HCFC-141b替代物质的HFC也需找到替代物,而目前,聚氨酯行业广泛使用的二代物理发泡剂HCFC-141b属于HCFC类;三代物理发泡剂HFC-245fa和HFC-365 mfa则都属于HFC类物质,这意味着,两者都有明确的淘汰或限控时间表。

无氯氟化学发泡剂研发成功

这一颠覆性发明打破欧美国家80年的路径控制

在此背景下,山东理工大学毕玉遂教授及其研究团队历经13年,研发出的无氯氟聚氨酯化学发泡剂,意义尤为重大。

这是世界上第一种化学合成的无氯氟聚氨酯化学发泡剂,完全不同于传统的物理发泡剂。

经查新机构查新证明,这种无氯氟聚氨酯化学发泡剂是目前世界上除水外,唯一一类能与异氰酸酯反应产生二氧化碳气体的有机化合物。

受会议邀请,毕玉遂教授在当天的启动会替代技术研讨会上作了压轴发言,他开门见山,表明自己研发的目的就是希望研发出无氟无氯的发泡剂,彻底改变传统路径,可谓一语惊人。

与传统物理发泡剂不同的是,这类化学发泡剂消耗臭氧层潜能值(ODP值)为零,全球变暖潜能值(GWP值)为1,生产和使用过程中均不涉及卤素元素,没有副产物排放,生产过程和产品都是清洁的,因此,从根本上避免了氯氟烃类物理发泡剂在生产和使用过程中对环境的破坏,是一种全新的、绿色环保、安全的发泡剂。将彻底改变长期被欧美等跨国公司控制的物理发泡剂的技术路线,重新定义聚氨酯产业发展方向。

相关部委对此高度重视,科技部、环保部、国家发改委、中国石油和化学联合会、聚氨酯工业协会、国家知识产权局等先后调研了项目研究进展情况。国家知识产权局派出微观专利导航项目工作组进驻学校,指导开展国际专利的布局、撰写、申请等工作。经专家组审查和国内外检索后确认:“无氯氟聚氨酯化学发泡剂”是颠覆性的发明,是重大的理论创新和技术发明。目前,这项发明已于2016年6月申报了四项国家发明专利和一项国际专利。

这是近几十年来化学化工学科重要的原始创新成果,发明中还涉及一大类新的化学物质和相关反应,作为新的化学物质,2016年12月已经获得美国化学会确认并完成CAS号注册,现在已注册了3个新物质。

而此前,发泡剂市场一直被欧美控制,80年来,欧美先后开发出了四代发泡剂,都是物理发泡剂,垄断着全球市场,掌握着行业的话语权。第一到第四代发泡剂虽然环保性能越来越好,但其生产过程以及产品本身都脱离不了氯氟元素,一直采用含氟氯元素的物理发泡剂进行发泡,因此无法从根本上避免对大气臭氧层的伤害、温室气体的排放及排放副产物对环境的污染问题。有测试,含氟化合物的温室气体效应是二氧化碳的2.3万倍。

记者了解到,基于国内对HCFC-141b生产的市场控制,HCFC-141b价格提高,今年以来,价格已经上涨到3万元/吨,有的企业主动寻找替代技术的意愿愈发强烈;另外,国外禁止HCFC-141b和含HCFC-141b的产品,冰箱、冷柜、冷箱、电热水器等出口企业,为了满足国外客户的需求,也需主动寻找替代物。

换道超车的机会有没有?

坚持零ODP、低GWP、对环境友好的基本原则

联合国环境规划署执行主任埃里克·索尔海姆在基加利修正案通过时强调,目前研究的HFCs替代品需要包含以下特点,一是具有很低的臭氧消耗潜值(ODP);二是具有很低的全球变暖潜能值(GWP)。我们需要通过减少氢氟碳化物的排放以及提升能源效率来保护气候。

那么,我国强调、鼓励的替代技术方向是什么?

在2016年环保部召开的2016年国际保护臭氧层日纪念大会上,环保部副部长赵英民表示,下一步,中国将继续大力推动绿色低碳替代技术的开发和应用,加大技术创新和推广力度,出台《含氢氯氟烃重点替代技术推荐目录》,修订完善替代品标准法规,并通过产业政策、政府绿色采购、绿色产品认证、舆论宣传引导等方式鼓励和支持绿色低碳替代技术的研发和推广。

郭晓林在启动会上表示,未来的技术要求非常明确,鼓励的技术方向是零ODP、低GWP。目前碳氢、水等作为替代技术选择,分别在不同子行业替代HCFC-141b;此外,鉴于第二阶段淘汰计划从2016年起实施10年,还将定期组织对各子行业适用替代技术的评估,适时做出调整。

很显然,中国作为全球最大的氯氟烃生产、使用和出口国,在选择HCFC-141b后的替代技术,必须坚持零ODP、低GWP、对环境友好的基本原则。以聚氨酯行业为例,传统物理发泡剂面临被淘汰被替代的明确时间表,我们该如何作为?

目前欧美等发达国家已率先管控HFC,这对我国冰箱、空调等出口产品造成影响。相关行业和企业若不能及时调整技术方向进行技术升级和改造,出口市场将面临严重的绿色贸易壁垒。在此背景下,《含氢氯氟烃重点替代技术推荐目录》其实起到推动环境友好的替代技术的市场化进程的重要作用。

记者了解到,环保部出台《含氢氯氟烃重点替代技术推荐目录》,是希望在自主创新的基础上,结合国际替代品发展的趋势,为相关行业实现“供给侧改革”提供重要的指导,通过大力推动既对臭氧层友好、又对气候友好的替代技术,引导相关制造业从供给侧实现技术升级和产品结构优化,提升我国相关行业和产品的国际竞争力和可持续发展潜力。同时,目录发布能够提高公众对环保低碳技术的认知,引导绿色消费潮流,推动地方政府的绿色采购行为,形成有利于绿色低碳产品的市场机制,推动绿色发展。

产业化应用在路上

建设具有绿色示范效应的聚氨酯产业基地

谈及很多科研项目锁在抽屉中,无法造福社会产生价值,山东理工大学党委书记、博士生导师吕传毅表示,创新技术能孵化成功并加速成长进而产业化,需要政府和社会各界的支持。化学发泡剂的生产过程既不涉及卤化反应,又能满足聚氨酯泡沫导热系数等性能要求,填补了世界空白,是真正意义上的替代产品,可广泛应用于国民经济众多领域。如冷藏保温、城市管道保温、LNG长途运输和输送、建筑节能、太阳能、汽车、冰箱冰柜、沙发、床垫等产业。

毕玉遂介绍说,目前针对相关行业的试验检测以及企业使用报告显示,用这种化学发泡剂生产的聚氨酯泡沫材料性能在应用中达到相关标准要求,且成本更低。已成功应用于外墙保温和板材生产,在其他工业领域中的应用试验也已全面展开。

记者了解到,因为喷涂的特殊性,施工现场的复杂性与安全管理难度等,很难使用现在应用的碳氢技术,化学发泡剂已显示出独特的优势。

在聚氨酯产业中,其泡沫体系产品生产中必须使用发泡剂,发泡剂是聚氨酯行业的关键原材料,粗略估算发泡剂年用量40万吨~50万吨左右。

为加快产业化进程,补天新材料技术有限公司与山东理工大学签订了专利技术独占许可协议,按照协议,学校授予补天20年专利独占许可使用权(美国、加拿大市场除外),公司需总计支付5亿元人民币,首付4100万元现已到账。

补天新材料技术有限公司注册地为淄博市临淄区,规划投资6.7亿元,建设年产10万吨聚氨酯化学发泡剂项目。项目建设得到了淄博市委、市政府和临淄区委、区政府的高度重视。临淄区区委书记宋振波表示,将通过年产10万吨聚氨酯化学发泡剂项目的建设,推动上下游产业聚集,重点发展新型聚醚、白料、聚氨酯板材、集装箱等高附加值产品,力争在淄博建设具有绿色示范效应的聚氨酯产业基地。

宋振波接受记者采访时指出,齐鲁化工园区土地非常紧俏,很多项目落不下来,排着队,但政府已经为此项目预留了土地,希望建立聚氨酯示范产业园区,以此拉动临淄区产业升级,特别是促进精细化工的发展,这个带动作用了不得。

目前,项目已通过淄博市一区四园审核,并取得了市发改委立项和能评批复,环保、安全、规划、土地、消防等各项手续正在办理中,力争年内开工建设。