2014年硅氟產(chǎn)業(yè)發(fā)展交流合作大會上,楊曉勇說: “2014年3月18日,美國一家網(wǎng)站公開發(fā)表了鮑爾州立大學(xué)化學(xué)系研究人員的研究成果:在室溫下采用電化學(xué)的方法,以正己烷作溶劑,將硅石與甲醇反應(yīng),直接獲得D3、D4和D5硅氧烷單體混合環(huán)體,甲醇轉(zhuǎn)化率幾乎是100%,而反應(yīng)電壓只有2.7~3V。我看到這條消息有些震驚,這個技術(shù)一旦開發(fā)成功,將給全球有機硅產(chǎn)業(yè)帶來革命性變革。新工藝直接用硅石原料,省去了電解還原金屬硅的步驟,這樣就能大大降低有機硅單體合成的能源消耗,成本也會隨之大幅降低。如果未來三五年這一技術(shù)實現(xiàn)工業(yè)化,對我國現(xiàn)有的機硅單體生產(chǎn)企業(yè)將是巨大的沖擊!
事實上,自聚硅氧烷作為新型材料得到廣泛應(yīng)用之后,采用二氧化硅直接合成聚硅氧烷的科學(xué)探索就一直沒有停止過,最早采用此方法合成聚硅氧烷研究文獻可以追溯到60年代,但難以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。美國、日本和歐洲的一些大學(xué)和研究機構(gòu)也將此作為化學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重點課題。
傳統(tǒng)的有機氯硅烷合成是采用金屬硅和氯甲烷作為主要原料,而金屬硅的生產(chǎn)原料就是自然界的石英(二氧化硅)。由石英制造金屬硅采用碳還原法,即:
SiO2 + C = Si + CO2
我們知道Si-O鍵能為422.5kJ/mol,可想而知該反應(yīng)所需的能耗巨大,能耗占到金屬硅成本的70%左右,目前生產(chǎn)1噸金屬硅的電耗在13000kwh – 15000kwh.。
金屬硅與氯甲烷合成為混合甲基氯硅烷后,通過分離技術(shù)得到純凈的二甲基二氯硅烷,再通過水解、裂解(詞條“裂解”由行業(yè)大百科提供)工藝,得到我們需要的DMC。這個過程同樣能耗巨大,而且裝備投資密集,是目前基礎(chǔ)工廠的主要能耗單元。
可想而知,如果采用石英直接合成DMC能實現(xiàn)工業(yè)化,對有機硅行業(yè)而言將是一場顛覆性的革命,就像微信顛覆了傳統(tǒng)的短信、圖片、語音等信息傳遞技術(shù)一樣,必將改變有機硅行業(yè)的現(xiàn)有格局,引發(fā)全球有機硅領(lǐng)域內(nèi)的新一輪產(chǎn)業(yè)升級。
那么,我們離二氧化硅直接合成聚硅氧烷還有多遠?
現(xiàn)在,讓我們先回顧一下有機硅工業(yè)的發(fā)展簡史:
1941年,Rochow發(fā)明了直接法合成甲基氯硅烷,并申請了專利保護;緊接著Muller也在自己研究成果的基礎(chǔ)上,申請了直接法專利。
943年,Dow化學(xué)與Corning玻璃公司合資成立了Dow Corning公司。采用格利雅法生產(chǎn)有機氯硅烷,進而生產(chǎn)聚硅氧烷。
1947年,General Electric 公司成立,并采用直接法生產(chǎn)有機氯硅烷。至此Rochow直接法得到了工業(yè)應(yīng)用。
1951年—1960年,德國瓦克、拜耳,法國羅納普朗克,日本信越化學(xué),美國聯(lián)合碳化(詞條“碳化”由行業(yè)大百科提供)物均采用直接法工藝生產(chǎn)甲基氯硅烷。
直到上世紀70年代初期,發(fā)達國家的直接法合成甲基氯硅烷生產(chǎn)工藝趨于成熟,同時,聚合物研發(fā)和應(yīng)用成果頻出,有機硅產(chǎn)業(yè)化、規(guī);母窬珠_始顯現(xiàn)。
古語說:溫故而知新。對于直接法合成甲基氯硅烷工藝而言,從申請專利到工業(yè)化試生產(chǎn)用了六年的時間,到工業(yè)化成熟并形成規(guī);昧私30年的時間。
我國的有機硅工業(yè)起步于1952年,北京化工試驗所(沈陽化工研究院前身)采用格利雅法生產(chǎn)有機氯硅烷。
1956年,沈陽化工研究院成立,開始直接法合成甲基氯硅烷試驗。
1958年,沈陽化工研究院、北京化工研究院和吉化公司開始建設(shè)直接法合成甲基氯硅烷實驗性工業(yè)裝置。
上世紀70年代,以吉化、北二化、星火為主體的企業(yè),陸續(xù)開始進行百噸級、千噸級的直接法氯硅烷合成工業(yè)裝置試驗和生產(chǎn)。
1991年,星火萬噸級有機硅單體工業(yè)性試驗裝置投產(chǎn)。
1998年,星火萬噸級有機硅單體裝置正常生產(chǎn)。
2004年,星火5萬噸/年有機硅單體裝置投產(chǎn),并達到設(shè)計指標。
對于中國有機硅單體行業(yè)而言,從研究開發(fā)到形成產(chǎn)業(yè)化、規(guī);昧私50年的時間。當(dāng)然,這里有當(dāng)時的社會、政治和文化教育等多從背景的影響。
在信息高度暢通、科技高度發(fā)展、人才高速流動的今天,很多的科技成果產(chǎn)業(yè)化的案例告訴我們:一個科研成果的工業(yè)化取決于這個領(lǐng)域內(nèi)的工程化技術(shù)的沉淀,取決于專業(yè)人員的素質(zhì),更取決于企業(yè)決策者敢于冒險的精神。
現(xiàn)在,鮑爾州立大學(xué)的成果還未完全公開,何時實現(xiàn)工業(yè)化還有待了解和分析。但我覺得,國內(nèi)的有機硅單體生產(chǎn)企業(yè)不必過度對此憂慮,把現(xiàn)有的裝置開出水平,把現(xiàn)有的技術(shù)升級到一個更高的水平,實現(xiàn)企業(yè)管理、技術(shù)、效益的持續(xù)進步才是當(dāng)前的大事!就辍


姓名:何永富
職位:杭州之江有機硅化工有限公司董事長

