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微化工領(lǐng)域的研究將成為化工行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要發(fā)展方向
2021/5/26 11:16:52  來源: 清華大學     作者:    瀏覽次數(shù):次
 
  今年兩會的政府工作報告提出,,為應(yīng)對氣候變化,,要推動以二氧化碳為主的溫室氣體減排,力爭到2030年二氧化碳排放達到峰值,,2060年實現(xiàn)碳中和,。這是“碳中和”和“碳達峰”被首次寫入政府工作報告中,,引起全社會的廣泛熱議。在此大背景下舉辦的“2021第二屆全國催化加氫工藝及催化劑技術(shù)開發(fā)與工業(yè)應(yīng)用交流研討會”注定備受關(guān)注,。
 
  催化加氫技術(shù)是醫(yī)藥和精細化工和其他有機合成中的核心技術(shù),,也是化工生產(chǎn)當中的核心技術(shù),是一種可促進節(jié)能減排和清潔生產(chǎn)的工藝,,能夠起到縮短反應(yīng)時間,、提高原料利用率和產(chǎn)物收率的作用,同時又能減少污染物的排放,,降低生產(chǎn)成本,。對環(huán)保領(lǐng)域、能源領(lǐng)域,、醫(yī)藥領(lǐng)域而言,,開展催化加氫技術(shù)的科學研究具有重大意義。
 
  然而催化加氫技術(shù)目前發(fā)展到什么階段,?市場應(yīng)用情況如何,?帶著這些問題我們采訪了業(yè)內(nèi)知名專家,清華大學化工系博導(dǎo)張吉松副教授,。從他個人及團隊多年來的學術(shù)研究出發(fā),,深入探討關(guān)于催化加氫技術(shù)的方方面面,。
 
張吉松接受本網(wǎng)記者專訪
 
  化工儀器網(wǎng):是什么因素讓您選擇了微化工這個科研方向?
 
  張吉松:第一次接觸到微化工技術(shù)是在大三時,,當時微化工技術(shù)處于初期階段,,尚未有具體的科研成果面世,相關(guān)介紹處于理論層面,,實驗室相關(guān)的科研工作也是很少,。但是當時我們關(guān)注到相關(guān)文獻中多次提到這個技術(shù)可以應(yīng)用到有機合成領(lǐng)域,彼時的化工行業(yè)整體上一直是往大型化發(fā)展,,基于專業(yè)敏感性和對化工的認識,,我們意識到通過微反應(yīng)器效率的提高,把設(shè)備往微型化,、高效化發(fā)展,,將是化工行業(yè)一個重要的發(fā)展方向。然而微反應(yīng)器的應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋范圍廣泛,,包括高分子材料,、納米材料、分離技術(shù)等,,其有機合成涉及到物質(zhì)的轉(zhuǎn)化,,涉及到的實際問題較多,我覺得這個的意義更大,,加上我的導(dǎo)師駱廣生教授的指導(dǎo),,就堅定選擇了微反應(yīng)器有機合成的方向。進入麻省理工后,,接觸到一些國際上新的理念,,也就是流動化學在原料藥行業(yè)的應(yīng)用,當時國內(nèi)在原料藥有機合成這個領(lǐng)域的科研較少,,我意識到這很可能成為一個新的增長點,,特別是加氫過程,由于其工藝的復(fù)雜性,,成為該技術(shù)科研攻關(guān)的一個痛點難點,,具有較高的科研價值,回國后就一直往這個方向開展科研工作,。
 
  化工儀器網(wǎng):2020年是十三五的收官之年,,四部委聯(lián)合發(fā)布《推動原料藥產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展的指導(dǎo)意見》,提出5年突破20項以上綠色關(guān)鍵共性技術(shù),,基本實現(xiàn)行業(yè)綠色生產(chǎn)技術(shù)替代,。也就是說在接下來的“十四五”期間,這基本就是原料藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向,。能否從您研究的領(lǐng)域出發(fā),,談?wù)勅绾螌崿F(xiàn)綠色關(guān)鍵共性技術(shù)突破,?
 
  張吉松:目前,我國已經(jīng)成為世界上最重要的原料藥生產(chǎn)基地,,所以國內(nèi)原料藥行業(yè)的健康發(fā)展對整個行業(yè)的發(fā)展具有重要的影響,。但是目前行業(yè)內(nèi)存在著效率低、污染嚴重等問題,,業(yè)界普遍認為,,流動化學將來可以成為改變原料藥合成的革命性技術(shù)。從技術(shù)角度而言,,如微反應(yīng)器為代表的技術(shù)力量,,將來可有效推動原料藥行業(yè)更加健康地發(fā)展,,而從我們開展的連續(xù)加氫工藝來講,,我們有信心該技術(shù)未來將在保障本質(zhì)安全、降低企業(yè)成本,、解決污染等方面起到重要作用,。此外,通過流動化學減少催化劑的使用,,從資源角度有望可以為國家節(jié)省大量的貴金屬資源,,從環(huán)保角度做到減少污染的作用,從成本角度爭取生產(chǎn)成本的降低,。
 
  化工儀器網(wǎng):您所在的微反應(yīng)課題組是國內(nèi)最早從事微化工技術(shù)研究的單位之一,,現(xiàn)在您本人也同時承擔著國家自然科學基金委的幾項重點科研項目,可否談?wù)劕F(xiàn)在進展如何,?接下來又有怎樣的計劃,?
 
  張吉松:2020年參與了我的導(dǎo)師駱廣生教授的一個重大專項的課題研究,這個項目也是微化工領(lǐng)域的第一個重大專項,。從微化工合成,、納米材料以及微反應(yīng)器系統(tǒng)的放大等方面做了規(guī)劃和研究,目前項目進展順利,,相關(guān)工作正逐步有序地推進中,。而我本人主要是承擔高化能體系的加氫反應(yīng),也就是硝基加氫過程,。硝基加氫具有巨大的能量,,但這項工藝相關(guān)的安全問題也很突出,所以我們針對它的反應(yīng)機理,、反應(yīng)動力學,、脫氯的副作用以及催化劑的特性、反應(yīng)器的特性對反應(yīng)過程的流動等進行了深入研究,。目前已與相關(guān)企業(yè)開展了合作,,從合作結(jié)果來看,,無論是催化劑的反應(yīng)效果、整個系統(tǒng)的運行時間,、過程的成本還是反應(yīng)的收率都得到了大幅的提升,,達到了預(yù)期的理想效果,希望在接下來的5年內(nèi)實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用,。
 
  此外還承擔著一項面上基金和優(yōu)秀青年基金的科研項目,,主要是圍繞微填充床反應(yīng)器,涉及到的流動,、傳質(zhì)和反應(yīng)行為,,目前在業(yè)界與之相關(guān)的科研工作較少,極大限制了微填充床反應(yīng)器后續(xù)的生產(chǎn),,所以我們著重針對流體力學和傳質(zhì)等開展了科學研究,,希望對新型微反應(yīng)器的認識能達到更為深入的水平來指導(dǎo)后續(xù)的放大工作。
 
  化工儀器網(wǎng):對于催化加氫技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用,,目前國內(nèi)學術(shù)界的發(fā)展是怎樣的,?您對該技術(shù)未來發(fā)展持有什么樣的看法?
 
  張吉松:目前催化加氫工藝已應(yīng)用到多個領(lǐng)域中,,比如石油化工,、煤化工領(lǐng)域。包括我所在的課題組開展的以原料藥為代表的精細化工領(lǐng)域,,然而相較于設(shè)備,、工藝都已經(jīng)比較成熟的石油化工、煤化工領(lǐng)域,,原料藥催化加氫的研究相對而言,,起步較晚,在工藝和設(shè)備上處于起步階段,。業(yè)界普遍圍繞怎么研究催化劑,、改變催化劑,從而提高效率的研究,,但對于精細化工而言,,這個行業(yè)長久以來主要是以有機化學家為主導(dǎo)開展相關(guān)科研工作,從實驗室研發(fā),、工藝設(shè)計到放大生產(chǎn),,采用的是從有機化學領(lǐng)域的方式方法,而實際上這樣的研究是不充分的,,不管是催化劑技術(shù)還是對工藝的理解以及設(shè)備都不是目前化工領(lǐng)域最好的選擇,,從這個角度來講,未來還需加強化學、化工以及催化劑等多個方面的綜合研究,。
 
  后記
 
  作為關(guān)系國計民生的一項基礎(chǔ)工業(yè),,化學工業(yè)幾乎涵蓋了社會生產(chǎn)、生活的方方面面,,包括工業(yè)生產(chǎn),、能源、航天,、國防科工,、食品藥品等。對于推動二氧化碳減排而言,,勢必要進一步優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu),,促使產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級,推動能源的高效利用,,而延長產(chǎn)品鏈,、提高附加值,開展微化工領(lǐng)域的研究是當今全球化學工業(yè)的發(fā)展方向,,也是我國化學工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的核心內(nèi)容,,可以說微化工領(lǐng)域的發(fā)展必將影響整體的節(jié)能減排戰(zhàn)略,投入到微化工領(lǐng)域的研究也將成為化工行業(yè)的重要課題,。
 
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