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欧亚体育官网登录:薄如蝉贵如黄的“氯碱全氟离子膜”被称为氯碱工业芯片

发布时间:2024-04-06 06:05:52 来源:欧亚国际APP 作者:欧亚体育官网

  8月8日,从山东东岳集团了解到,其研发的DF2808国产氯碱全氟离子膜经氯碱企业试用后,产品性能受到客户认可,实现了“从并跑到领跑”的历史性跨越。

  上海交通大学教授、山东东岳集团研究院首席科学家张永明说:“在团队的不懈努力和氯碱行业的全力支持下,国产氯碱全氟离子膜已经实现了‘从无到有、从有到好、从好到优、世界领先’的历史跨越,基础产业重大需求核心材料开花结果。国产三代氯碱全氟离子膜的相继问世,让我国氯碱工业逐步摆脱了被‘卡脖子’的命运,实现了由大到强的历史转变。”

  全氟离子膜是质子交换膜燃料电池与氯碱工业的核心材料,氯碱工业用全氟离子膜与燃料电池用全氟质子交换膜存在性能差异。氯碱全氟离子膜是阳离子选择性透过膜,仅允许Na+等阳离子以及水分子透过,不允许离子透过。

  氯碱工业在“三酸两碱”产业中占据了半壁江山,支撑我国约6万亿元国内生产总值。全氟离子膜是氯碱生产设备的核心组件,是实现高效、节能、清洁氯碱生产的关键,其简单原理是将食盐水通入电解槽的阳极室,通电的情况下,阳极室的钠离子通过离子膜被输送到阴极室,然后在电解槽中就同时产生氯气、氢氧化钠和氢气三种产品。

  在电解槽中,最核心的组件是全氟离子膜,其生产的核心技术十分复杂,掌握此技术的发达国家,又设立了重重的专业技术壁垒,曾是我国少数不能自主生产的核心材料,此前100%依赖进口,我国重要的基础原材料产业氯碱工业对美国和日本的依存度为100%。

  在采用离子膜制碱工艺之前,我国一直采用石棉隔膜法制碱,此法能耗高,二氧化碳排放量大,离子膜制碱工艺与之相比,节能、环保优势明显,且产品品质更为优异,是目前最先进的制碱工艺。离子膜制碱工艺是以电解槽电解浓盐水分解得到钠离子生产氢氧化钠,分解得到氯离子形成氯气。在离子膜制碱工艺中,电解槽是核心设备,全氟离子膜是电解槽的核心材料,其功能是分离钠离子与氯离子。

  氯碱全氟离子膜技术壁垒高,在2010年之前,全球仅有美国杜邦、日本旭化成拥有量产能力,我国需求完全依靠进口。进口氯碱全氟离子膜价格高昂,且属于耗材,氯碱装置需要两年更换一次,这对我国氯碱工业发展造成不利影响。2010年6月,东岳集团自主研发生产的氯碱全氟离子膜在沧州大化集团黄骅氯碱公司首次通电成功,我国成为继美国、日本之后,全球第三个具备氯碱全氟离子膜生产能力的国家,拉动全球氯碱全氟离子膜价格迅速下跌。

  氯碱工业在“三酸两碱”产业中占据了半壁江山,支撑我国约6万亿元国内生产总值。全氟离子膜是氯碱生产设备的核心组件,是实现高效、节能、清洁氯碱生产的关键,但它又是我国少数不能自主生产的核心材料,此前100%依赖进口。

  自2003年起,历经8年时间,国产氯碱全氟离子膜终于在东岳集团正式下线。张永明带领的上海交通大学—东岳研发团队先后突破了系列原料、中间体、单体、全氟磺酸树脂、全氟羧酸树脂和全氟增强网工业化技术,制备出国产氯碱全氟离子膜DF988,并于2010年完成万吨级电解生产运行,实现了中国氯碱全氟离子膜“从无到有”的突破。2010年,国产氯碱全氟离子膜DF988在蓝星(北京)化工机械有限公司离子膜电解技术产业化试验装置上平稳运行3600小时,标志着我国成为全球第三个拥有氯碱全氟离子膜核心技术和生产能力的国家。

  国产氯碱全氟离子膜的问世,让中国氯碱行业从此有了“中国芯”。国外产品价格也应声而落。由于国产氯碱全氟离子膜的保驾护航,到2015年,我国落后的石棉隔膜氯碱装置全部改造成先进的离子膜氯碱装置。

  DF988的研发成功,令困扰我国基础产业30年的重大难题得以破解,我国氯碱工业受制于人的历史自此终结。

  尽管实现了“从跟跑到并跑”,但张永明坦言,世界氯碱全氟离子膜领域竞争十分激烈,科技创新不能停步。因此,在他的带领下,团队向着更高目标继续攀登。

  2018年至今,在深入开展基础理论研究的基础上,我国氯碱离子膜团队成功研发出新结构成膜聚合物材料和微纳结构构筑技术,推出了氯碱全氟离子膜DF2808。2022年,全氟离子膜DF2808经石化联合会鉴定为达世界领先水平,并受到众多氯碱企业的高度评价。至此,国产氯碱全氟离子膜终于实现了“从并跑到领跑”的历史性跨越。国产氯碱全氟离子膜也推广到了国内90%以上的氯碱生产企业。

  上海氯碱化工股份有限公司副总工程师袁建华说:“国产离子膜无论对国家还是企业都意义非凡。所以我们一路都积极应用,及时把应用数据反馈给东岳集团,以便推动技术不断提升。我们从2018年开始使用国产DF2806氯碱离子膜,到2022年换膜已稳定运行4年半,各项数据均达到业内指标要求。今年我们又更换了东岳新研发的DF2808氯碱离子膜,总体性能更好。可靠的国产离子膜为国内氯碱企业提供了可靠的保障。”

  宁夏华御化工有限公司副总经理赵伟表示:“现在国产离子膜性能可靠,一点不输进口膜。我们公司目前装备有25万吨/年国产膜电解装置,各项运行指标达到或超过国外同类产品水平,助力企业降本增效,我们非常满意。”

  中国从20世纪60年代就针对氯碱用离子膜技术展开攻关,几十年来业内专家前赴后继、苦心研发,历经多年始终没有放弃,氯碱全氟离子膜才能够克服重重困难,打破垄断实现国产化,最终实现了几代中国氯碱人的梦想。