PDF《提名 2019 年度国家科学技术进步奖公示》

提名

2019 年度国家科学技术进步奖公示

一、项目名称 有机磷-有机硅产业协同绿色关键技术开发与集成

二、提名者及提名意见 提名者:中国石油和化学工业联合会 提名意见: 有机硅材料是军工和航空航天用重要基础材料, 除草剂草甘膦对保障我国农 业生产具有重要作用,国内产能均占全球 50%以上,其生产技术水平深刻影响全 球产业格局.

围绕草甘膦和有机硅两大产业绿色发展问题, 坚持循环经济发展理 念,以提高氯、磷、硅元素资源利用效率为目标,创制了有机硅水解工序相态转 变反应器,实现架桥化合物氯化氢在草甘膦-有机硅产业间协同应用,氯元素利 用率从 77%提升到 97.4%;

国际首创 连续催化氧化-定向转化-逆向法磷酸盐合 成 有机磷废液处理共性技术及成套装备, 解决协同中另一元素磷的利用率低问 题,攻克高盐有机磷废液处理及氯化钠高温熔融挂壁的世界难题, 磷元素利用率 从66.4%提高至 94.8%;

开发了有机硅单体副产物高效靶向转化集成技术及废弃 物衍生绿色转化技术,制备光伏级三氯氢硅等新产品,主产物收率提高 8%,硅 元素利用率由 84.9%提高至 96.5%.全球首次建成有机磷-有机硅协同生产智能化 园区.经鉴定:项目技术整体达国际先进,其中氯资源利用技术及原子利用率居 国际领先. 项目获发明专利

25 件,2 件获中国专利优秀奖,制订国家/行业标准

7 项, 获中国石油和化学工业联合会科技进步一等奖. 成果已在国内草甘膦和有机硅企 业广泛应用,协同技术在浙江、江苏等

3 个产业园区应用.2016 年至

2018 年11 月新增销售收入 74.3 亿元,新增利润 8.66 亿元,创汇 5.4 亿美元;

节约

124 万 吨蒸汽消耗,节约磷矿消耗 33.6 万吨,减少含磷废水、废酸/废物等

150 万吨, 取得间接效益 49.9 亿元,对我国草甘膦、有机硅产业可持续发展和环境保护具 有重大意义. 经审查,提名书及附件材料真实有效,符合国家科技奖励要求,完成人、完 成单位、知识产权和应用单位经公示无异议. 提名该项目为国家科学技术进步奖二等奖.

三、项目简介 有机硅材料是军工和航空航天用重要基础材料, 除草剂草甘膦对保障我国农 业生产具有重要作用,国内产能均占全球 50%以上.生产中大量副产物缺乏经济 有效的处理方法(国外采用焚烧填埋) ,开展副产物循环利用意义重大. 项目组在国家 十二五 科技支撑计划、

863 计划等项目支持下,历经

16 年持续研发,以提高氯、磷、硅元素资源利用效率为目标,成功以氯化氢为架桥 化合物实现了草甘膦-有机硅的协同绿色生产,大幅度提升了氯元素的综合利用 率;

并针对协同生产中的另两大关键元素――磷、硅,开发了高盐有机磷废液的 资源回收、 氯硅副产物高品质转化等绿色关键技术, 解决了两大产业独立生产时 副产物多、元素利用率低的难题,实现了氯、磷、硅三个元素的智能平衡利用和 高值利用, 显著提升了经济性并形成自主知识产权. 项目在全球首次实现了草甘 膦废液的资源化利用, 使草甘膦绿色生产技术超越美国;

产业协同绿色集成技术 的应用使我国继美国、 德国后迈入了有机硅领域全球领先水平. 核心技术经专家 鉴定,整体技术达到国际先进水平,其中氯资源利用技术国际领先、磷资源化技 术国际先进.主要创新点:

1、针对草甘膦和有机硅单一产业内副产盐酸无法经济处理的瓶颈,以氯为 架桥元素, 通过有机硅加压水解工艺及其关键设备、 气体多级净化关键技术等的 开发,实现了氯化氢在草甘膦-有机硅产业间的循环利用,氯元素利用率从行业 平均水平 77%提高至 97%.

2、针对高盐有机磷废液处理的世界性技术难题,国际首创了 连续催化氧 化-定向转化-逆向法磷酸盐合成 的技术路线.设计了定向转化炉及双流体内混 式雾化核心结构,突破了炉体内流场、温度场一体化分区和氯化钠高温熔融挂壁 控制等关键技术,形成连续逆向水解、闪蒸成核、梯度降温结晶等高盐有机磷废 液回收高品质磷酸盐产品成套技术.磷元素利用率从 66.4%提高至整体 94.8%. 该技术是生态环境部认可的有机磷废水处理技术.

3、针对产业协同生产中硅元素副产物无法经济性利用的难题,开发了基团 重排催化剂、歧化再分配等含氯硅副产物定向转化及产品衍生的绿色工艺技术, 使有机硅单体收率提升 8%,并实现高附加值气相白炭黑和光伏级三氯氢硅产品 的联合生产.硅元素利用率从原有 84.9%提高至行业领先的 96.5%. 以产业协同绿色工艺关键技术为支撑, 以氯、磷、 硅三元素利用率最大化和 产品效益最大化为目标,以智能化实现产品输出动态调控,实现草甘膦-有机硅 协同生产中元素利用率与资源利用价值的同步提升,提升产值近 2%,引领产业 由制造走向智造. 项目获发明专利

25 件,2 件获中国专利优秀奖,制订国家、行业标准

7 项 (主导

4 项) , 获2018 年中国石油和化学工业联合会科技进步一等奖. 协同技术 在浙江、江苏等

3 个产业园及有机硅、草甘膦行业广泛应用.2016 年至

2018 年11 月新增销售收入 74.3 亿元,利润 8.66 亿元,创汇 5.4 亿美元;

节约

124 万吨 蒸汽消耗,节约磷矿消耗 33.6 万吨,减少含磷废水、废酸/废物等

150 万吨,取 得间接效益 49.9 亿元.

四、客观评价 4.1 资源化产品获得了海内外客户的高度评价 资源化技术生产的磷酸三钠、焦磷酸钠、三氯氢硅、硅油、气相白炭黑等产 品得到了瓦克化学、 OCI、 纽发姆等全球

500 强用户的高度评价: 产品品质稳定、 应用情况良好. 4.2 三项核心技术均被鉴定为国际先进及以上技术水平 以费维扬院士领衔的专家组鉴定意见: 项目在高沸物半连续裂解工艺、 一甲 转化与再分配组合工艺等方面有重要创新, 副产物综合利用技术处于国际先进水 平. 以舒兴田院士领衔的专家组鉴定意见:项目针对有机磷-有机硅协同生产中 含氯、含硅、含磷资源的高效利用技术难题,开发了氯资源循环利用技术和硅、 磷资源化技术.该成果整体达到国际先进水平,其中氯资源在有机磷-有机硅协 同生产中循环利用技术及氯的原子利用率居国际领先水平. 以金涌院士领衔的专家组鉴定意见: 项目针对高含磷废水资源化利用, 开发 了 氧化-浓缩-定向转化-磷酸盐纯化 集成技术,经自主研发的连续氧化反应 器氧化、浓缩除盐、热聚合,实现了各种含磷物质的定向转化得到磷酸盐产品, 一次转化率 96~98%,纯化后磷酸盐各项指标符合行业产品标准,磷资源综合利 用率>

90%.该技术总体达到国际先进水平. 4.3 科技查新报告证实本项目成果具有原创性与新颖性 委托查新项目所述项目特征(1)有机磷废水资源化利用技术―对预处理过 的高浓度有机废水调节后,采用高温氧化-定向聚合反应器,将有机磷废水转化 为单一的聚合磷酸盐目标产物, 然后再进一步提纯精致和深加工, 得到系列工业 级磷酸盐产品. (2)高温氧化工程技术创新. (3)草甘膦制剂、草铵膦制剂等废 水高温氧化, 回收磷资源得到磷酸盐产品. 除委托单位申请的相关中国专利与论 文外,未见公开文献报道. 委托查新项目所述特征针对草甘膦和甲基氯硅烷单体联产过程中产生的副 产品氯化氢和氯甲烷, 实现了其清洁回收利用工艺的产业化, 实现了氯元素在草 甘膦和有机硅单体两大产业之间的大循环,将氯元素的原子利用率从 77.3 %提高到 97.6%, 在上述检索范围内, 除委托查新单位的相关专利外, 未见公开文 献报道. 4.4 形成了

7 项国家(行业)技术标准 主导制订《草甘膦原药》 、 《工业三氯氢硅》等4项国家标准、参与《草甘膦 副产工业盐第

2 部分:粗品焦磷酸钠》等3项国家/行业标准制订. 4.5 得到行业协会等高度评价 高含磷废水资源化回收及高效治理技术

2012 年被中石化联合会评为石化 行业 环境保护、清洁生产 重点支撑技术;

公司于

2014 年7月第一批通过了原环境保护部草甘膦环保核查;

中国农药工业协会认为 草甘膦高盐、 高磷废水资源化利用及其产业化技术 对石化行业实现节能减排和健康可持续发展奠定了技术基础. 4.6 科学技术奖励体现了本项目的创造性 有机磷-有机硅 协同生产中氯硅磷高效综合利用技术开发 成果获得中 国石油和化学工业联合会科技进步奖一等奖;

有机磷与有机硅单体的联产技术 、 一种农药生产含磷废料的处理方法及 由该方法得到的产物 和 草甘膦酸合成中水解辅续工序

3 件专利获中国专利 优秀奖. 4.7 项目部分技术列入相关科技计划项目,得到国家支持 国家 十二五 科技支撑计划(热集成分离技术在草甘膦生产工艺上的应用 ―2011BAE06A07-02) 国家

863 项目(制剂类农药清洁生产与废水循环利用技术与示范― 2012AA062905) 国家国际科技合作项目(二甲基二氯硅烷水解物生产工艺技术开发― 2006DFA52890) 国家火炬计划项目(有机硅单体副产物综合利用产业化―2008GH061006) 4.8 项目技术应用后获得了环保部门的认可 国家环境保护标准 《排污许可证申请与核发技术规范农药制造工业》 (HJ862- 2017)中定向转化技术是含有机磷废水处理的可行技术.

五、应用情况 本项目自

1999 年以来,先后开发了二甲基二氯硅烷加压水解、副产氯化氢 气体多级净化分离并作为氯甲烷和三氯氢硅生产原料的产业化技术;

开发了高浓 度含盐含磷废水催化氧化-定向转化-逆向法合成系列磷酸盐成套产业化技术;

开 发了有机硅单体副产物综合利用及废弃物资源化技术, 并全部在成果完成单位也 是应用单位进行了产业化并稳定运行. 有机磷废水磷回收及磷酸盐生产技术应用后, 被中国石油和化学工业联合会 列为

2012 年 环境保护、 清洁生产 重点支撑技术. 依托该技术, 应用单位于

2014 年7月第一批通过了原环境保护部草甘膦环保核查.中国农药工业协会认为 草 甘膦高盐、高磷废水资源化利用及其产业化技术 对石化行业实现节能减排和健 康可持续发展奠定了技术基础. 国家环境保护标准 《排污许可证申请与核发技术 规范农药制造工业》 (HJ862-2017)中定向转化技术是含有机磷废水处理的可行 技术.因此,该技术在国内草甘膦企业得到了快速和大规模的推广应用. 本项目开发的有机磷-有机硅产业协同绿色关键产业化技术已在浙江、江苏 等化工园区得到产业化应用. 单项草甘膦生产中含磷废液资源化技术已在国内草 甘膦产业大规模应用, 有机硅副产物综合利用及资源化技术也在国内主要有机硅 单体企业推广应用.应用后,充分证明了项目技术的广泛适用性、高效性,对于 从源头减少 三废 产生量、 提升生产过程的社会、 环境效益, 都具有重要意义, 项目技术推广应用前景十分广阔.

六、主要知识产权和标准规范等目录 知识 产权 (标准) 类别 知识产权 (标准)具 体名称 国家 (地区) 授权号 (标准 编号) 授权 (标准 发布) 日期 证书编 号 (标准 批准发 布部 门) 权利人(标 准起草单 位) 发明人(标准起草 人) 发明专 利(标准)有 效状态 发明 专利 有机磷与有 机硅单体的 联产技术 中国 ZL0212 5281.5 2004- 11-10 第18068

9 号 浙江新安化 工集团股份 有限公司 王伟;

任不凡;

方江 南;

郑红朝;

单维源;

周曙光................