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上海惠和化德生物科技代表在国家应急管理部化工安全座谈会上发言,畅谈对“微反应器”的见解

发布日期:2020-02-28 浏览次数:130

2019年10月31日,“第四届中国国际化工过程安全研讨会”在苏州召开。期间,国家应急管理部副部长孙华山同志召集相关专家和与会代表就“提升化工行业本质安全水平、推进化工过程安全管理、防范化工重大安全风险”等话题进行座谈。惠和化德生物科技总经理马兵博士作为微反应技术领域的代表参加座谈,并发言。以下是根据马兵博士发言稿整理内容。



我对微反应器技术在精细化工中应用的一点体会


尊敬的孙部长,各位领导,各位专家,下午好!


我们是一家致力于微反应连续化工艺开发与工业化放大服务的公司。刚才卫教授(注:天津大学卫宏远教授)说,精细化工的研发和工程化存在严重脱节。同样的,微反应技术的研发与工程化,也存在脱节。我们的在做的事,就是为了打通这个环节。


我今天想简单谈谈我对微反应器技术在精细化工中应用的一点体会。主要有两个方面的内容,一是,如何看待微反应器技术;二是,微反应器技术应用推广的困局。


一、如何正确看待微反应器技术


现如今,我们化学化工行业的同仁如果还没有听说过微反应的,那基本就out了。在如此广泛的认知度的情况下,对微反应器的真正理解却不够客观和公正。有人觉得微反应是神器,包治百病;有人觉得微反应没用,是一个噱头。这两种观点当然都有失偏颇。


微反应器技术,作为一种过程强化的流动化学技术,它仍然要遵从化工过程的“三传一反”。只不过,他的实现方式方法、参数范围出现了变化。而我们要处理的化学反应千变万化、各有不同。因此,微反应技术在化工生产中就存在着一定适用性的问题。它绝对不是一个颠覆性的完全替代技术,它是一个现有技术的补充技术。所以,希望全面的用微反应器来代替传统反应釜的想法,目前仍是不切实际的。我举个例子,比如硝化反应。硝化反应是我们都非常头疼的高危工艺。我记得2017年的时候,我们沈阳院程总(注:沈阳化工研究院总工程师程春生博士)问我,大概有多少比例的硝化反应可以用微反应呢?我经过调研,给出的答案是60-70%的硝化反应可以用微反应器技术。但是这个答案没有实操性,到底哪些可以用,哪些不能用呢?针对这个问题,我经过了差不多两年的论证、和实验,有了相对准确的判断指标。今天下午我在大会上的报告就会讲到这个问题。


那么,微反应技术今天这么受关注,与化工行业安全环保的严峻形势是分不开的。说到环保,微反应器技术并不能直接解决环保问题,它对环保的影响是间接的。比如,通过微反应,使得产品收率提高了,那么单位产能的废物就减少了。但是,微反应技术解决反应过程安全问题,这个是毋庸置疑的巨大优势。同样产能的情况下,微反应技术的持液体积极小,危险物料的“时空当量”是釜式工艺的百万分之一。假如说反应釜失控是个炸弹,那么微反应器失控就是个小鞭炮。这是它本质安全的最重要的原因。


二、微反应器技术面临的推广困局


微反应技术在我国的大规模推广,今年差不多是第十个年头。在农药、染料、助剂、医药等等这些领域的应用研究非常活跃,也出现了不少成果。但是,目前大家真正将微反应器技术用于工业化生产的案例其实并不算多的。这里面有很多原因,比如,大家担心技术上是不是还不够成熟,工业化会失败;再比如,用微反应器来组织生产,担心投资太大,产品市场一旦出现变动,投资回收困难。这些原因都是市场和技术的原因,市场和技术自然会解决这些问题。但是,我想提的是,新技术在推广过程中也存在政策上的障碍,这毋庸讳言。我们公司服务的客户来自全国各地,所以,我对各地的情况、各个化工园区的情况都有所了解。我们用微反应器开发的连续工艺,哪怕这个产品再老,工艺也属于新工艺。用微反应器组织的工业化生产,涉及到了新工艺、新装备的首次使用,按照规定,需要完成“首次工艺”安全可靠性论证。如果要做“首次工艺”安全可靠性论证,就需要准备很多资料,这其中有一个资料叫做“首次工艺中试报告”,是非常重要的资料。于是,中试报告怎么出,中试环节如何合法合规的操作,成了很多企业面临的流程上的困难。我举个例子:我有个客户,他想要上的一个产品涉及到高危工艺,来找我用微反应器技术来做。但是我提醒他,你这个项目用微反应器上工业化,怎么立项、怎么进行环评安评工作,你最好提前去探探路。好的,他去园区管委会和安监局问怎么弄,回答说不知道,说可以去市安监局问。到了市安监局,还是不清楚,说你可以到省里去问。据说他真的到省里去咨询了。咨询的结果怎么样我不知道,我只知道从那以后,他不再提这个产品了。


那么微反应的项目还要不要管,该怎么管呢?首先,我们说微反应器技术是本质安全技术,不是说所有的微反应器设备都是本质安全设备。目前,我国微反应器设备制造商如雨后春笋,国内我认识的做微反应器设备的,差不多20家。这其中大大小小,还有一些是微型创业公司。什么是微反应都没搞清楚,带着客户一起试错,这产生的风险就比较大。我经常在一些行业会议上说,国家目前对微反应器技术还是非常支持的,但是如果我们不脚踏实地的做好,微反应装置也发生爆炸了,也死人了,那么怎么办?所以,迟早,我认为对微反应器的制造商需要进行相应的管理和规范,提高行业门槛,扶植优秀企业。另外,我前面刚才讲到,微反应器持液体积很小。比如,我们做的一套年通量1万吨的工业化装置,两步反应全连续,反应器的总持液体积只有100升。其中高危反应那一步的反应器持液体积只有1升。如果这个项目用反应釜做,那么将会是两只5000升的反应釜。那么,我们对于微反应项目的审批和管理,能不能参考反应器的持液体积这么一个参数呢?比如说,在某个持液体积以下的微反应工艺,可以开通绿色中试通道,让企业按照一个清晰的流程推进,而不是总想着打擦边球。这有点类似于我们对压力容器的管理,有一个最小体积30升,和最小直径15厘米的这个参数。超过的,才按照压力容器管理。


最后,精细化工生产环节都存在一定的危险性。微反应器技术只能从某种程度上提升反应段的安全水准。不能因为用了微反应器,就感觉高枕无忧了。所以,我们还是要重视化工生产全链条的安全性,尊重化学反应的本质,敬畏化学物质的能量。


谢谢大家!



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