新中國成立以來,氟樹脂產業從無到有,從小到大,從單一產品到全面發展,離不開中國幾代氟化學科技工作者們的殫精竭慮、發奮圖強。其中,兩個里程碑式的技術突破對氟樹脂產業的發展起到了重要的推動作用。
第一個里程碑式的發展始于上世紀50年代中期。1957年,高曾熙工程師在國內最早提出從氟制冷劑22出發試制聚四氟乙烯,并在上海鴻源化學廠組織實施。在當時簡陋的條件下,他們冒著可能發生爆炸的危險, 在簡單的壓力容器中進行聚合試驗, 得到了最早的聚四氟乙烯樣品。盡管樣品顏色較深,呈黑色,但能耐化學腐蝕,耐高溫,具有聚四氟乙烯高聚物的特性。雖然數量僅以克計, 但它卻是完全依靠中國自己的科技人員最早試制出來的聚四氟乙烯。
在以后的幾年中,在當時化工部的關心和協調下,由上海醫藥工業設計院負責設計,鴻源廠建成了第一套3噸/年聚四氟乙烯試驗裝置。1964年初,上海市合成橡膠研究所(1981年更名為上海有機氟材料研究所)建成了30噸/年四氟乙烯中試兼小生產裝置。當時,科技人員對所有管道、閥門、儀表直至管接頭等都做了反復全面的檢查和整改。1964年5月20日,化工投料試車成功,產出的白色聚四氟乙烯樹脂被送到上海市塑料研究所進行加工試驗,并制成多種不同形狀的制品,證明了該裝置生產的樹脂質量合格。這套裝置填補了國家發展尖端國防工業所需聚四氟乙烯的空白。
1970年前后,用這套裝置的技術,我國先后在當時的上海電化廠、濟南化工廠、北京化工廠和阜新化工廠等建成了單套100噸/年至300噸/年裝置。同時,四川富順也建立了從四氟乙烯開始的一系列生產裝置。在此基礎上,四氟乙烯產品的品種也得到了快速發展,以四氟乙烯為主要原料的其他單體如六氟丙烯等,其他共聚合產品如聚全氟乙烯(F46,國外稱FEP)、可熔性聚四氟乙烯(PFA)等,以及各種品級氟橡膠等陸續研制成功并實現了產業化。
第二個里程碑式的技術突破當屬起始于上世紀70年代末、完成于上世紀80年代初的千噸級聚四氟乙烯技術開發。其中的核心技術是氟制冷劑22水蒸氣稀釋裂解制四氟乙烯。
1975年,上海市合成橡膠研究所首先進行了以四氟乙烯生產工藝技術改革為主要目標的試驗研究,力圖通過工藝改進大幅減少有毒副產物,提高選擇率,提高單程轉化率。1977年冬,他們成立了由上海市合成橡膠研究所、化工部第六設計院等單位參加的聯合攻關組,引入了國外行之有效的化工過程開發理念和管理方法。他們在進行了充分的概念設計的基礎上,確定不需進行全流程中試,重點抓住水蒸汽稀釋裂解這個難點,進行了多次研究試驗,最終完成實際連續運行1000小時的考驗。
試驗過程并不是一帆風順的。加熱過熱水氣的爐管要承受900℃以上的高溫,這對發生水氣的原水雜質控制要求非常嚴格,稍有不慎,爐管會發生腐蝕穿孔。為了盡快摸清情況,技術人員和工人不等完全冷卻,就冒著高溫進入爐內,摸黑尋找穿孔點位置和分析穿孔原因。急冷技術一度困擾著試驗和設計人員,工藝要求快速冷卻,又不能冷過頭,如低于露點,會因水氣結露造成嚴重的腐蝕,使冷卻管穿孔。為此,他們發明了多段分步冷卻方法。
一個又一個難題就這樣被不畏艱難的科技人員攻克了。在試驗成功的基礎上,合成橡膠所和化工六院合作編寫出整套流程的基礎設計。1984年,完成了千噸級聚四氟乙烯技術開發項目的國家鑒定。
隨后,該成套技術首先用于濟南化工廠進行1200噸/年四氟乙烯的新裝置建設,使得反應裝置順利放大,單程轉化率提高近一倍, 原料消耗降低20%。過程開發取得了成功, 也贏得了很高的榮譽。該項目在1986年和1987年,先后獲得化工部技術進步一等獎和國家技術進步一等獎。1994年,上海三愛富新材料股份有限公司也用此套技術建立了1000噸/年規模的新裝置,并首次將DCS運用到生產裝置上。自此, 國內以四氟乙烯為起點的氟材料和精細氟工業產業走上了快行道。
截至目前, 全國四氟乙烯總產能已超過10萬噸/年,單套裝置能力已達到5000噸/年以上, 出現了上海三愛富、浙江巨化、山東東岳、江蘇梅蘭、四川晨光等一批大企業,還有一大批中小型企業,產品不僅滿足國內,還有相當數量遠銷國外。新中國成立以來,曾經受到國外技術封鎖的四氟乙烯不僅滿足了國內發展氟材料的需要,還向多家在華投資的外資企業提供優質的四氟乙烯單體。
(作者曾任上海市有機氟材料研究所和上海三愛富新材料股份有限公司技術負責人)

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