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【要闻】李寿生:解读美日跨国公司创新发展思路

发布时间: 2017-07-10 10:39:35   作者:李寿生   来源: 石化联合会   浏览次数:

 

  3月21日至4月1日,中国石化联合会会长李寿生率团到美国和日本,考察陶氏、亨斯迈、霍尼韦尔、KBR、UOP、三井化学、三菱化学和日本高化学等8家著名跨国公司创新发展的现状和未来趋势。美日化企在创新发展方面的投入力度之大、战略定位之准、调整速度之快、研发成果之多,令考察团感触很深、收获很大。在6月27日举行的中国石化联合会第21期大讲堂上,李寿生详细介绍了考察情况和收获,美日化企先进创新战略如何锁定方向,超前技术开发瞄准什么领域,以及对国内石化行业创新发展的启示,引起强烈反响。

 

美日化企创新发展的先进战略理念

  在考察中,我们深切感受到了美日化企的先进战略理念。他们把创新发展的重点放在对未来需求的预测上,充分分析未来世界可能发生的、必然发生的高概率产业结构变化,按照行业未来发展的趋势,按照自己技术基础的优势,加紧培育未来可以独领风骚的技术制高点,努力形成具有核心竞争力的新经济增长点。在创新发展的战略和理念上,美国和日本企业主要有三个重点方向。

 

把创新发展的重点放在未来技术的制高点上

  美日化企都在按照未来需求的预测,集中精力加紧研究一批未来新的经济增长点技术,抢占未来技术的制高点,抢抓未来发展的先机,赢得未来的竞争优势。面对未来技术的制高点,美国和日本公司有两个让人十分关注的焦点:甲烷制乙烯技术和人工光合成技术。

  甲烷制乙烯技术。美国页岩气革命,带来了天然气化工的热潮。天然气化工技术的突破,将会对全球化学工业发展的格局带来重大影响。在天然气化工技术突破中,甲烷制乙烯技术、乙烷制乙烯技术值得高度关注。2015年,美国巴西石化公司投资1500万美元,产能1吨/天的小试装置成功投产,标志着世界上首套甲烷氧化耦联(OCM)直接制乙烯技术获得成功。目前该公司正在进行14万吨/年中试和40万吨/年工业装置的试车。与传统的石脑油裂解乙烯相比,甲烷制乙烯不仅成本低、温室气体排放少、节能、经济价值高,乙烯还可以进一步转化为液体燃料,进一步提高整个产业链的经济价值。这个技术的突破,对石油化工来讲,可以说是具有颠覆意义的。目前美国还有一批公司正在下功夫进行工艺技术的改进研究,如美国西北大学和弗吉尼亚大学、合成燃料公司、霍尼韦尔公司等都在进行不同工艺、不同催化剂的研发。多家公司表示,甲烷制乙烯的商业化进程指日可待。据我们了解,目前,美国天然气价格仅为3.2~3.5美元/MBTU(按现在的汇率,合0.78~0.85元人民币/立方米),这项技术的突破,将会给全球乙烯的生产带来新的希望和新的颠覆。

  我们大连物化所包信和团队也研发出了“甲烷无氧制烯烃和芳烃的技术”。这是一条天然气转化的新工艺,与传统工艺相比,这条路线彻底摒弃了高投入、高耗能的合成气制备过程,大大缩短了工艺流程,反应过程实现了二氧化碳零排放,碳原子利用效率达到100%。这是一项“即将改变世界”的新技术,是又一个具有里程碑意义的创新突破。

  除此之外,乙烷脱氢、丙烷脱氢工艺也于1990年开发出来,目前正在不断改进工艺、改进催化剂。该项工艺也正在迅速拓展,乙丁烷脱氢生产乙丁烯、正丁烷脱氢生产正丁烯的技术也日渐成熟,天然气化工领域出现了一系列技术突破的可喜局面。

  人工光合成技术。目前日本政府投入了145亿日元,计划利用10年的时间,采用光分解和分子筛技术,首先从水中分解出氢气和氧气,再用分子筛将氢气和氧气分开,然后利用CO2+H2,在催化剂的作用下,合成乙烯、丙烯和甲醇,为CO2的资源化利用创造出一个循环利用的新技术。这项研究正在被三菱公司和东京大学等单位联合开发。研究的目标是,光转化率达到10%,目前已经达到3%。我们在日本三菱化学看到了这套人工光合成技术的小试装置。如果这项研究取得突破,将会为CO2综合利用、循环利用开创一条全新的道路。日本三菱化学公司的董事长告诉我们:“循环碳化学是一大创新,CO2的利用是一件很浪漫的事情。”

  在面向未来的调整中,美国公司的兼并重组更体现了一种战略眼光和主动精神。在最近几年的重大兼并重组中,美国的公司都不是在活不下去的情况下被迫重组,而是在活的很好的情况下主动重组。他们的重组是在很有活力的情况下追求更大的活力,追求长远的竞争优势而主动开展的战略重组。如前几年美国陶氏和道康宁的重组,将道康宁有机硅的优势技术和陶氏化工新材料技术有机对接,大大提升了陶氏新材料在电子领域的长期竞争力。又如最近正在进行的杜邦和陶氏的合并重组,用他们自己的话讲,就是“结婚是为了离婚生孩子”。杜邦和陶氏的合并重组方案将会重组为三个专业更为突出,优势更为显著,竞争力更为强大的公司。即以杜邦公司优势技术为主,组建一家农化、生物公司;以陶氏公司优势技术为主,组建一家化工新材料公司;以两家优势技术结合,组建一家专用化学品公司。由两家世界级的化工公司,组建成为三家更有竞争优势的世界级化工公司,充分体现了美国公司的战略眼光。再如,我们这次参观的霍尼韦尔公司和UOP公司,这两家公司都是优势十分突出、发展势头很好的公司。这两家公司的合并重组,充分体现了优势互补,竞争优势更强的合并效果。霍尼韦尔将自身网络、大数据、智能控制的顶尖优势,同UOP领先的工艺技术研发优势结合,使UOP的研发能力更加强大。我们在UOP研发中心看到,一间面积不大的中试车间,就有150多套中试装置,微型反应器、机器人和智能控制技术的紧密结合,每天就可以处理10亿个反应数据,高效率的配方优选,多类型的工艺选择,多方案试验的比较优选,使我们看到了世界顶尖智能管理和强大研发能力。

  实践告诉我们,谁能预见到未来,谁就能抢占先机;谁能抓住机遇,谁就能开创未来;未来就掌握我们今天的现实行动之中。

 

把创新发展的重点放在终端市场的需求上

  美国陶氏化学CEO利伟诚先生曾经这样评价中国石油和化学工业:“我们认为,中国的石油和化学工业基本上就是一个基础原材料工业,你们离终端市场太远。其实终端市场技术水平不低,经济效益不差。中国石油和化学工业的发展,应该大胆拥抱终端市场。”通过这次美国、日本化学公司的考察,我们亲身感受到了他们开拓终端市场的能力,亲眼看到了他们追求终端产品的水平,也切身感受到了我们的差距。美日公司都认为,当今世界,市场竞争优势的最高境界,就是为用户提供一揽子解决方案。

  亨斯迈公司是全球最大的化工公司之一,是一个高端化学品国际制造企业,现共有五大业务板块:聚氨酯、专用化学品、先进材料、纺织印染和色素与添加剂。每个业务板块都有几十种、甚至上万种产品。获得专利技术就高达4500多个,目前还有1500多个专利技术正在申请之中。以专用化学品为例,仅专用胺化物,下游产品品种在风能、聚合物改性、气体处理、燃料与润滑添加剂等多个领域广泛应用。多种表面活性剂广泛用于洗衣与洗碗剂、硬表面清洁剂、洗液、乳膏、沐浴露和洗发水等。农用化学品包括除草剂和杀虫剂施用系统的分散剂和乳化剂,产品琳琅满目,质量高端精细。

  我们参观了陶氏总部研发中心。陶氏每年研发投入16亿美元,全球有5.6万研发人员,总部研发人员就达7500人。我们参观了高通量合成材料实验室、液体流变实验室、涂料研发实验室和分析实验室等四个实验室,看到了全球少有的5000万倍电子显微镜和C13核磁共振扫描仪等极其先进的设备,他们先进的研发理念、先进的研发手段、先进的研发队伍都给我们留下了深刻的印象。特别是他们对终端市场产品的追求,更给我们留下了极其深刻的印象。仅PE的终端产品就达几百种,薄薄的包装材料就有7层结构:保鲜层、杀菌层、防水层、结构层、印刷层等等,功能各异,特色鲜明。他们追求的就是新产品一定要比老产品更安全、更可靠、质量更加好。

  三菱化学公司在终端产品开发中,不断保持自己创新的优势,积累技术的开拓,创新超前的产品。其在化工新材料、化学制药两大领域都保持了自己的竞争优势。在化学广场展厅中,我们看到三菱化学公司在LED技术、生物基塑料技术、碳纤维材料、汽车轻量化材料、电子化学品材料、食品包装材料、饮用水过滤材料、饮料包装材料、各种胶黏剂材料以及绝热绝冷饮水杯材料中,都研发了一大批有质量、有特色、有水平的终端市场产品。

  终端产品的研发,不仅极大提高了公司研发的能力,延长了产业的产品链条,而且还极大地提高了公司的效益,增强了公司的市场竞争力和影响力。

 

把创新发展的重点放在舒适生活的追求上

  美日化企都认为,化学工业发展的根本目的是让人类生活更加精彩,要为人类创造更加舒适的生活。

  日本三井公司提出:“在生活的每一处都要创立和提供优质安全的化学品:食品包装、农业、汽车轻量化、健康管理、清洁环境、建筑材料,让人们生活的每一天都可以看到三井化学的产品。”同时,他们还提出了独具特色的研发理念:“用化学表达感觉,将感觉转变为体验,为舒适、新颖、便捷、丰富的生活提供高端的化学产品。”在创新中他们倡导:“从一个化学反应开始,从一颗小颗粒开始,从一个小薄膜开始,用化学表达感觉。”

  我们参观了三井化学袖浦研发中心。袖浦研发中心有6个研究所:合成化学研究所、高分子材料研究所、功能材料研究所、新事业开发研究所、生产技术研究所和高科技开发研究所。袖浦研究所地处美丽的东京湾,有7幢研发大楼,18栋实验室,占地面积相当于天安门广场的2/3,有1000多名研发人员。他们研发的产品让人眼花缭乱,渗透到终端市场的方方面面。特别是关系人们生活舒适的产品更是品种繁多、精益求精。比如,功能材料研究所,开发无数个与人们生活密切相关的高质量的小产品。在食品与包装材料方面,开发了保鲜膜、防腐膜、透明高阻隔性薄膜、超薄OPP保鲜膜等一系列多功能包装材料。在健康保健方面,他们开发的无纺布多种多样:纺粘和熔喷无纺布、富有柔软性和弹性高功能的纸尿布、高阻隔性“医疗无纺布”等等。在树脂加工技术方面,也是绝活不断:看书用的树脂放大镜、老年人多用途的“看远、看近”新型眼镜……

  在用化学创造舒适生活方面,美日化企还有一个产业结构上的显著特点,就是把创新发展的重点和制高点都放在了医疗、保健和生命科学上,在这个方面我们同国外有着十分巨大的差距,我们在亨斯迈观看了他们研究攻克癌症的短片,近年来,他们已经在治疗癌症研究方面投入了10亿美元,在休斯顿组建了全球条件最好,医疗水平最高的癌症研究医疗中心。绝大多数跨国公司都在生命科学和医药研制方面投入了大量研发力量,加上互联网、机器人技术的应用,研发技术的积累,使我们既看到了化学工业在为人类健康、创造舒适生活方面的巨大贡献,又让我们看到了中国石油和化学工业在创新技术、在产业结构方面的巨大差距。在创新发展、产业结构转型升级方面,我们必须要加力、加速、加油,必须要做出我们这一代人的贡献。

 

美日化企的超前技术理念

  智能工厂:霍尼韦尔公司是全球领先的多元化、高科技的先进制造企业,尤其在自动化过程控制和现场仪器仪表、交钥匙项目和服务、优化软件和工业网络安全、集成安全保护解决方案、工业物联网解决方案等方面具有领先优势,引领全球自动化控制领域已有40多年。

  物联工厂技术,是一种基于霍尼韦尔的系统控制技术,建设由过程连接、设备连接、人员连接三者结合的物联工厂。霍尼韦尔借助先进的数字技术和移动互联技术,把工厂内的所有装置和设备以及管道等,都安装了数据终端,同时在工厂装置操作或者巡视的员工身上也配套了数据终端,这种数据终端甚至可以随时记录人员的生命体征指标(如心率、呼吸频率等)和行动路线,并把所有信息数字化后,通过移动互联网上传到“云平台”。这种“云平台”可以在中央控制室,也可以在“云平台”上搭建的虚拟工厂。这种物联工厂将成为下一步建立智能工厂的重要基础。

  新一代分布式控制系统(DCS),是一种保留了原来的操作优势,还集成了目前普遍使用的移动互联技术和设备的控制系统。比如,他们集成了目前在手机和平板电脑上被广泛使用的触摸屏技术。之所以开发这一技术,是因为他们发现操作员的年龄日趋年轻化。同时霍尼韦尔还把控制系统复制到移动平板电脑上,可以由现场操作工人随身携带,实时控制(当然这意味着不同的使用权限)。他们希望操作系统更能贴近年轻人,贴近他们的生活,让控制系统更加人性化和生活化。同时,在此技术上还开发了供管理者使用的更加可视化的管理系统,更加适合远程随时观察、处理、沟通和调取现场数据。

  通过先进的控制系统和管理系统,让物联工厂开始为专家团队和决策团队提供更多有效的信息和数据,这些专家和决策者更多的时间并不在工厂现场,甚至也许在地球的另一端。专家和决策者通过他们的经验和决策,调整工厂的生产装置,处理和解决生产运营中的问题。让人与工厂更加深度的融合。以上技术都是未来智能工厂的基础。未来的智能工厂应该是基于这样的物联工厂和控制管理系统的结合,由这些基础体系提供海量的数据,即所谓“大数据”,然后计算机将这些大数据整理归类,提供多种解决方案,最终让专家或者决策者选择“是”或者“否”,要让工厂像人一样学会最基本的思考和辨识。

  我们传统行业要高度重视同大数据、“互联网+”的结合,大数据时代将会对我们熟悉的流水线、标准化、规模化,生产管理、成本管理、安全管理带来一系列深刻的变化。过去、我们把人变成机器,未来,我们会把机器变成人。对大数据、智能化时代的来临,我们无法拒绝,唯一的出路就是融合。我们必须要做好充分的准备,主动学习,主动拥抱,主动探索。大数据、智能化时代,是我们正在进入、需要重新定义,需要重新认识的一个未来新世界。

  碳的循环:跨国公司普遍十分重视人与自然的协调发展和可持续发展。日本三菱化学公司在解决全球气候变暖以及温室气体排放方面有着独特的思考。他们认为目前全球气候变暖,与大量排放的温室气体有密切关系,但是通过减少传统能源使用、控制部分产品产量、设置碳税和推广碳交易、降低生产能耗或减少CO2直接排放等方式,并不能从根本上解决气候变暖问题。正确的方法应该是研究如何让现存的碳循环起来,在不排放多余碳的同时又不会影响人类的正常生产生活。日本三菱化学提出了“碳循环才是解决气候变暖的根本途径”的理念。根据这样一个理念,他们发挥了化学工业的学科优势和工业技术优势,正在研究开发“人造阳光”“人工光合作用”以及“植物工厂”三大技术。他们正在利用他们开发的新一代有机材料的LED白色光源,通过调整配方,让其十分接近太阳光。人工光合作用通过膜技术将水分解为H2和O2,再通过催化剂与CO2反应,生产化学产品和燃料。他们还开发出一种全封闭的“植物工厂”技术。在一个封闭的集装箱式“工厂”内,通过LED光源提供人工阳光,通过模块化播种和种植,可以实现植物的连续收割。植物通过营养液吸收养分,“工厂”通过空气净化系统与外界相通,为植物提供空气。这些植物可以为人们提供全绿色无污染的蔬菜,也可以批量提供植物基工程塑料的原料。这三个过程既可以独立生产产品,又可以相互关联,这样就形成了一个比较完整的“碳循环”过程。

  日本三菱化学公司开发的植物基工程塑料技术,首先是将由淀粉转化为葡萄糖、然后将葡萄糖转化为山梨糖醇,再转化为异山梨醇,最后形成聚合物单体。这种工程塑料不仅具备聚碳酸酯和丙烯酸基合成树脂的一切优点,而且还具备植物基可再生和光弹性系数低的特点,目前已经生产出汽车零部件,铃木和马自达汽车已经开始使用。

 

先进的研发设施和平台

  高强度的数据采集手段:陶氏化学和UOP公司的研发中心都拥有高强度的数据采集手段。在陶氏化学的研发中心的高通量实验室,我们看到了科研人员在机器人机械臂的协助下,可以在短时间内完成大量化学实验。由于机器人可以24小时连续工作,同时实验室仪器与设备都是标准化产品,可以完美匹配,大大提高了试验效率和安全系数。一些药剂配制、测量称重、结构分析等操作全部由机器人完成,科研人员集中时间和精力进行技术分析和结果研究。同时,几乎所有的试验设备和仪器都是微通道反应器,体积小、反应速率快、效率高,反应环境和条件十分接近工厂生产的真实情况。UOP公司的催化剂高通量实验室,通过大量的微反应器配合机器人操作,开展配方筛选以及条件变化的高通量试验,研究成果十分丰富。

  高水平的样本分析设备:在陶氏化学,我们参观的流体流变分析实验室,通过高尖端的分析仪器对各种材料进行物理和化学性能测试分析,获得大量实验数据。分析科学实验室成立于1897年,配备了多台价值上百万美元的世界独一无二的顶级设备,如5000万倍电子显微镜(价值250多万美元)、C13核磁共振分析仪,用于分析物质的组成、官能团、分子形态等指标,他们还不断地对试验仪器进行改装和优化。中心负责人介绍,研发中心有专门的机器人部门,与各个实验室沟通合作,共同制作、改装试验机械臂等自动化设备,不断完善试验手段,提高试验效率。

  UOP拥有高水平的表征分析实验室,该实验室主要通过物理或化学方法对物质进行化学性质的分析、测试或鉴定,并阐明物质的化学特性。表征采用很多具体手段,包括各种显微镜、紫外光谱、可见光谱、红外光谱、电子光谱、质谱等;物质表征的特性,包括元素组成(化学成分)、元素的化学环境(成键情况)、材料的晶体结构、材料的表面形态等,都能准确、清晰、完整地表达出来。负责人向我们重点展示了一台高分辨率电子共振扫描电镜,分辨率高达5000万倍,可以用来分析催化剂的各种表征特点,包括有机物的分子量、官能团以及组成结构。目前,该仪器全球仅有十台,向我们展示的这台仪器已经经过UOP自己改装,增加了模拟反应条件单元,可以更加直观地收集反应环境下的试验数据。

  在UOP的分析实验室里,负责人还向我们展示了一台核磁透视扫描电镜。该电镜放大倍率为1000万倍,全部在美国制造生产。通过这台电镜,可以非常清晰地看到催化剂的原子分布,可以用于分析催化剂原子的分布情况以及催化剂中毒或失活后的原因分析。通过对催化剂进行核磁共振分析获得切片影像数据,再通过计算机将数据进行可视化合成,最终看到原子级别的分布影像。

  高效率的配方检测能力:我们知道,在药品、化妆品、涂料、农药等产品领域,每一个产品都拥有独特的配方,这些配方都是通过一次次筛选改进后确定的。我们在陶氏化学的研发中心就看到了这样一个涂料分析实验室,通过机器人机械臂24小时进行配方测试、筛选和比对等工作,试验效率大大提高。我们看了涂抹在金属罐内壁的具有吸收声音和动能的涂料,还有同时具备易粉刷、易剥离的装饰涂料样本。这种高效率的配方筛选检测能力都是建立在机器人以及高效分析仪器基础上的。

  高速度的技术转化能力:在UOP,我们非常难得的看到了中试车间(工程放大实验室),感叹于这家技术公司高超的技术转化能力。这个面积不大的实验室包括了150多套中试装置,全部都是微反应器,反应条件完全是工厂生产的实际条件,如果条件允许,也可以直接进行工业化生产。在这个中试实验室里,研究人员每天可以收集超过10亿组分析数据,为大规模工厂生产做好充分的准备工作。

  高质量的产品生产工艺:我们参观了UOP的膜工艺实验室,这里主要展示了UOP研发的新一代气体分离膜产品及生产技术。新一代气体分离膜主要用于天然气脱H2S和杂质的净化工艺。该膜组件可以进行大规模列装,而且分离效果很好,这种膜理论使用年限是三年,但目前从客户实际使用的年限看基本都在五年以上。负责人还让我们近距离观看了膜的生产工艺,这种膜的颜色像蜂蜜,也像蜂蜜一样黏稠,通过刮刀将膜均匀地涂抹在以涤纶为主的基础材料表面,经过处理后加工成型。