鄒 璇
(三明市科技信息研究所,福建 三明 365000)
20世紀30年代,美國杜邦公司意外發明聚四氟乙烯,氟化工產業隨之興起。加入氟原子能有效提升材料的耐極端條件性能[1],對藥物、農藥、電池等產品性能升級起到顯著作用。含氟化合物機械強度高、耐腐蝕、熱氧穩定,具有優異的物理、化學和生物活性,因此,各國科學家一直致力于開發更通用、更有效的方法,將氟原子或氟烷基引入到有機分子中[2-5]。含氟材料以其優異性能被應用到航空航天、海洋船舶、電子電器、化學機械等眾多行業和領域[6-9],氟新材料技術開發已成為各行業重點研究的領域之一。受螢石資源分布等影響,全球氟化工企業逐漸將生產基地轉移到螢石儲量豐富的國家。我國氟化工產業發展至今60余年,已擁有無機氟化物、含氟聚合物、氟碳化學品及含氟精細化學品等完整的產品體系。
福建省氟新材料產業經過30多年的發展,有了一定的產業規模。在三明市三元區吉口和黃砂、明溪縣、清流縣等地先后建成以氟新材料為主要產品的經濟產業園,并各具特色,已列入福建省重點支持建設的氟新材料專業園區。經過不斷發展,三明市氟新材料產業具備良好的區位和資源優勢,高端專用含氟精細化學品產業基礎扎實,產業結構特色鮮明,形成以福建三農新材料有限公司、三明金氟化工科技有限公司、三明市海斯福化工有限責任公司、清流縣東瑩化工有限公司、三化元福新材料有限公司等為龍頭企業的含氟產品生產和研發產業群。該產業群主要從事六氟丙烯、聚四氟乙烯、五氟化碘、氟氮氣、電子級氫氟酸、全氟聚醚等含氟產品的生產和研發,在有機氟和無機氟產業鏈創新協同發展中不斷推進,有效推動當地產業轉型升級。
三明市已將氟新材料作為重點發展的產業之一,出臺“一業一策”配套措施,簽訂“一企一策”,正式出臺《三明市支持氟新材料產業加快發展政策措施》《三明市氟新材料產業“十四五”發展規劃》等政策法規,從科技項目、金融信貸、稅收獎勵等方面幫扶企業加快發展。《三明市“十四五”工業高質量發展專項規劃》提出,在高端專用電子化學品、氟特種中間體、環保型含氟表面活性劑等方面重點發展,依托三明現有的4個產業園,發揮當地企業優勢,在產品研發和技術突破上下功夫,促進產業強鏈補鏈,轉型升級氟新材料產業鏈,打造氟新材料新的綠色產業基地。在相關政策的扶持下,當地氟新材料產業結構已初顯特色。
1998年,三明市初次引進氟新材料產業,經過20多年的發展,4個產業園區氟新材料產業聚集區均已初具規模,成為省級示范基地。其中,三元黃砂新材料循環經濟產業園的代表性企業主要有福建三農、金氟化工,主要產品包括六氟丙烯、高品質聚四氟乙烯、五氟化碘、氟氮氣等;明溪氟新材料產業園的代表性企業主要有海斯福化工、海西聯合藥業,主要產品包括含氟醫藥農藥中間體、含氟表面活性劑、潤滑脂全氟聚醚基礎油與真空泵油、異氟烷、七氟烷等;清流氟新材料產業園的代表性企業主要有東瑩化工,主要產品包括二氟甲烷(R32)、五氟乙烷(R125)等第三代氟碳化學品和無水氟化氫;吉口循環經濟產業園的代表性企業主要有三化元福,主要產品包括電子級氫氟酸等。
福建三農新材料有限公司入駐三元區后,金氟化工五氟化碘及氟氮氣、安美奇高端鋁鈦硼等項目也相繼落地三明。三元黃砂新材料循環經濟產業園氟產業鏈如圖1所示,金氟化工以福建三農公司的副產物低濃度氫氟酸為原料,產出氟鈦酸鉀、氟硼酸鉀等高端無機氟產品;福建三農又以金氟化工的五氟化碘為原料,產出全氟烷基乙基丙烯酸酯;安美奇(中國)鋁業公司則以金氟化工的氟鈦酸鉀、氟硼酸鉀為原料,產出高端產品鋁鈦硼。自此,產業園形成氟新材料循環產業鏈,實現氟資源循環利用,有效提升了氟產品附加值,達到“滾雪球”效應。同時,福建三農、金氟化工、東瑩化工、海斯福化工等企業在含氟產品技術研發和生產等項目上相互配套協同發展,在產業鏈上互補互延互強,形成氟新材料產業集群,極大提升產業經濟效益[10-11],助推三明經濟發展走上快車道。

圖1 三元黃砂新材料循環經濟產業園氟產業鏈
三明市依托三明學院,掛牌成立三明市氟化工產業技術研究院,并被評為省級研發創新平臺,專門組建省級科技特派員團隊,為三明氟新材料生產企業提供支持幫助,并助其開展新工藝研究、技術攻關、成果轉化、產品升級等服務,突破了副產物氫氟酸的循環使用、全氟辛酸類(PFOA)替代品等技術瓶頸,助力企業自主技術研發,申請并授權多項知識產權專利。海斯福化工、福建三農、東瑩化工擁有的有效專利數量較多,有效專利在全市相關產業專利所占比例分別達21.2%、20.5%、20.5%。金氟化工的專利占比為15.2%,海西聯合藥業和雅鑫電子材料也擁有一定數量的有效專利。
三明市海斯福化工有限責任公司有效專利32項,其中“一種聚四氟乙烯水性乳液、聚四氟乙烯細粉及制備方法”榮獲2021年中國氟硅行業專利一等獎,解決了全氟辛酸或其鹽類給當地生態產生的污染問題[12],該專利技術已實現產業化,產品穩定銷往國內多家知名企業。
福建三農擁有有效專利31項,各項專利技術成果均應用于生產裝置上,取得了較好的經濟效益,年復合增長率達48%,為省氟新材料產業發展壯大做出了較大貢獻。福建三農還與國內知名高校院所合作,研制生產的第一單體四氟乙烯,純度已提高到99.9999%以上,在國際同類產品中處于領先地位,更為下游企業提供了高品質生產原料[10-11]。
三明屬于山區城市,以丘陵山林為主,缺少開闊平坦的地理環境,因此,在修建工業廠房、產業園區時,必須推平周圍一些山峰,導致投資建設成本高昂。
自然界的氟資源儲量有限,尤其是螢石資源不可再生,保有儲量快速縮減且面臨枯竭,當地部分企業需要外購螢石精粉才能滿足生產需求,在循環利用的技術上取得了較大發展,環境污染問題得到緩解,但生產過程中的含氟廢氣、廢水、廢渣等副產物帶走的氟尚未得到充分回收利用,造成氟資源的流失和浪費。優化螢石資源配置、含氟副產物的回收利用已成為發展氟新材料產業亟待解決的關鍵課題。
目前,三明市雖已具備氟新材料規模化生產能力,但產業鏈對接、企業差異化協同發展等規劃仍有待細化落實,同時,因園區內的整體配套設施還不夠完善,硬件基礎建設還存在較大的發展空間。三明市較難受到經濟與研發中心的直接輻射,導致難以吸引高尖端技術人才匯聚,加上園區的生活、交通、教育、醫療等配套設施不夠完善,無法長期留住技能型人才。
《〈關于消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書〉基加利修正案》(以下簡稱《修正案》)對部分HFCs明確管控,加上氟新材料產業技術門檻高,發展氟新材料產業會占用生態空間和環境容量,因此優選嚴選準入項目,促進產業綠色升級,將給當地氟新材料發展帶來挑戰。三明市氟新材料產業目前只提供產業鏈前端產品,缺乏面向終端使用產品的企業,終端產品存在短板,亟待加快提升該產業生產工藝和高端產品的科技創新能力,擺脫“卡脖子”技術受制于人的困境,突破終端產品開發難關。
一方面,相關部門建立有效的氟新材料行業準入和退出機制,在備案、規劃、土地、安評、環評等環節加強管理和審核,嚴格審批項目質量,淘汰低水平重復建設,培育并完善氟新材料園區產業鏈,鼓勵發展清潔、安全、可持續發展的生產工藝和項目。另一方面,要強化產業規劃引導,加強對產業發展的宏觀引導和統籌規劃,針對高技術、低能耗、環保型項目,在稅收優惠、土地審批、金融信貸、項目補助、房租減免等方面給予更多扶持,推進氟新材料產業鏈向高端產品研發和應用研究發展,不斷實現含氟產品轉型升級,將資源優勢有效轉為產品優勢。
一是螢石選礦企業要鼓勵產、學、研相結合,循環利用選礦產生的廢水、廢渣,積極推廣尾礦渣的綜合利用,擴大產品應用領域。實行資源配置,采取有效措施,加大生產限制和國外需求環節管理的力度,積極推進無水氟化氫相關產業結構調整,促進產業技術升級,提升產品優勢。二是加大科研投入,持續改進,不斷創新,開發新型、高效、安全、節能、可工業化的含氟電子特氣制備技術、純化技術和分析檢測技術。三是以市場需求為導向,調整和優化傳統醫藥/農藥中間體的產品結構,重點研發附加值高、經濟效益好、綠色環保的含氟醫藥/農藥中間體。四是在節能降耗上下功夫,對生產過程中產生的含氟副產物和余熱進行循環利用,開發含氟中間體低污染、低能耗、高附加值、本質安全的生產工藝。
政府、高校和企業要通過多渠道積累、充實高端人才庫、技術庫和智力庫。一是政府相關部門根據企業的具體需求,滾動更新地方緊缺急需的專業技術人才目錄,給予相應補助以吸引人才。二是大力支持氟新材料企校合作,根據企業需求,協調在三明高校設置相關專業,定向培養、輸送高技能人才。三是選派優秀的企業技術人員進修深造和知識培訓,規范和加強企業專業技術人才技能知識培訓和學歷教育管理,進一步提高企業專業技術隊伍的整體素質和專業能力,著力培養和留住高端人才。四是改善產業園區的生活、交通、教育、醫療等配套設施條件,聚集產業、生態、生活、教育、醫療等資源,吸引和留住更多人才。
由于我國HFCs主流品種均被《修正案》列為受控物質,生態環境部已組織對國內生產HFCs企業開展生產和財務等方面核查,在削減HFCs存量的同時,要發揮含氫氯氟烴(HCFCs)這一替代品的作用。同時,在制定削減過渡政策時,應按照總量控制原則,即滿足HFCs二氧化碳當量實現削減目標,又能根據HFCs替代品發展情況差異化削減HFCs。政府采購應優先選擇安全、健康、清潔的HFCs替代品,同時,企業應加快具有自主知識產權的低GWP值(全球變暖潛能值)氟碳化學品的研發和產業化進程,發展高端、專用、國內緊缺的第四代氟碳化學品,扎實開展產品技術改造和結構調整,提升產品品質。
經過不斷的發展和進步,三明市氟新材料產業已具備較為扎實的發展基礎。由于注重產業鏈由低端向中高端發展,現有企業如福建三農的PTFE、海斯福化工的含氟精細化學品、海西聯合藥業的吸入式麻醉劑等都很有影響,企業都握有一定話語權,但在高端產品的開發與應用等關鍵技術上,仍然滯后于國際國內領先企業,高端應用市場大部分被跨國公司壟斷。今后氟新材料企業應加大對高附加值和高質量的關鍵技術研究力度,充分發掘下游應用,解決氟新材料的合成與應用上的難題,協調產業發展與生態環境相適應,提高資源利用率,促進氟新材料產業群在三明市可持續發展。