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微观筛孔藏玄机 分子筛如何撬动万亿级化工产业

2026-06-17 22:03:18 [娱趣] 来源:DooPrime德璞资本官网

新材料产业关乎日常民生,微观万亿也是筛孔筛何支撑国家高质量发展、筑牢高端制造根基的藏玄关键一环。催化材料作为化工产业的机分级化“工业芯片”,是撬动决定化学反应效率与方向的“加速器”与“导航员”,其中分子筛催化剂更是工产核心中的核心。

系列报道《蹲点全国重点实验室》,微观万亿今天走进绿色化工与工业催化全国重点实验室,筛孔筛何解码分子筛如何撬动万亿级化工产业,藏玄见证基础研究如何转化为新质生产力的机分级化国家样本。

微观筛孔藏玄机 探秘分子筛核心科技

总台央视记者 宋文瑾:一个碳纤维做的撬动羽毛球拍,轻便但性能好,工产我身上穿的微观万亿是一件防晒衣,轻薄而且透气,筛孔筛何我们生活中衣食住行各方面的藏玄产品材料在不断升级,还涌现出了许多新材料,而这一切都离不开优质的化工原料,所以今天我们就带大家解码一位在化工原料制备中“低调”但是关键的“角色”——分子筛催化剂。

其实,分子筛催化剂的应用无处不在:小到衣食住行日常用品,大到风电叶片、轨道交通、航空航天……各行各业高性能材料的研发制造都依赖高纯度化工原料支撑,而炼制这些优质原料的“核心密码”就是分子筛催化剂。

总台央视记者 宋文瑾:今天就让我们把视角缩小,探索奇妙的微观世界。分子筛催化剂,顾名思义,它们就像是给分子量身打造的一个个精密小筛子。内部布满了孔道,凭借这些大小不一的孔洞,只放行适配的分子顺畅通过,让它们发生化学反应,最终转化成我们需要的物质材料。

凭借特别的筛分分子本领,分子筛催化剂能大幅提升原料转化率和纯度。但早年,分子筛核心技术被海外把控,不但价格高、断供风险还大,而如今,这一局面正在被我国自主研发的技术改写。

绿色化工与工业催化全国重点实验室副主任 王振东:这台就是我们制备分子筛需要用到的关键设备,为分子筛晶体的生长提供了高温高压的反应环境,它就相当于我们生活中用的高压锅,48个高压锅放在一块,可以高通量地制备分子筛,这个就是我们的分子筛。

总台央视记者 宋文瑾:看上去像粉末一样,像面粉一样。

绿色化工与工业催化全国重点实验室副主任 王振东:是的,视觉上看就是这个样子,但实际上它是有非常渊博的微观结构的。这里面有大大小小的孔,就像筛子一样,可以实现分子的筛分,拿到我们想要的分子。

初步合成的分子筛还要接纳一连串精密 “体检”,确认内部孔道达标。X射线衍射仪就像微观X光机,用来检查孔道情况;不过,要想看清原子级细节,还要依托上海光源这样的“超级显微镜”。

总台央视记者 宋文瑾:这里面真的是非常震撼,这个超大的环形是一个长达四百多米的环形加速器,电子束就在里面以接近光的速度飞行,同步辐射装置发射出来的光,强度是平常X光的百亿倍甚至千亿倍。

中石化(上海)石油化工研究院有限公司表征分析部主任 刘俊彦:高强度的X光是从那个位置引入到实验室,打到样品上面之后,我们的检测器就可以检测到分子筛的微观结构,我们可以针对一些在动态反应过程中分子筛结构的变化,捕捉到非常准确的信息。

依托这些顶尖设备,经过数十年的攻关,实验室先后研发出SCM-14、SCM-15等多款拥有自主知识产权的全新分子筛结构,获得国际分子筛协会授予的唯一结构代码,实现了我国工业企业在新结构分子筛合成领域“零的突破”。

从尝试台到化工厂 催化技术赋能产业升级

在实验室的微观世界里,记者解锁了分子筛催化剂的硬核科技。但一项核心技术,从实验室里的“克级样品”到工厂里的“万吨级产能”,中间隔着“放大效应”这道关键关卡——实验室里完美的反应条件,在工业装置中可能因为温度、压力的细微波动而完全失效。

科研团队不仅要攻克“从0到1”的基础研究难题,更要打通“从1到100”的产业化转化通道。一起走进生产一线,见证国产分子筛催化剂如何从科研成果变为产业升级的“核心动力”。

胜利研制出分子筛是第一步,要让它真正服务于工业生产,必须先攻克规模化应用这一难题。实验室建起全套模拟生产线,就像催化剂的 “实战考场”,完整还原工厂生产环境,提前测试它的性能、耐用度,为正式投产铺平道路。

中石化(上海)石油化工研究院有限公司首席专家 刘文杰:重点实验室不光是实验室,实际上还是面向工业应用的,整个过程我们有催化剂的开发以及我们工艺设备的一些专家,通过放大,然后到工业化,这样很快能够实现目标。

在打磨量产技术的同时,绿色低碳始终贯穿研发全程。团队不断调整技术、优化生产流程,从源头减少废料与能耗,一改过去化工生产高花费、高污染的旧模式。

中石化(上海)石油化工研究院有限公司首席专家 刘文杰:在催化剂材料上,在制备过程中尽量地减少废水的排放以及废物的排放。一个是从源头上,第二个从过程上。从实验室到放大到最后的产业化,实现全过程的绿色化开发。

经过多重打磨,国产分子筛催化剂顺畅走出实验室,落地国内多个大型化工生产一线,为传统化工产业绿色转型、提质增效提供了核心技术支撑。

安庆石化采用国产新型分子筛催化剂高效生产乙苯,并进一步生产出了满足高端新材料要求的高纯度苯乙烯,整个过程不但高效,还降低了碳排放。这种原料用途极广,汽车配件、家电外壳、保温建材、医用用品都离不开它。

中国石化安庆石化公司副总经理 周洪波:依托这款新型催化剂的胜利开发应用,苯乙烯产能足、品质稳、质量高,安庆市高新区已经吸引聚集了12家配套企业落户,实现了苯乙烯原料100%就地转化,下游产出的各类终端产品又进一步助力安徽省的汽车、家电、高端建材等重点产业发展,胜利打造出上下游联动、闭环协同发展的完整产业链条。

据测算,每万吨高端分子筛催化剂可带动下游超过1000亿元的化工产业产值。目前,国产分子筛催化剂已在大庆、齐鲁、扬子等国内30余家大型石化企业获得应用,高端产品市场拥有率从不足10%提升至60%以上,每年可为行业节约进口成本超百亿元,有力保障了我国化工产业链供应链的自主可控。

数字赋能与未来展望:打造绿色高端化工新生态

随着人工智能、大数据、数字孪生等技术的飞速发展,上海的一家全国重点实验室正在加速构建“智能催化”研发体系,推动催化技术向精准化、绿色化、智能化方向迈进,为我国化工产业的高质量发展注入新动能。

走进实验室智能化研发车间,全程无人值守的自动化设备井然运行,从原料配比、反应合成到产品检测,所有环节都由机器人精准完成。AI技术的引进,更是彻底颠覆了传统“试错式”的研发模式。

中石化(上海)石油化工研究院有限公司专家 袁志庆:我们分子筛的领域也慢慢应用到了AI技术。以前我们开发一个分子筛,做出我们想要的这种性质的分子筛大概要一年的时间,现在我们甚至可能一个月都不用,大大节约了科研人员的宝贵时间。

智能研发体系不仅实现了研发效率的指数级提升,还能稳定把控每一批产品的品质,让新材料的更新迭代速度大幅加快。

从精细研发到实战检验再到全面投产,一颗小小的分子筛催化剂见证着国内化工产业的进阶之路。绿色化工与工业催化全国重点实验室用一项项关键核心技术突破,构建起从基础研究到工程应用的完整创新体系,为国内化工绿色转型注入强劲动力,更为全球催化领域的发展贡献了中国智慧。

(总台央视记者 朱江 张伟 宋文瑾 唐志坚 盛瑾瑜)

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