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看德、美、日化企创新如何发力

      创新关系着行业未来的发展方向,也关系着一个企业到底能走多远。发达国家跨国化企在创新方面的成果和动向一直广受业界关注。为此,中国石油和化学工业联合会会长李寿生一年来亲自率团考察了包括赢创、巴斯夫、科思创、科莱恩、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在内的德国、美国和日本三个国家的著名化企,在创新方面的现状和趋势,并将其了解、观察和分析的这些公司在创新发展方面的战略、理念、特点等汇总在《德美日跨国公司创新发展考察报告》一文中。本版根据这篇报告进行精编,对德美日化企的创新战略和创新聚焦的重点加以介绍,以飨读者。

  德国、美国、日本石化企业都将创新发展重点放在对未来需求的预测上。通过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,按照行业未来的发展趋势,结合企业自己的技术优势,加紧培育未来能够独领风骚的技术制高点,努力形成具有核心竞争力的新的经济增长点。

  德美日化企在创新发展的战略和理念上,在追求未来的优势中,呈现出五个重点方向和特色。

  奋力抢占未来技术制高点

  德美日化企非常注重对引领行业发展方向的技术创新上的投入。这些企业按照未来需求的预测,集中精力加紧研究一批新的经济增长点技术,抢占未来技术制高点,以赢得未来的竞争优势。他们聚焦的课题主要有甲烷制乙烯技术、人工光合成技术和CO2利用新技术。

  美国公司目前非常注重甲烷制乙烯技术的开发。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对全球化学工业发展的格局带来重大影响。2015年美国巴西石化公司投资1500万美元,建设的产能为1吨/天的小试装置成功投产,标志着世界首套甲烷氧化耦联(OCM)直接制乙烯技术取得成功。目前该公司正在进行14万吨/年中试和40万吨/年的工业装置试车。与传统石脑油裂解制乙烯相比,甲烷制乙烯不仅成本低、温室气体排放少,除了节能,经济价值高外,乙烯还可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。该项技术的突破,对石化行业具有颠覆意义。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。据了解,目前,美国天然气价格仅为3.2~3.5美元/百万英热单位(按现在汇率计,每立方米天然气约合0.78~0.85元人民币),这项技术的突破,将给全球乙烯的生产带来新的颠覆和希望。

  日本企业看重人工光合成技术的开发。目前日本政府已投入145亿日元,计划10年内,采用光分解和分子筛技术,从水中分解出H2和O2,再以CO2和H2为原料,在催化剂作用下合成乙烯、丙烯和甲醇。该课题正由三菱化学和东京大学等单位联合开发,目标是光转化率达到10%,目前已达到3%。三菱化学相关负责人表示,太阳能分解水技术将成为化学工业技术的又一尖端突破,为化工原料制造开创又一个新纪元。

  德国化企的CO2综合利用技术同样意义重大。全球气候变暖,不少人把罪名强加在CO2头上。无论证据是否准确,研究人员认为CO2是一种被人误解、误判的资源,对其充分利用成为跨国石化企业的研究热点。据科思创董事长唐纳德介绍,该公司目前正在酝酿两大技术的突破:一是CO2利用技术,现已有一套利用CO2生产多元醇的小规模中试装置;二是利用CO2作为软泡聚氨酯的发泡剂。此外,科莱恩和赢创也在合作进行相似的技术开发,即利用CO2和H2生产甲烷,由科莱恩负责提供新型触媒,赢创负责工艺开发,现已有一套中试装置在运行。

  完美契合终端市场需要

  陶氏化学CEO利伟诚曾评价中国石油和化学工业是一个基础原材料工业,离终端市场太远。通过这次考察,考察团亲身感受到德美日化企开拓终端市场的能力,也切身感受到了差距。在德美日化企看来,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。

  亨斯迈是一家高端化学品国际制造企业,共有聚氨酯、专用化学品、先进材料、纺织印染和色素与添加剂五大业务板块,获得专利技术4500余件。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。

  巴斯夫建厂150年来始终依靠创新发展,创新是巴斯夫发展成功的唯一动力。巴斯夫的研发人员占全体员工的十分之一,虽然每年研发投入20亿欧元,但是产品销售收入达100亿欧元。巴斯夫的创新主要集中在三大技术平台:一是化工工艺及化学工程研发平台(重点在德国),

  二是先进化工材料研发平台(重点在中国上海),三是生物、农业化学研发平台(重点在美国)。近年来,巴斯夫研发的契合终端市场需要的产品有:为新型跑鞋开发的超弹性聚氨酯泡沫、用于生产高效杀菌剂的全新酰胺类杀菌剂、适应环保新要求的汽车尾气全新四元转化催化剂、用于电动汽车电池的高性能锂离子电池正极材料、L-薄荷醇三步合成法新工艺。

  陶氏每年研发投入16亿美元,全球研发人员达5.6万。该公司的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配有全球少有的、极其先进的5000万倍电子显微镜和C13核磁共振扫描仪等设备。他们先进的研发理念、研发手段、研发队伍都给考察团留下了深刻的印象,特别是对终端市场产品的追求。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,功能各异、特色鲜明。

  三菱化学在终端产品开发中,不断创新超前的产品。在化工新材料、化学制药两大领域都保持较好的竞争优势。在化学广场展厅,考察团看到其在LED技术、生物基塑料技术以及碳纤维材料、汽车轻量化材料、电子化学品材料、食品包装材料等领域,都研发出一大批有质量、有特色、有水平的终端市场产品。

  为人类创造更舒适生活

  德美日化企认为,石油和化学工业发展的根本目的是让人类生活更精彩,为人类创造更舒适的生活。

  三井化学提出,石油和化学工业生产的优质安全化学品无处不在:食品包装、农业、汽车轻量化、健康管理、清洁环境、建筑材料等,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。他们倡导:从一个化学反应开始,从一个小颗粒开始,从一个小薄膜开始,用化学表达感觉。

  三井化学研发的产品让人眼花缭乱,渗透到终端市场的方方面面。譬如,功能材料研究所开发了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,他们研发了保鲜膜、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,开发出多种多样的无纺布;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”新型眼镜等。

  科思创是从拜耳公司分立出来的一个新型化工材料专业公司。该公司董事长表示,科思创从拜耳分离出来,就是要成为一个世界级化工新材料公司。科思创新材料研发重点主要集中在四大领域:食品保鲜包装材料、绝热绝冷保温材料、汽车轻量化材料和专用电子化学品材料。科思创仅食品保鲜包装材料,每年销售额就达近百亿欧元。中国有13亿人口,如果能在食品包装材料上取得优势,每年的销售额将会是欧洲的几十倍。舒适生活是一个十分庞大且追求无止境的巨大市场。

  此外,德美日化企还有一个产业结构上的显著特点,即把创新发展的重点和制高点都放在医疗、保健和生命科学领域。

  高度重视新能源汽车业务

  2016年是电动汽车发展标志性的一年,从这一年起,很多重要的国内外企业纷纷向电动汽车转型,力度之大超出了很多人的预期。

  表现之一:2016年,很多国家纷纷发布禁售传统燃油车的时间表。挪威和荷兰率先宣布到2025年禁售传统燃油车;德国宣布到2030年、法国宣布到2040年、英国宣布到2040年禁止销售传统柴油车和汽油车,印度也宣布2030年淘汰全部汽油车和柴油车。值得一提的是德国,作为全球最有实力的燃油车生产国家,其内阁在2016年11月提议,在2030年禁售传统燃油车,引起全球业界的轰动。

  表现之二:国际汽车巨头及零部件公司集体快速转向新能源汽车。沃尔沃到2019年每辆汽车上都将装上电池;林肯、捷豹、路虎旗下的所有车型全部进入电动化;大众到2025年出台30款新能源汽车,最近在德国的车展上更是宣布,到2025年新能源汽车销量将达到200万~300万辆;宝马将在中国提供包括纯电动、插电式和混合动力汽车在内的5个系列9款新能源汽车;通用汽车到2020年将在中国市场推出10余款新能源汽车;丰田计划到2020年建成并完善纯电动汽车的生产体系;福特汽车到2020年将有13款新能源汽车面市;奔驰将在2022年前全部停产停售传统燃油车,未来只提供混合动力和纯电动版的汽车,再增加50个全新的电动汽车车型。

  表现之三:资本市场看好自动驾驶和共享汽车。摩根士丹利最近发布的报告显示,如果谷歌旗下的自动驾驶公司Waymo分拆,后者的估值将达到700亿美元甚至更高。目前美国共享汽车优步市值500亿~700亿美元,福特汽车市值440亿美元,通用汽车市值500亿美元,特斯拉市值约500亿美元。由于Waymo公司代表了汽车产业的未来,使之市值最高。

  表现之四:资深的分析师和专家、学者的判断和忠告。麦肯锡的资深合伙人理查德·福斯特在接受采访时表示,汽车产业进入了创造性破坏时期,守成者将面临巨大的挑战。

  汽车工业一直被看作一个系统复杂的产业,有人认为竞争者很难有机会颠覆该产业。理查德认为,这种说法100年前也许还说得通,而今天,传统车企拥有的庞大人员体系和资本结构已经不再是优势,反而是企业转型的障碍。利益格局让传统企业缺乏冒险探索新领域的勇气,这可能让传统企业裹足不前,陷入被颠覆的危机中。

  斯坦福大学经济学家托尼·希巴,2017年4月发表的《反思交通运输2020-2030年》研究报告预测,未来若干年将是电动汽车的爆发年。

  从成本曲线看,到2025年所有新车都将是电动汽车,凡是靠轮子行驶的机械都是电动的,因为其运行费用只有燃油机械的1/10,届时,世界上将不再有汽油和柴油轿车、大巴和卡车的出售。他还说:“一旦数据证实人类驾驶汽车有多么的危险,城市内将禁止人来驾驶汽车,人们将集体转向自动驾驶的电动汽车,现有的车辆将会大量闲置,石油价格会一落千丈。下一代轿车将是装在轮子上的电脑。”

  当前,中国也把禁售燃油车提上了议事日程。我认为,具体时间不是最主要的,重点是我们必须要看清楚为什么政府要伸出一只“有形的手”来干预市场,而且力度如此之大,到了不允许销售的程度。政府应该十分清楚,如果这样执行,将会造成大量资产损失、破坏就业岗位,产业链也会造成巨大震动。难道仅仅是为了把燃油改成电?或者仅仅是解决环境问题?如果我们没有对实施这一政策的原因完全搞清楚,将会给将来留下后遗症。

  电动汽车的下一步发展将是无人驾驶。电动汽车的地位如此之高,是因为他将带动后续的经济、社会、能源、交通、出行方式的系统性重大变化,实质上就是第三次工业革命的核心。能源要由石油时代逐步转化为新能源时代,而中间的一个核心载体就是电动汽车,和他相衔接的是新能源、智能单元、智能交通、智慧城市、分享式出行等。

  研发目标和手段紧密结合

  为了拥有持续的核心竞争力,跨国化企都斥巨资建立研发能力超强的研发中心,把先进的研发目标同先进的研发手段紧密结合,把研发平台同互联网、大数据紧密融合,呈现出一个研发高效、高速、高成果的新局面。其中,高强度的数据采集手段、高水平的样本分析设备、高效率的微反应技术、高速度的技术转化能力最为抢镜。

  在陶氏化学高通量实验室,考察团看到在机器人机械臂的协助下,

  科研人员可以在短时间内完成大量化学实验,大大提高了试验效率和安全系数。一些药剂配制、测量称重、结构分析等操作可全部由机器人完成,而科研人员则集中时间和精力进行技术分析与结果研究。

  陶氏化学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。据该研发中心负责人介绍,该中心有专门的机器人部门,与各实验室沟通合作,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。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,包括有机物的相对分子质量、官能团以及组成结构。目前,该仪器全球仅10台。UOP对这台仪器进行改装后,增加了模拟反应条件单元,能更加直观地收集、反应环境下的试验数据。

  UOP中试车间具有高超的技术转化能力。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。

  UOP膜工艺实验室研发的新一代气体分离膜产品及生产技术,其膜组件可以大规模列装,且分离效果很好,理论使用年限3年,而实际使用年限在5年以上。

  微型反应设备和技术是跨国化企领先的一个重要领域。德国弗劳恩霍夫化学所生产的微型化工反应器,从各类不同类型的反应器设计到工艺制作、从化学刻蚀工艺到激光焊接技术、从催化剂印刷技术到尖端的高压密封工艺,设计出一套套低成本,不同压力、不同工艺要求的微型反应设备。他们将这些微型反应器同计算机软件开发紧密结合成一体,不仅大大降低了研究成本,加快了化学反应效率,还从整体上大大提升了化学反应的可靠性和优化方案的选择性。(中国石油和化学工业联合会会长 李寿生)



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