聚焦行业技术难点  热议未来发展趋势
——透过“Achema 2009”展会看世界化学工业
中国化工信息中心教授级高级工程师  朱曾惠
　　2009年5月11～15日，由德国德西玛化学工程与生物技术协会主办的第29届国际化学工程、环境保护和生
物技术展览会及学术会议（Achema 2009）在德国法兰克福举行，来自50个国家的约4000家厂商参展，100多个
国家的18万人与会。会前主办方曾先后举行多次新闻发布会，陆续发表了21篇《趋势报告》（Trend Report），
对世界化学工业的新产品、新工艺及发展趋势和现存问题进行综合分析，共涉及21个领域，现摘编其中的12篇
报告以映照国内化学工业的发展与变革。
    A. 化工厂战略：探求卓越的运营模式
　　1．大型装置：规模经济的优势；
　　2．原料：● 开拓多样化的原料途径
　　　  　　 ● 从自然界找寻替代性资源
　　3．利用高效信息技术提高工艺生产效率。
　　全球营销网络模式和产品价格上涨压力在化学和制药工业日益显现，生产商必须在确保产品质量的前提下提
高销售速率。在能源价格高涨和资源利用效率不断提高的形势下，化工厂设计需对上述因素加以考虑。

    B. 工艺过程强化和能源效率：即将发生巨大变革
　　1．能源效率如同一口“油井”；
    2．“新工艺过程窗口研究系列”（Novel Process Windows Research Cluster）；
　　3．供应商大胆尝试微处理（microprocess）技术。
    打破传统模式是持续提升加工工业生产效率的必然选择，并用彻底改变取代逐步演变。囊括全部新工艺设计
的工艺过程强化将引领变革浪潮，并实现在改进和创新产品特征的同时降低固定成本（投资）和可变成本（收率
和能耗）。过程强化与微处理技术在能源开发、改善原料质量和产品质量方面做出了巨大贡献，此外，提高工艺
安全性是微处理技术的另一主要优势。
任何问题请联系zhuliangwei@cheminfo.gov.cn

    C. 工艺过程自动化：着眼于工艺效率（process efficiency）
　　1．工艺自动化产业前景；
　　2．自动化提升工艺效率：
　　● 改进工艺的途径
　　● 元部件集成增加了工作负荷
　　● 自动化工艺的热点——无线技术
　　● 整体网络建设
　　3．以逐步提升自动化水平为目标。
    近年，受提升生产效率压力影响，自动化技术供应商日益受到化工领域客户的青睐。同时，自动化工业涌现
出无线电数据传输、网络和资产管理系统等一系列信息技术，而将这些技术完全整合则是自动化工业面临的最大
挑战。

    D. 可再生初级产品：条条道路通罗马
　　1．第一代生物燃料工厂是新产品的起始点；
　　● 拓宽第一代生物燃料工厂的产品范围
　　● 生物乙醇作为化学平台
　  ● 第二代生物燃料
　　● 生物质合成燃油（BTL）：不仅仅是为了获取燃料
　　2．木质纤维素的应用为新型原料开发开辟了新的途径；
　　3．下一步工作：
　　● 建设集成式生物炼厂
　　● 建设木质纤维素炼厂，减少与食品生产间的竞争。
　　气候变化和有限的化石资源不仅影响着未来的能源供应，企业也将不断探寻可再生替代资源以保证生产原料
的持续供应。未来车用生物燃料比例主要取决于生产条件，即是否能显著增加化学工业的可再生原料比例（目前
为10%～12%）。总之，我们可以断定多种途径可以解决能源短缺问题，但当前面临的挑战是如何在能源升级或原
料供应方面最大程度的提高生物质利用比例和能源效率。同时，生物资源利用的相互联合可提高企业效益，例如
纤维素加工中的半纤维素部分也是一种重要的生物原料。

    E. 工业气体：不断改进空分技术以提高氧气和氮气产率
　　1．工业气体对于从钢厂到食品加工等多领域的生产均是必不可少的；
　　2．工艺过程及装置的持续发展使工业气体产能提高、成本降低；
　　● 液化天然气（LNG）：满足氮气的旺盛需求
　　● 气化：满足氧气需求
　　● 含氧燃料燃烧：又一种氧气推进器
　　3．最新发展集中于膜技术：
　　● 高温空气分离
　　● 陶瓷自热回收工艺（CAR）
　　● 通过膜和分子筛进行非深冷空气分离
　　● 改进膜基空气分离
　　● 改进吸附系统
　　● 进一步改进深冷空气分离。
　　氧气、氮气、二氧化碳、氢气等工业气体在化学品生产中广泛应用，此外，还用于钢铁、金属加工、化学制
药以及汽车发动机、电子设备、太阳能电池、玻璃和食品等加工工业。2008年世界工业气体市值约520亿美元，
前十位生产商约占据90%的市场份额。

    F. 工业生物技术：微生物引发生产革命
　　1．“可持续性”概念认知水平的提高推动了工业生物技术的发展；
　　2．酶、蛋白质和多肽的应用提高了能源效率，并使食品工业发生革命；
　　3．遗传工程也将进一步推动生物技术的发展；
　　在许多工业领域生物技术工艺已经成为全部生产过程的固有部分，并在诸如制药、食品制造、化学工业或能
源等多个领域与常规工艺同效。未来工业生物技术市场空间广阔，预计约在500亿～600亿欧元。近年乙醇生产
给工业生物技术发展以强大的推动力，而生物聚合物产量也在快速增长。随着生物技术的不断推广和成熟，未来
它将在食品加工、化妆品和个人消费品等领域大有所为。

    G. 选择性分离技术：适合新型合成路线
　　1．天然材料显示出巨大的市场潜势；
　　2．分离课题同时提出了进一步开发的制约因素；
　　3．开发新的平台技术：
　　● 生物活性蛋白质和多肽提纯的新平台技术
　　● 解决分离植物提取物的技术问题
　　4．分离是影响生产成本的主要因素。
　　从微生物、植物和动物产品中提取原料和活性物质是当前生物技术的研发热点，但是从复杂的混合物中完全
分离和纯化活性物质仍存在许多问题，需根据所要提取的物质进行设计，这也是开拓可再生资源材料和需要生物
技术的关键。为了加快新型先进分离技术的开发进程，要求生物工艺、热力学和化学等领域通力协作。然而，当
理论研究与工程技术开发均在各自领域取得突破，则可以实现从发酵到纯化预处理的全过程设计，从而整个工艺
过程最优化将得以实现。

    H. 供应链管理：应对成本上涨
　　1．物流是一个决定性的竞争性因素；
　　2．欧洲化学工业面临销售成本的大幅提高：
　　● 销售成本上涨
　　● 货物协调联运以其降低运输成本
　　● 物流和信息流的管理
　　3．用户通过合作性供应链管理战略（SCM）获益：
　　● 重点集中于消费者的个性化需求
　　● 合作战略
　　当前世界正处于金融和经济危机之中，化学工业面临结构、经济和社会的变革，原料价格上涨、市场剧烈波
动、消费全球化重组等一系列挑战迫使化工运营商不得不削减生产成本，而加强物流运作则可以减轻成本压力，
同时改善供应链管理可在企业陷入经济困境前识别、诊断和帮助其解决难题。供应链策略的主要目标是缩短生产
周期、提高效率和产品质量，也可指导企业在行情不稳时采取有效的措施。

    I. 化工厂的设计和建设：必将重新洗牌
　　1．大型项目数量增长将持续到2012或2014年；
　　2．新战略实施以适应系统部件和工程服务等成本的上涨；
　　3．风险将在客户和工程服务供应商之间重新分配；
　  4．景气周期过后市场将发生重组。
    近年化学工厂设计和建设工业竞争模式发生了巨大变化，而当前的金融危机并没有对这种巨大变化产生影
响。工厂设计和建设工业的繁荣使得投资方、工程设计方、承包商和供应商各方的责任分配更加明确，风险不在
仅凭一个单方协议合约而解决。根据市场需求化学工业需要新型工厂设计理念，而工程公司则需拥有更多的技术
创新能力。

　　J. 工艺过程用水：提高产量和能源效率
　　1．纯化技术不断升级：
　  ● 正确评价水的质量等级
　　● 合理的自动化水平
　　● 培训操作员以提高系统的可操作性
　　2．高级自动化技术；
　　3．提高水处理技术的能源效率。
　　水是人类宝贵的自然资源，其质量和实用性在投资决策中发挥着重要作用。在工艺开发过程中优化水的供应
战略，可以达到提高生产效率和改善产品质量的目的，制药工业尤为如此。此外，在系统设计阶段要充分考虑水
质要求，在制药、液体注射、光学、集成电路、太阳能技术、医学研究、化学分析、蒸汽发生器给水等领域超纯
水显得格外重要。
    
　　K. 食品加工技术：安全性是食品工业的首要问题
　　1．智能包装可延长食品的保存限期；
　　2．无线电频率识别使得通过食物链跟踪产品变得更容易；
　　● 传感器监测包装是否具有预期功能
    ● 无线电频率识别（RFID， Radio Frequency Identifi cation）直接将商品与相关信息相联结，可以利
用无线RFID通过食物链来跟踪产品，预计2010年将有50%的物质应用该技术。
　　3．加强清洁设计。
    ● 用RFID监测工艺清洁性
　  ● 表面处理可提升产品卫生安全
　　近年来，食品工业中一系列不安全事件动摇了消费者的信心，当前提供安全的高质量食品已成为生产者的首
要任务，包装技术、无线RFID和卫生设计均是保证食品质量和安全的重要因素。

    L. 高效能源驱动系统：努力提高能源效率
　　1．电力驱动系统具有巨大节能潜力；
　　2．电子控测可以降低CO2排放；
　　3．企业需正确评价自身的能源效率，并将提高能效视为公司理念的一部分
　　随着能源开发和环境保护意识的不断增加，电力驱动工业将成为未来商业的重要分支。始于2002年的连续6
年的扩张，期间世界电力驱动工业营业额年均增速为4.1%，2008年达到107亿欧元。自动化对工艺技术的不断
升级发挥着重要作用，而电力驱动则是主要因素。

    目前面对经济危机和气候变暖、能源和健康安全等挑战，不断的研发和创新是全球经济走强和社会稳定发展
的有效措施。生物经济知识也将成为其中的一部分：新疗法、生物材料、生物燃料和正在开发的高效工艺将为社
会经济的可持续发展作出重要贡献。世界各国需要在研发和创新领域以及政策上协作、沟通，以有效应对种种挑
战。
　　本文编译自www.achema.de