日前,在国家科学技术奖励大会上,浙江大学化学工程与生物工程学院王靖岱教授团队与中石化(天津)石油化工有限公司合作开发的“持液颗粒流化床乙烯聚合反应新技术”荣获2025年度国家科技进步奖二等奖。这份沉甸甸的荣誉标志着我国聚乙烯生产技术迈上了新的台阶,它的背后则是一段跨越四十载坚守与传承的故事。
曾几何时,我国聚乙烯生产长期依赖国外专利技术许可,不仅建设成本高昂,产品种类与核心性能更是处处受制。四十年间,浙江大学化学工程与烯烃聚合课题组锚定这一关乎国计民生的基础材料,深耕乙烯聚合反应工程,推动中国聚乙烯工程技术完成从无到有、从有到优、从优到强的三级跨越,最终站上世界领先的技术高地。

消化吸收、从无到有,打破国外垄断
聚乙烯听起来有些专业,却早已渗透进生活的每一处——日常的保鲜膜、购物袋,基建用的塑料管材、电缆绝缘层,乃至医用植入材料、特种防护装备,都离不开它的身影。作为全球产量最大的合成树脂,聚乙烯的技术水平,是衡量一国石化产业核心竞争力的重要标尺。
上世纪80年代,我国聚乙烯工业尚在起步阶段,全套生产装置依赖国外引进。这些高端“洋设备”频频水土不服,频繁出现物料团聚结块、反应器爆聚等故障导致生产停车。每一次停产都会带来巨额经济损失,而其核心机理与解决方案,始终被国外企业牢牢攥在手里,没有被我们完全掌握吸收。
1988年,团队发表了第一篇论文《流化床聚乙烯生产技术中结块现象的分析》,从此揭开了对聚乙烯工程技术自主攻关的序幕。历经二十余年持续钻研与反复工程迭代,团队和中国石化一起,开发了流化床反应器冷凝强化传热技术,发明了基于声发射监控的聚烯烃流化床反应器稳定运行技术和放大设计技术,彻底攻克了聚烯烃流化床装置爆聚频发、反应器难以放大的行业难题。依托自主研发的第一代气相法聚乙烯技术,年产30万吨的气相法聚乙烯装置在天津一次投料开车成功,装置运行可靠性大幅提升,一举打破国外技术垄断,实现了国产聚乙烯技术零的突破,成为我国石化行业的标志性事件之一。凭借这一成果,团队于2016年首次斩获国家技术发明二等奖。
自主研发、从有到优,让塑料刚柔并济
解决了“有没有”的问题,“好不好”的挑战接踵而至。第一代技术虽实现了稳定生产,但产品牌号单一,超低密度聚乙烯等高端产品的制备技术仍被国外公司牢牢掌握并严密封锁,国内产业升级处处受限。为了实现产品多元化、高端化,团队接续奋斗,全力投入新一代技术的攻关。
2007年,团队突破聚乙烯流化床不能持液操作的固有观念,从侧壁喷入惰性烷烃液体,在颗粒表面覆盖液膜,利用“相似相溶”原理,增溶提浓α-烯烃、减溶阻隔氢气,营造高α-烯烃浓度、低氢气浓度、低温的环境,生成高支化长链。同时,在气相聚合区生成低支化短链。进一步,活性颗粒在两区间循环穿梭,实现支链可控调节。基于这一原创性的理论,团队开创了以产品高性能化为目标的“持液颗粒流化床乙烯聚合反应新技术”,开发出低、超低、极低密度系列高端新产品,实现了聚乙烯材料力学性能与加工性能的同步增强,使我国首次拥有原创性高性能聚乙烯工艺成套技术。
工程应用数据显示,第二代技术的物耗、能耗均低于国外引进的同规模气相法装置。目前该技术已在8套大型流化床聚乙烯装置推广应用,创造了显著的经济与社会效益,团队也凭借这一成果摘得本次国家科技进步二等奖。
迭代创新、从优到强,造出超高性能聚乙烯“特种兵”
从追赶到并跑,团队的攻关脚步从未停歇。在前两代技术解决了反应器稳定运行、多牌号产品覆盖的基础上,第三代技术向更高性能的特种材料领域发起冲击——瞄准特种防护、医用植入、超高压电缆料等高端场景,攻关高密度、超高分子量聚乙烯等前沿材料。
对常规高密度聚乙烯(HDPE)进行增强改性,是材料高性能化的核心路径。但传统改性方法多依赖添加纳米助剂,不仅生产能耗高,还会影响材料的可回收性。团队另辟蹊径,提出全新的绿色化“自增强”改性思路:通过在反应过程中生成低缠结超高分子量聚乙烯(UHMWPE),与HDPE进行分子链级的原位共混,实现通用聚乙烯刚性、韧性、强度的同步大幅提升,并据此创立环管-流化床直连乙烯聚合新工艺、浆液法多区乙烯聚合新工艺等,推动中国聚乙烯技术迈向“领跑”阶段,持续为我国石化产业高质量发展注入强劲动力。
四十载深耕不辍,三代技术迭代升级,四代科研人薪火相传。从1988年的第一篇探索性论文,到两度问鼎国家科学技术奖励,从陈甘棠教授的开山辟路,到阳永荣教授的攻坚克难,从王靖岱教授的接棒领跑,再到黄正梁、历伟、孙婧元、杨遥等青年教师们的锐意奋进,浙大化学工程与烯烃聚合课题组四十年如一日的坚守,生动践行着新时代“求是”精神的新内涵——坚持长期主义,将一件事做到极致,就是支撑国家科技进步最坚实的底气。




