化工領域技術轉移的難點與對策

1、精品資料推薦化工領域技術轉移的難點與對策朱彥龍200237)摘要： 化工行業(yè)是我國的支柱行業(yè)，化工領域技術研發(fā)有其特殊性和復雜性，文章對化工領域的技術研發(fā)以及轉移過程中存在的難點進行了分析，并提出了對策建議。關鍵詞： 技術轉移 技術創(chuàng)新化工 對策建議各種新產品、 新工藝和新技術， 在它們實現工業(yè)化之前， 大都是從實驗室研究開始并以實驗室研究成果的形式出現的。 但是由于物料處理量的大小懸殊， 化學實驗室和化工生產之間的差別很大，實驗室成果不能全面反映工業(yè)生產的實際情況。因為實驗室研究是在理想條件下， 小規(guī)模、 有限運行時間內完成的， 研究主要涉及以下 方面：(1) 制造方法研究；(2) 制造條件

2、研究；(3) 物料平衡、能量平衡和生產成本的估算；(4) 原料質量和產品質量研究；(5) 產品用途及應用產品質量的研究等。但是， 實驗室研究設備的容量很小， 很難對大型工業(yè)設備中必然出現的許多工程因素 ( 如 傳熱、傳質、流動與混合等) 作充分考察。實驗室裝置一般為間歇操作， 而生產裝置多數為包括若干分離步驟在內的連續(xù)操作。 關 于連續(xù)化以后可能出現的工藝技術問題，以及整個生產流程中各工藝步驟之間的配合問題，在實驗室研究中無法得知。實驗室研究一般不考慮物料返回利用的問題，而化工生產則必須考慮未反應物料的循環(huán)。 由于物料循環(huán)對工藝過程帶來的影響， 以及由此而引起的雜質積累對工藝過程和產品質量的作

3、用，在實驗室研究中無法了解。由實驗室得到的產物樣品， 往往是在精密控制反應條件、 采用純凈物料及嚴格配比的條件下制備的； 而工業(yè)生產中的原料純度和操作條件的控制， 都很難達到實驗室的水平， 因此最終產品的產率、質量和性能，不能以實驗室提供的樣品為標準。實驗室研究由于受到設備材質、 功能等方面條件的限制， 操作參數往往只能在有限的范圍內改變，在實驗室條件下確定的操作條件，未必能作為工業(yè)裝置的最佳工藝條件。實驗室研究一般不考慮設備腐蝕對生產和產品帶來的影響， 而生產設備則必須考慮材料 腐蝕及防腐問題。此外， 化工生產還必須考慮原材料的品級和供應渠道； 產品的質量及市場銷售； 副產物回收及綜合利用；

4、能源供應及消耗定額；三廢治理及環(huán)境保護等技術經濟問題。因此， 化學實驗室研究成果直接進行技術轉移是不可能的。 在實驗室研究完成后； 還必須對研究成果進行多種形式的研究和反復論證， 深入考察在實驗空條件下無法考察的各種工程技術問題， 并論證放大成為工業(yè)規(guī)模的可行性。 只有經過論證， 認定可為設計生產裝置提供完整數據， 技術可靠性和經濟效益顯著， 才能進一步建立生產裝置投入工業(yè)生產。 這種由實驗室研究到建立生產裝置的全過程即謂之新產品、 新工藝或新技術的開發(fā)過程， 統(tǒng)稱為 “化工過程開發(fā)” 。要做好化工領域的技術轉移工作，必須把整個開發(fā)過程看作一個系統(tǒng)，使系統(tǒng)內各個相互聯(lián)系和相互作用的要素協(xié)調配合

5、， 這需要一套嚴謹的科學方法和高效的開發(fā)組織結構1。目前，對化工過程開發(fā)研究工作，國內外比較一致的看法，是應該包括過程研究與工程 研究兩個方面，由研究與設計單位(人員)共同完成。過程研究包括小型工藝實驗、 大型冷模實驗、中間實驗三個環(huán)節(jié)，由科學研究人員負責。工程研究包括概念設計、各級經濟評價、基礎設計三個環(huán)節(jié)，由有實踐經驗的工程師負 責。過程研究與工程研究應該是相互依賴、互為促動的(見圖 1),其中各階段的研究內涵 及目的可分述如下。工程研究概念設計各級經濟評價基礎設計.工程設計過程研究化學試 小試驗 大型冷模試驗 中間試驗圖1 過程研究與工程研究的關系圖1過程研究與工程研究的關系小試階段的目

6、的：（ 1)制造工藝研究；（ 2)控制方法研究；（ 3)材質試驗；（ 4)收集工藝設計資料；（ 5)制造條件研究；（ 6)原料、產品的質量研究；（ 7)提供市場調查用的樣品或研究用的樣品。中試階段的目的：（ 1)工藝研究；（ 2)控制方法研究；（ 3)制造條件研究；（ 4)設備的材質試驗及對質量的影響；（ 5)收集設計資料；（ 6)裝置可靠性、操作性研究；（ 7)故障分析和對設計的反饋；（ 8)工序管理的準備；（ 9)制定操作標準的準備；（ 10)人員計劃和訓練；（ 11)提供開辟市場用的樣品。兩個階段的研究目的有部分重復，在技術十分成熟的情況下也可以省略中試裝置，但存在下述問題時必須設立中試

7、裝置。（ 1）有難以放大的單元操作及裝置；（ 2）工藝過程中積累雜質并造成影響；（ 3）想要驗證工藝過程及裝置的可靠性；（ 4）需要長期提供市場開發(fā)用的樣品。如果一般的化學工程理論及資料不能提供傳遞規(guī)律， 過程研究就必須進行專門的大型冷模研究。研究內容包括：流場、濃度場、溫度場、宏觀混合、微觀混合、單相或多相體系中的混合、分離、傳遞等。概念設計以過程研究 （或文獻資料） 中間結果或最終結果為基礎， 內容包括： 過程合成，形成最佳工藝流程，給出物料流程圖（ Process Flow Diagram ） ；進行物料衡算與熱量衡算；設備計算與輔助設備選型； 確定單耗指標； 確定三廢處理方案； 估算基

8、建投資與產品成本等。概念設計介于過程研究與多級經濟評價之間， 具有兩方面的任務： 其一， 接受過程研究提供的數據與概念進行設計， 如發(fā)現過程研究中有不足之處、 以及有利于過程開發(fā)的工程經驗應及時反饋，以提高過程研究成果質量。其二，為多級經濟評價提供較為可靠的數據，主要包括投資、成本、利潤、環(huán)境安全評價、項目建設難點（例如材料限制）等。根據概念設計提供的素材，多級經濟評價（含社會效益、環(huán)保效益）環(huán)節(jié)依據評價指標（現金位置、現值、返本期、等效最大投資周期、投資回收率等）進行評估，如出現不利前景，則終止開發(fā)?；A設計是工程研究的最后環(huán)節(jié)， 也是化工過程開發(fā)的成果形式， 是完成工程設計的依據。包括：設

9、計基礎、工藝流程說明、物料流程圖、帶控制點的管道流程圖、設備名稱表、設備規(guī)格說明書、設備布置圖、裝置操作說明、三廢及處理、自控設計說明、消耗定額、有關技術資料、安全技術。經過化工過程開發(fā)應該做到可以需要回答工程設計前的一系列問題，比如：（ 1）工藝條件（操作變量） ；（ 2）反應器型式（結構變量）；（ 3）反應器的幾何尺寸與放大依據；（ 4）熱力學數據；（ 5）含副產品的原料循環(huán)使用對主反應的影響；（ 6）流程合成，凈化、分離等相關技術；（ 7）材質與腐蝕；（ 8）檢測與控制；（ 9）裝置系列、規(guī)模與運行周期；（ 10）環(huán)境保護；（ 11）公用工程；（ 12）經濟效益與社會效益，等等。上述問題

10、中， 有的比較容易回答， 有的則很難回答。 比如反應器的幾何尺寸與放大依據。在以往約 200 年的化學工業(yè)發(fā)展史中， 在探索實驗室研究成果過渡到第一套工業(yè)裝置的道路上，形成了兩種有代表性的開發(fā)方法。（ 1）逐級經驗放大法本世紀初， 氨合成技術取得劃時代的成功。 德國科學家哈柏取得成功時的實驗室裝置規(guī)模為每小時生產 80 g 氨。有記載的資料表明進行過兩種不同規(guī)模的“模試” - 考核與篩選催化劑、開發(fā)反應器材料、考察反應器行為。第一套工業(yè)裝置生產規(guī)模為 30 t/d 氨，是逐級經驗放大的范例。 這就是說， 在實驗室取得成功之后， 還需要進行規(guī)模稍大些的模型試驗（模試）和規(guī)模再大一些的中間工廠實驗

11、（中試） ，然后才能放大到工業(yè)規(guī)模的生產裝置。逐級經驗放大法曾被長期廣泛使用， 迄今也有較大的應用范圍， 但其弊端也是顯而易見的。主要表現在耗資甚巨、費時甚長且并不十分可靠。2）數學模型放大法另一種過程放大方法- 數學模型放大法， 是在掌握對象規(guī)律的基礎上， 通過合理簡化，對其進行數學描述，在計算機上綜合，以等效為標準建立數學模型。用小試、模試或中試的實驗結果考核數學模型，并加以修正，最終形成設計（放大）軟件。由此可見， 化工過程開發(fā)是一種綜合性的工程技術， 化工領域的技術轉移更是一項系統(tǒng)工程，涉及化學工程、化學、化學工藝、工程設計、化工機械、測量與控制、經濟分析及系統(tǒng)優(yōu)化等多種學科領域。而現

12、行的科研管理體制卻使技術轉移工作受到諸多限制，主要表現在：（ 1）受學科分類的限制，各自為政，以研究室（研究所）為單位，協(xié)同攻關能力大為 削弱。（ 2）受體制限制，研究與設計單位相互獨立，科學家與工程師相分離，工藝、工程集成能力薄弱。（ 3）開發(fā)方法的不科學，使得技術開發(fā)成本高、周期長，經濟效益評估不準確。技術開發(fā)工作一般是由教授、 研究員獨立完成的， 工程公司或設計院的工程師一般不早 期介入技術開發(fā)研究。采用通俗的敘述可將產學研合作模式歸結為下列過程：（ 1）科學家從事過程研究，形成實驗室科研成果，鑒定。（ 2）得到進一步的資金支持后，進行放大過程中冷模研究或單體中試。（ 3）研究單位開始尋

13、找合作企業(yè)（投資方） ，說服企業(yè)投資，然后聘請設計單位或自行 設計，上示范工程。這種技術開發(fā)運行模式， 使得高校學科門類齊全的優(yōu)勢喪失， 造成科技成果轉化為現實生產力的水平大大降低，從而影響了高校社會服務功能的有效發(fā)揮。從化工開發(fā)過程看，技術由科研單位走向企業(yè)，必須躍過技術放大、工業(yè)材料選擇、技術成套化的風險， 這些任務對科學家是勉為其難的， 應該由有豐富經驗的、 多學科組成的工程師來完成， 而研究隊伍和工程師隊伍之間的交流和協(xié)調又是不可缺少的。 問題在于， 我們的機制沒有把二者有機的統(tǒng)一在一起。后天的結合，不僅造成時間、金錢上的浪費，更多的可能是研究成果被工程技術人員所否定，必須從頭做起。此

14、外，在化工技術集成過程中，設備放大參數模型、設備材料選擇、設計驗證等一系列影響產業(yè)化風險的要素， 均需要有一個公用的、 彈性的中試平臺， 以解決技術轉移中的技術放大風險。 而這類通用型的中試平臺企業(yè)是不肯投入的， 這導致科研單位在技術開發(fā)資金和設備上的缺口很大， 而冒險跳過開發(fā)環(huán)節(jié)盲目工業(yè)化的項目基本上不能開車成功。 過高的失敗率打擊了合作雙方的信心，造成技術供需雙方誠信成本加大，使成果轉化走入“怪圈” 。在發(fā)達國家，除了有較強的研究開發(fā)機構外，一般都有較為完善的中介服務體系，特別是各類為企業(yè)服務的中介機構， 在成果轉化中起到了十分重要的作用。 我國的中介服務體系十分薄弱， 雖然科研機構數量較

15、多， 但有能力的中介機構十分缺乏， 大量的企業(yè)不知到何處去獲取合適的技術成果， 而不少科研機構成果找不到擴散的合適渠道， 只能自己小打小鬧 的轉化，使先進技術成果的社會效益遠遠不能發(fā)揮。美國政府自上世紀50 年代起，積極扶持大學設立專門的技術轉移機構，負責將大學的研究成果轉移或許可給產業(yè)部門。 技術轉移機構的設立， 密切了校企間的產學研結合為美國的經濟和高技術產業(yè)的發(fā)展起到了強大的推動作用。 至目前為止包括斯坦福、 麻省理工在內的美國 100 多所綜合型、研究型大學均設立了技術轉移中心，并由此產生了包括1 000 多名會員、覆蓋加拿大、歐洲地區(qū)的技術經理人協(xié)會 2 。20 世紀 80 年代以來

16、，我國高校相繼建立了科技服務部等機構，對促進校企間的聯(lián)系與合作做出了階段性貢獻， 成果轉化率徘徊不前的主要原因在于科技服務部等機構在機制、 人 才、資金等方面的缺位。市場的強烈需求，促生了大量的社會科技服務公司，但由于缺乏依托和有效支持，基本沒有發(fā)展起來。技術轉移中心是在新形勢下， 以科技服務部為基礎， 深入發(fā)展產學研合作的嘗試， 原國家經貿委和教育部非常重視產學研結合工作，并于 2001 年 9 月在基礎比較好的清華大學、上海交通大學、西安交通大學、華東理工大學、華中科技大學、四川大學首批設立了國家技術轉移中心。 國家技術轉移中心圍繞行業(yè)共性、 關鍵技術進行技術集成， 致力于提高技術成熟度和

17、成果轉化的成功率，以期建立牢固的技術轉移產學研聯(lián)盟 3 。各高校、 科研院所紛紛設立技術轉移機構的原因， 在于其區(qū)別于科技服務部的功能定位：（ 1）技術市場信息樞紐的建設者：建設強大的信息（技術信息、研發(fā)者信息、技術需求信息、市場信息等）中轉樞紐。（ 2）專家?guī)斓倪\營者：通過按勞付酬、期權激勵等方式聘用兼職專家工作，建立權威、全面、準確的技術評估和論證系統(tǒng)。（ 3）技術集成的組織者：建立兼職研發(fā)隊伍進行技術集成，將單元技術集成、完善，形成可產業(yè)化的關鍵技術，以知識產權固化關鍵、成套技術。（ 4）技術轉移的代理者：跟蹤研究國外技術發(fā)展趨勢和國內技術需求，代理技術的使用許可權，為企業(yè)引進國外先進實

18、用技術提供服務。（ 5）擴散的推廣者：將關鍵技術迅速擴散、實現產業(yè)化，獲取經濟利益回報。機構一般不直接涉足企業(yè)孵化。相對于科技服務部，技術轉移機構具有更為寬廣和實用的工作范圍：（ 1）咨詢、評估、論證服務：憑借機構的技術市場信息樞紐地位，為企業(yè)量身定制技術發(fā)展計劃，組織優(yōu)秀、全面的專家對企業(yè)擬采用技術（包括國外引進技術）進行權威評估 和論證，向企業(yè)提供技術應用的可行性報告。（ 2）技術集成及技術成果交易：在評估、論證的基礎上，購買（共性）技術，組織全方位的研究人員進行技術集成，向企業(yè)出讓成套技術使用權或專利實施許可權。（ 3）知識產權服務：在技術集成中用知識產權固化關鍵技術，為企業(yè)制定并配合企

19、業(yè)實施專利戰(zhàn)略。（ 4）申報國家科技計劃：憑借機構的綜合組織優(yōu)勢，組織校企間研究力量聯(lián)合申報國家科技計劃課題，克服高?？蒲小靶《ⅰ?、研發(fā)周期長、存在技術缺陷，應用目標不明確 等弊病，打造產學研示范工程。（ 5）籌建并運營技術中心：與地方政府（經委）、行業(yè)集團 / 協(xié)會等機構以及各類企業(yè)聯(lián)合建設虛擬（研發(fā)人員不轉組織人事關系）技術中心，解決企業(yè)技術難題，促進企業(yè)技術 創(chuàng)新能力建設。（ 6）國際先進實用技術的引進、消化、吸收和創(chuàng)新發(fā)展：為企業(yè)引進國外技術搭設橋梁，組織專家對引進技術進行研究和創(chuàng)新，形成自主知識產權，趕超引進技術。（ 7）依托行業(yè)協(xié)會，制定適用技術標準：根據經濟、社會發(fā)展需要，確

20、定行業(yè)當前的 先進適用技術，淘汰落后生產技術。（ 8）技術推廣：憑借知識產權和適用技術標準等優(yōu)勢，積極推廣行業(yè)共性技術，提高生產率，降低資源損耗，提升行業(yè)整體技術水平和競爭力。化工領域技術轉移能否取得突破性進展， 關鍵在于能否使高?？蒲腥藛T與企業(yè)工程人員有機結合，加強技術集成，打造出成套技術；在于能否形成科學合理的技術開發(fā)運作模式，實現工藝與工程的早期結合， 打造出成熟技術。 因此， 技術轉移機構應加強科學管理方式的探索和實踐，加強管理機制建設，用先進、科學、規(guī)范的制度降低技術轉移尤其是化工領域技術轉移的風險?？茖W的管理機制主要包括：（ 1）技術經理人隊伍培養(yǎng)機制：技術轉移機構運作要依靠熟悉產

21、學研各方運行的優(yōu)秀管理人員， 并大量聘用兼職人員， 人員遴選及人員的工作績效直接決定項目的成敗。 目前高 ?？萍挤詹?/ 技術轉移中心的工作人員幾乎全是從事科技管理的行政人員，激勵機制（最關鍵因素）以及人員的知識結構、數量、質量等無法滿足成果轉化全系統(tǒng)的需要，技術經理人的培養(yǎng)是中心整個運作體系的首要條件。（ 2）專家激勵機制：技術經理（工程技術、經濟、管理等領域的復合人才）們制定的激勵方案的可行性、合理性（包括經濟、高效）是選擇聘用、激勵專家工作的關鍵因素，進而影響專家工作效能和機構效益。要通過技術股、創(chuàng)業(yè)股、管理股等個人股的形成，鼓勵科技人員投身于高技術產業(yè)化工作，冒風險從事高技術產業(yè)化工

22、作。（ 3）專家制約機制：中心使用一個整體的專家?guī)?。只有通過科學、高效、靈活的制約機制建設， 將項目的業(yè)績與專家的激勵收入掛鉤， 方能確保專家認真負責地工作， 最大限度 降低人為的技術轉移風險。（ 4）風險投資機制：為高技術產業(yè)化提供充足的資金支撐。（ 5）決策系統(tǒng)建設：技術轉移過程中至少應遵循如下原則，進行決策系統(tǒng)建設4 。 信息原則（信息的收集應當注意多渠道和全方位） 市場原則（認真、細致、透徹地了解、分析和預測市場導向） 效益原則 （除去一些特殊需求的公益性項目之外， 技術轉移要為主體創(chuàng)造經濟效益） 系統(tǒng)原則（技術轉移整個系統(tǒng)） 可行 / 充分原則（抗風險能力） 風險原則（風險與回報的關系） 動態(tài)原則（信息反饋、監(jiān)控與決斷）技術轉移是一項蘊藏著極大潛力， 具有廣闊前景的事業(yè)， 國外已形成了一種大趨勢、 大 潮流，但在國內還存在諸多障礙，尤其是在化工領域。如何開展化工領域技術轉移工作，筆 者談了工作中的一點心得，希望能夠拋磚引玉，共同推動化工領域技術轉移的實踐和發(fā)展。參考文獻1于建國，胡鳴.科研成果產業(yè)化方法論研究J.化工管理，2002, （10）: 38392何建坤，史宗凱.論研究型大學的技術轉移J.清華大學教育研究，