化工技术“三个圈”
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一项成功投入生产的化工技术的产生一般经历前期研发、工程化设计、项目建设及投产运行三个阶段。笔者把这三个阶段的完成单位定义为“三个圈”，分别是技术开发圈、设计圈、生产技术圈。这三个圈各自如何构成？它们现状及发展如何？难点及可挖掘空间在哪里？笔者结合自己十几年来技术开发、工程设计的经验及与各化工生产企业深度合作的经验谈谈自己的看法,欢迎大家批评指正！
技术开发圈一般由各科研院所、高校、科技公司、有技术开发能力的生产企业、有技术开发能力的工程公司等组成。这里面的主力军是各科研院所及高校，得益于大量高端人才的支撑及良好的实验平台及实验设施，他们往往更具备原创性、重大专项的突破性及技术更新换代的可持续性。科技公司、有技术开发能力的生产企业及工程公司往往更注重时效性，更擅长的是在有多年经验积累的细分领域或某个特定产品中实现突破或技术提升，从而形成自己的专有技术，当然也有产、学、研的合作开发。最终的成果有具体的产品、生产装置、专利、专有技术、著作、成套技术工艺包或其他形式的研究报告文件等形式。近年来，各科研院所形成了一些有影响力的技术，如煤制烯烃、煤制乙二醇、煤间接液化、PSA变压吸附等。各高校独立开发或与企业联合开发也形成了很多独具特色的技术，如天大的精馏、华理的煤气化、清华的晋华炉、大连理工的低温甲醇洗等均为可圈可点的案例。各科技公司也如雨后春笋般涌现出来，各自在自己的细分领域占据一定的市场份额，个别技术通过不断优化提升已能与国外技术抗衡，甚至超越了国外技术。但从化工技术整体情况来看，与发达国家的科技公司相比，咱们还有很长的路要走，尤其是在基础研究、基础数据等方面的工作显得有些头重脚轻。不少技术基本是在大装置的生产过程中来优化完善，这虽然明显缩短了技术开发周期，但也增加了不少事故，付出了一定代价。整体来看还是显得急功近利了一些。有技术开发能力的生产企业根据自身的积累，多年研发及实战，结合市场的需求，近些年来也形成了不少自己的拳头产品。如万华的MDI技术、环氧丙烷技术等，华鲁的DMF、乙二醇及其下游DMC、EMC技术等。有技术开发能力的工程公司，利用多年工程设计经验及自主研发或合作开发的模式，也形成了很多专有技术，如天辰的已内酰胺、环己酮、己二酸，赛鼎的焦化与化产相关技术，五环的尿素技术，吉化院炼油及化产相关技术，惠生烯烃分离技术、成套裂解炉技术等均为其中代表。
开发技术的过程中注意知识产权的保护，侵权风险的分析规避等也是重中之重。专利布局、高质量专利的申请对知识产权保护起着至关重要的作用。笔者曾与知识产权专家探讨过专利中权利要求书的编写，不同的描述对专利的保护范围影响巨大，对专利的质量也影响非常大。此外，在开发技术前期，通过专利的检索，知识产权导航等均能对技术开发起到很好的指导作用。近年来，笔者欣喜的看到技术圈内对知识产权的重视程度越来越高，不少单位还专门成立了自己的知识产权部门或公司，这将更有利于整个行业的健康发展。
目前国内较好的产品技术还是呈现一窝蜂上的现象，三五年内一片红海，接下来就拼成本、拼产品质量。所以技术圈内的竞争也是异常激烈，一个技术刚刚出现，好多家技术方也几乎同步涌现出来。往往出现的结果就是技术许可费越来越低，上项目的企业间竞争越来越残酷，产品价格也越来越低，盈利空间越来越小。最终导致整个行业内卷加剧。生产企业和技术提供商为了在竞争中胜出，保住自己的优势，需要采取严格的保密措施，其实也增加了成本，同时限制了行业间的正常交流，阻碍了自己的进步，同时也影响了整个行业的进步。在这种情况下少数特别优秀的企业采取了“内紧外松”的逆向思维策略，在保住自己优势的前提下，利用各种资源同时吸取其他企业的成功经验，取长补短，最终让自己全面超越同行竞争者，这样的企业很容易就能从竞争中胜出。在这种大背景下，作为技术圈内的一员来说，当我们实现一项新的较为先进的技术突破后，尽可能控制住市场，有序的将产品技术投放市场，这有利于维护生产企业的利益，同时也是维护技术商自身的利益。另外一种方式就是拿着一个好的技术，以合作的方式参与到生产企业的运营中，长期持续分享生产产品带来的收益，也不失为一种较好的方式。当然，在整个过程中还需要不断提升技术，形成大量的技术壁垒，提高技术门槛，形成强有力的护城河效应。目前一些优秀的技术提供方也在实施或尝试实施这两种策略。
近年来，随着人口红利的消失，人工成本的增加，经济要保持较快的增长，就需要各行各业往附加值更高的方向发展，化工行业也是如此。所以能源指标管控越来越严，其实也是倒逼企业由高能耗的大宗型产品往附加值高的精细化产品转型。这也就需要大量高端的技术来实现，但高端技术的形成并非一朝一夕的事，需要多年积累，所以引进技术居多，国内就看谁先做好了准备，率先实现突破，谁将拥有市场。从各大型炼化一体化项目“减油增化”的产品布局中也能看出端倪。技术开发圈内的工作附加值高、但投入大、难度高、周期长、风险也不小，当然一旦成功回报率也很可观。所以不少企业跃跃欲试想加入这一阵营，从中分一杯羹。但技术开发本身的难度不小，因为从小试、中试到放大生产每一个环节都有很高难度，哪怕已经完成中试，收集了大量数据，从中试到放大生产这一步都能难倒很多人，而且整个过程很漫长，还需要长期高比例的研发投入，这些都不是一般企业所能承受的，所以没有金刚钻别揽瓷器活。
设计圈由各大、中、小型设计院或工程公司组成。头部大型公司主要由原化工部九大部级院及中石化、中石油下属SEI、洛阳院、寰球院及魔都惠生工程公司等组成。他们几乎均为综合甲级资质，大多拥有国际领先的工程管理体系，拥有大量的高素质工程技术人才且多年的海内外工程项目经验积累，他们是真正有实力把国外工程公司赶出国门的企业，同时可以在国际市场上与国际顶级工程公司角逐的选手。笔者有幸与他们中的部分优秀人员共事或深度合作过，也领略了他们的风采。头部大型工程公司一般擅长大型项目的工程设计、EPC、PMC、还有近年来的数值化交付等。他们均拥有雄厚的工程化实力，同时又各自拥有自己擅长的领域，如天辰煤化工、精细化工，赛鼎焦化，东华水处理，五环煤化工，华陆军工，成达天然气，SEI、洛阳院、寰球的炼油等。近年来，笔者也注意到他们或多或少都有往前端技术开发方向发展的趋势，大部分采用与各科研院所合作的模式，还有一部分成立了自己的技术开发部或技术开发公司，也招聘了大量高端工程技术开发人才。随着工程设计市场竞争的白热化，行业竞争异常激烈，单纯的设计项目利润微薄。早些年，EPC项目利润较为可观，但随着国内市场日趋成熟，利润空间也急剧下滑，加上市场波动，稍有不慎就有亏损的风险。海外EPC项目不可控因素更多，不确定性更大，盈利难度也更高。基于如此等等的因素，大型工程公司利用自身良好平台及多年积累，往前端附加值更高的技术开发领域进军也变得顺其自然。此外，也有部分大型公司往下游实体发展，比如惠生、天辰等。
中型设计院或工程公司主要由原省级院或地方院演变而来，多数为事业单位改制后形成，一般为有设计院需求的大型企业收购，或大企业控股加核心员工持股的模式。中型设计院一般都有几十年历史，大部分拥有行业甲级资质，在某些细分领域有一定沉淀，多以所在地周边市场为主。各自发展有好有坏，发展得好的留住了人才，同时吸引了新的人才不断加入，老的领域继续发挥资源优势，新的领域也逐步开拓出来，跟上了市场发展的节奏，浙江天正为其中佼佼者。发展得不好的人才流失严重，无法吸引新的人才加入，同时，一些老的不好作风仍在公司内部蔓延，发展前景堪忧。中型院一般以纯设计项目为主，部分院有自己的拳头产品或EPC能力，以纯设计为主的中型院一般人均产值低，盈利能力较弱，竞争力不强。有拳头产品的中型院一般竞争力及盈利能力较强，人均产值也较高。另一部分中型院有EPC能力，但由于平台较小，议价能力弱，所以也很难在EPC中获得较高利润。当然，带着自己技术来做的设计类项目或EPC项目一般可以实现较高的人均产值及丰厚的利润。但这种中型院也不多，宁波赛鼎、四川晨光等为其中佼佼者。
小型设计院或工程公司一般以各种地方分院或挂靠院为主，其中发展得好的公司通过多年积累及自己独特的模式，吸引人才不断涌入，成功申请了自己的甲级资质，从而挤入中型院的阵列。近年来，宁波有几个小型院就是其中代表。如某小型工程公司直接采用较高年薪制，避免了很多中小型院始终分不均匀的奖金问题，吸引了不少人才的加入。另一小型工程公司则采用灵活工作时间+经营人员自行组建项目团队及自行发放奖金的方式开展工作，也取得了很好的效果。当然，这些成功的经验并非放之四海而皆准，但在某些特定条件下，的确也起到了积极的作用。
设计圈更侧重于工程经验的积累，标准规范的熟悉程度、理解及应用。它是理论与实践的结合体，是实打实的工程，但它也需要良好的理论来支撑，当实践的表象与预期不符时，就需要我们从理论的深度出发来分析它、理解它。在这里几乎没有“华为天才少年”入职即百万年薪的案例，绝大多数都是“媳妇熬成婆”般的成长历程，比较符合一万小时定律。而且绝大部分人都是需要长期在项目现场才能成长起来，因为我们永远无法在办公室里面去理解一个装置原始开车如打仗般的状态，也无法理解停水、断电等突发情况时工厂的应对措施，以及其他各种各样超乎想象的状况出现时，如何去处理，甚至无法想象工厂工人是如何开一道阀门，如何巡检，如何交接班等等。所以很多工程公司的员工在评高级职称时，要求员工必须连续在项目现场呆满一年以上才能评，其实是合理的。因为这个行业太注重实战，也太需要实战经验，而且一定要带着理论去实践，因为工程化的下一步就是生产，我们是为生产服务的，如果我们对生产知之甚少，是没有办法服务好生产的。
生产技术圈由各化工生产企业组成，涉及炼油、煤化工、天然气化工、焦化、精细化工等。炼油是最早引入国内的技术，国家及行业比较注重技术自有化，而且炼油技术的大流程基本是定型的，即原油决定了炼油工艺路线。随着这么多年的消化吸收及优化提升，技术已经掌握。近年来新建的炼油装置均为千吨级的大型炼化一体化项目，呈现“油少化多”的趋势，力争做到吃干榨净，利用大平台的优势降低产品成本，往下游延伸，布局更多高附加值精细化产品，但这些高附加值下游产品技术绝大部分还是被国外技术垄断。目前也有一些科技公司或设计院瞄准了这块市场，联合大炼化企业及各科研院所、高校等共同开发，寻求技术突破，打破垄断，解决卡脖子问题，但还需时日，只要有目标、有方向，笔者认为未来可期。煤化工是国内最能拿得出手的化工技术，虽然与发达国家比，起步晚、基础薄弱，但发展得非常快，真正的大型现代化煤化工项目基本都在我国建成并稳定运行。这主要跟我国“煤多气少贫油”的能源格局有关，无论是战略储备，还是国家发展，都需要我们大力发展煤化工。这里的发展是需要原料煤高附加值的转化，而不是粗放型、高能耗、高污染的发展。这就需要大量的专业技术人才来支撑，人才是决定性因素。当今出现比较现实的一幕，中部地区一些优秀的企业花500~1000元/吨的运费从陕西、内蒙、新疆等地买煤来生产下游化工产品，每年可以获得可观的利润，而坑口边上的不少煤化工企业却每年盈利微薄或亏损。煤化工一般均为利用煤气化平台，将煤转化为合成气，利用合成气生产下游产品，如甲醇、合成氨、尿素、三聚氰胺、碳酸氢铵、硫酸铵、二甲醚、乙醇、LNG、乙二醇、DMC、EMC、DEC、PGA、烯烃等，产品多样化有利于增强企业抗风险能力，更易于实现吃干榨净，降低生产成本，增强产品竞争力。做的比较好的企业往往采用“一头多尾”的柔性多联产路线。但对于新建全厂性项目来说，直接布局多产品方案，需要雄厚的资金作为支持，较为单一产品的煤化工项目投资也需几十亿，如直接布局多产品项目，投资则需上百亿甚至千亿。前些年布局单一乙二醇产品的不少煤化工企业，现在就面临较为严峻的市场风险问题。困局如何解？一般就两个思路，第一：降低管理成本、节能降耗、吃干榨净，如：降蒸汽消耗、降原料气消耗、副产品分离提纯回收等；第二：延伸做附加值更高的产品，如DMC、EMC、DEC、PGA、草酸、草酰胺等。当然，很快这些产品也会面临饱和，价格回撤等各种不利环境。能否长期保持先发优势，这就看一个企业能否持续的技术革新。天然气化工与煤化工的大路线有些类似，只是源头不一样，一个是以煤为原料，另一个是以天然气为原料。天然气化工一般是将天然气转化为合成气，然后做下游产品。与煤化工一样，也需要净化、变换，根据下游产品的需求，经过深冷分离、PSA提氢等。焦化主要是以煤为原料生产各种焦炭，炼焦过程中会副产煤焦油、焦炉煤气等，对煤焦油、焦炉煤气的综合利用也就是焦化厂的化产部分。焦化规模一般都是百万吨级以上，化产相对来说产品数量少，规模小，所以在早期的焦化厂规划设计中，化产一般均指焦炉煤气的净化，包括：初冷、脱硫、硫铵、洗脱苯、蒸氨等。焦炭属于强周期性行业，行业景气的时候，由于其规模效应盈利颇丰，但当进入下行阶段，尤其是价格倒挂时，日子很难过。为了更好的应对市场变化，提升企业赢利空间，增强市场竞争力。近年来不少焦化企业对化产的重视程度及投入力度也越来越大，如焦炉煤气制甲醇、焦炉煤气制高纯氢、LNG、煤焦油加氢制汽柴油调和油、针状焦、焦炉煤气及转炉煤气制乙二醇等，均为其中代表。笔者曾参与过一些大型焦化厂化产部分的产品规划，很多时候还是觉得这些企业心有余而力不足，焦化企业一般化产基础较弱，缺乏人才是主要原因。当然，也有做得非常好的企业，焦化、化产齐头并进，真正实现了焦化、化产一体化，其中典型代表为宁夏宝丰。精细化工一般附加值高，利润高，但产品更新换代快，需要持续的技术研发投入，设备通用性强，笔者曾设计过一个精细化工全厂项目，他们有八个生产车间，其中一个中试车间一年要完成几百种产品的中试，成功后再放到其他车间批量生产，精细化工中新和成是其中佼佼者。
生产技术圈中每一个产品一般都经历如下阶段：项目前期、项目建设、原始开车、稳定运行、提升等阶段。项目前期阶段：考察、调研、技术必选、论证、决策等。项目建设阶段：可研、环评、安评及各种报批报建手续，工程设计，物资采购，工程施工，机械竣工等。原始开车阶段：需要完成开车方案，开车人员组织方案，各种事故应急预案，人员全部培训合格且到位，尽管细节决定成败、过程决定结果，但真正能检验成果能看到结果的就是这一阶段。原始开车的成败决定了整个项目的成败，它是智慧的体现、能力的体现，尤其是大型项目新技术的原始开车更是如此。各种情况错综复杂，需要透过现象发现本质，利用理论结合实际，才能找出各种解决办法。笔者曾参与或主导过投资几十万的侧线装置、投资几千万的环保项目、也有投资几十亿的煤化工项目的原始开车。尤其是新技术项目原始开车期间的各种艰难险阻，至今仍历历在目，从希望走向绝望，从绝望再次走向希望，如此循环往复，每次都险象环生，但只要你内心充满希望、不放弃，最后终将走向胜利。稳定运行阶段一般来说就是通过公司管理及员工努力，确保装置“安、稳、长、满、优”运行。提升阶段通常意义非凡，因为技术在持续不断的发展，只有保持开放的、进取的心态，才能不断突破，让装置不断优化，让产品不断升级，让成本不断降低。这里主要是两个方向：一是立足于装置内部自身的节能降耗，产品品质提升，二是与其他装置间的优化利用，即立足于全厂的整体优化提升。
上面简单介绍了技术开发圈、设计圈及生产技术圈的情况，三者看似有较大区别，但实质上联系紧密，不可分割，相互影响，相互促进。如技术开发圈纳入工程化及生产的理念，必会带来巨大的经济效益及社会效益。如设计圈纳入技术开发相关内容，定会打造出更深的护城河，实现高附加值及强竞争力优势；如生产技术圈纳入技术开发及工程化，必将带来持续性的低成本、高品质及垄断型产品优势。
综上所述，无论我们处于哪一个圈，如能立足自身，同时将三者高度有机结合起来，必将绽放出别样的精彩。
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发表于 2022-1-25 22:06:14
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