环境友好五元环含氟材料催化合成技术及产业化.docx
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环境友好五元环含氟材料催化合成技术及产业化
一、项目名称
环境友好五元环含氟材料催化合成技术及产业化
二、推荐专家
颜德岳、王泽山、才鸿年
三、主要完成单位
中国中化集团公司，北京理工大学，
陕西神光化学工业有限公司，北京宇极科技发展有限公司
四、主要完成人
权恒道，任建纲，杨会娥，张小玲，李忠，周晓猛
五、推荐意见
1.颜德岳院士推荐意见
应相关单位邀请，我曾多次到权恒道博士团队的研发生产基地考察、调研，因此我对该团队研发成果的产业化进程、技术的原创性及先进性、国际竞争力及对我国氟化工产业的积极贡献等方面有了相当程度的了解。
此外，受陕西省科技厅邀请，2016年4月我主持了权恒道博士科研团队的新一代五元环含氟化合物先进制造技术成果鉴定会，与会专家一致认为权博士所研发的技术处于世界领先地位。
在CFCs替代物产业化方面，我国一直远远落后于发达国家，低端原材料类产品大量低价出口而高端含氟替代物高价进口的局面一直没有得到有效改观。
在生产技术层面，核心技术一直被欧美所垄断，发展趋势也由欧美所引领。
对于第二代CFCs替代物，该团队在国内率先实现了产业化，产品占据了大部分的国内市场并大量出口到欧美等国家。
为我国履行《蒙特利尔议定书》及产品升级做出了极大的贡献。
在最新的第三代CFCs替代物方面，权恒道博士团队建成了世界第一条的五元环含氟系列化合物联产生产线（可联产六氟环戊烷、七氟环戊烷及八氟环戊烯），产品出口日本、美国，被国际知名公司所使用。
从技术及产品上实现了对发达国家的跟跑到领跑的转变，是技术的一次革新。
基于权恒道博士科研团队技术的成功应用及其先进性，以及对我国在氟化学领域的重大贡献，我乐于并强烈推荐该项目参与国家发明奖的评审。
推荐该项目为国家技术发明奖一等奖。
2.王泽山院士推荐意见
该成果技术的开发源于对破坏大气臭氧层的氟利昂（CFCs）的替代。
近30年来，我国科学家一直从事这一领域的研发工作，追赶国际上最先进的发展。
2000年和2010年，该团队分别在我国实现了第二代替代物HFC-134a和HFC-125的工业化。
目前两个产品产能分别达到4万吨/年和3万吨/年。
这些项目的实施打破了发达国家的技术垄断。
权恒道博士带领的团队率先在我国完成了世界首创的零臭氧耗损、低温室效应潜值（小于200）的五元环氢氟烃类物质的工业化技术。
该成果系统地研究了CFCs替代物产业化技术方案，在替代物选择、催化剂设计、工艺技术等方面取得了重大创新。
发明的均孔性金属氟化物催化剂属世界首创；创立的气相催化氟化工艺技术总体达到世界领先水平。
取得的成果是该团队多年从实验室小试、中试、产业化过程逐步开发成功的。
该项目已获得省部级科学技术一等奖两项，申请中国及国际发明专利60余件，已授权30余件，发表SCI论文60多篇。
该成果应用在近三年取得18亿以上销售收入，取得了显著经济效益，加速了我国ODS替代物的升级换代，为我国政府履行对国际社会的承诺、臭氧消耗物质和温室气体替代做出了重要贡献。
我乐于推荐这一技术成果申请国家技术发明奖。
推荐该项目为国家技术发明奖一等奖。
3.才鸿年院士推荐意见
我与权恒道博士同属材料相关领域，对其团队的研究及产业化应用比较了解。
《蒙特利尔议定书》签订后，对破坏大气臭氧层氟利昂（CFCs）的替代成为人类社会面临的重大课题。
权恒道团队从上世纪八十代末就开始从事该领域的研究，先后获得国家计委、科委和联合国UNEP等机构资助。
在替代物筛选、催化剂研制、反应循环工艺技术等方面取得了系列重大创新性核心技术，建立了完整的工业化生产基地。
该团队开发出能长期用于高温及HF等强腐蚀环境的均孔金属氟化物催化剂、气相氟化工艺技术，达到国际领先水平。
近年来该团队开发出最新一代替代物---五元环含氟系列化合物，该类化合物臭氧耗损为零、温室效应潜值低于200，被公认为理想的最新一代CFCs替代物。
该团队建成了世界首条五元环含氟材料工业化多功能生产线。
该项目的成功实施使我国对替代物研发、产品升级换代由跟踪提升到领跑世界技术发展，整体水平处于国际领先地位。
该成果获得省部级科技成果一等奖两项，发表SCI论文60多篇，获授权国际及国内发明专利数十件。
成果应用在近三年取得近20亿的销售收入，减少数十亿吨的CO2当量排放，经济效益和社会效益显著。
基于项目的先进性及对臭氧消耗物和温室气体替代领域的突出贡献，我乐于推荐该技术成果申请国家技术发明奖。
推荐该项目为国家技术发明奖一等奖。
六、项目简介
该项目属于有机化学工程领域，旨在根据保护大气臭氧层及减少温室气体排放这个世界和国家的重大需求，围绕着破坏大气臭氧层的物质氟氯烃化合物（CFCs）的替代这一国际难题进行了长期的工作。
近30年来，该团队在国家计委，科委，联合国多边基金等机构的资助下，在国内率先实现了使用量最大的第二代替代物1,1,1,2-四氟乙烷（HFC-134a）的产业化，打破了国外的技术垄断。
并且逐步进行了从跟踪到自主创新的转变，在此基础上，实现了从中国制造到中国创造的飞跃，着力探索臭氧耗损潜值（ODP）为零，温室效应潜值（GWP）低（小于200）的第三代替代物含氟环烷烃（c-HFCs）/含氟烯烃（HFOs）。
该团队在联合国多边基金的继续资助下，围绕着第三代CFCs替代物的选择及目标替代物的合成两大世界难题，开始了从基础研究，进行目标化合物提出和筛选，合成路线的制定，技术开发直到实现产业化。
该项目的主要发明点如下：
1）提出了五元环含氟系列化合物为第三代CFCs替代物
该项目提出了五元环含氟系列化合物为第三代CFCs替代物，系统研究了大量潜在CFCs替代物GWP值及其大气降解过程机理；通过对其物性，燃烧性、毒性，材料相容性，热工转化性能系数（COP）等的进一步综合评价，确定了五元环含氟系列化合物为第三代CFCs理想目标替代物。
2）发明了均孔金属氟化物催化剂及制造技术
通过添加辅助元素、控制孔径等技术手段，发明了均孔，大比表面积、高热稳定性、高活性催化剂系列。
该均孔金属氟化物解决了第三代替代物制备过程中碳原子多、烯烃、环状化合物引起的易生成同分异构体、易聚合、易结碳的世界性难题。
3）建立了世界首条五元环含氟系列化合物联产清洁工业生产线
该项目创造性提出以氯代环烯烃为原料，经过气相催化氟化，氢化，异构化等反应，制备第三代系列CFCs替代物的合成路线，并建成了世界上首条五元环含氟系列化合物联产生产线。
该项目已获得省部级科学技术一等奖两项。
获授权国家发明专利30余件，发表SCI论文60多篇。
产品已被国际著名公司采用，属于技术密集型高附加值产品。
该项目近三年实现销售超18亿元。
该项目的完成不仅能取得可展望的巨大经济效益，并且为保护大气臭氧层，节能减排的世界性环境保护需求，为实现由中国制造到中国创造以及氟化产业升级换代做出了重要贡献，产生了显著的社会效益。
七、客观评价
1.国内外同行在重要学术刊物、学术专著和重要国际学术会议公开发表的学术性评价意见等（同行评价）
1）世界氟化学领域的著名专家ErhardKemnitz等在“GreenChem.,2002（4）:
541-545”中认为该团队发明的均孔性金属氟化物是实现CFCs转化为有用产品的安全技术。
在世界氟化学会议多次提及该团队的催化剂技术在本领域具有最高的水平。
并多次来中国参观该团队CFCs替代物生产企业，给予极高的评价。
2）著名氟化学专家ZoranMazej等在该项目“J.FluorineChem.,2009（130）:
1086–1092”中指出该团队的氟化催化剂的比表面积（>180m2/g）远大于一般制备方法得到的氟化催化剂的比表面积（一般<50m2/g）。
催化剂性能说明该团队研制的均孔性金属氟化物具有一般方法制备的氟化催化剂难以比拟的优越性，其比表面积高，适用于高活性的气相催化有机氯化物发生氟-氯交换反应得到有机氟化物。
3）世界氟化学领域的著名教授SylvetteBruneta等在“Catal.Commun.,2010（12）:
151–153”使用该团队的方法制备得到氟化催化剂，该氟化催化剂应用于催化2-氯吡啶氟化得到2-氟吡啶，其产率较高。
并将氟化催化剂的适用范围由碳直链、碳环化合物拓展到了杂环化合物，为该团队的氟化催化剂的应用增加了更多的可能性。
4）氟化学领域最著名企业美国杜邦公司在专利US8044252中阐述该团队制备的均孔性金属氟化物可用于E-1,2,3,3,3-五氟丙烯和Z-1,2,3,3,3-五氟丙烯之间转化的异构化反应，从而将氟化催化剂的适用范围由氟-氯交换反应拓展到了异构化反应。
2.国内外同类产品的比较
CFCs替代物对清洗剂替代物的开发十分具有挑战性，找到理想的替代物非常困难。
该项目发明的五元环含氟系列化合物的产业化实现了CFCs清洗剂替代物的重要突破。
七氟环戊烷不破坏臭氧层，GWP低，在大气中存留寿命短，不燃，不仅具有优良的环保性能及安全性能，而且应用性能优越，是目前国际上综合指标优异的电子产品清洗剂。
八、推广应用情况
1.建立了全球营销系统
对于五元环含氟系列化合物的推广，现已与国际知名公司签署全球战略购销合同，产品已销售到全世界众多国际著名公司，形成大规模销售。
2.氟化催化剂在CFCs替代物生产中得到广泛应用
2002年至今，该项目发明的均孔性氟化催化剂已在陕西西安、华县，江苏太仓等氟化工企业中大面积推广使用。
在中国CFCs代替代物工业化生产中起到了主导作用，使整个生产线升级改造，也产生了巨大的经济效益。
3.均孔含氟金属氟化物成为高端LED荧光粉制造的关键材料
发明的均孔性金属氟化物在LED荧光粉制造中作为独有的助剂，高效参与结晶形成，在荧光粉表面形成氟化封端基，抑制了水、氧侵蚀，提高了稳定性，显著提高了荧光粉的量子效率及发光强度。
九、主要知识产权证明目录（不超过10件）
知识产权类别
知识产权具体名称
国家
授权号
权利人
发明人
发明专利有效状态
1发明专利
多孔性物质及其制造方法
中国
ZL200480014832.3
权恒道
权恒道、杨会娥、田村正则、关屋章
有效专利
2发明专利
一种气相合成1,2-二氯-3,3,4,4,5,5-六氟环戊烯的方法
中国
ZL201210254955.0
北京宇极科技发展有限公司
周晓猛、周彪、史爱武、庆飞要
有效专利
3发明专利
一种气相催化合成1-氯-2,3,3,4,4,5,5-七氟环戊烯的方法
中国
ZL201210258777.9
北京宇极科技发展有限公司
周晓猛、庆飞要、史爱武、周彪
有效专利
4发明专利
高活性长效氟化催化剂及其制造方法
中国
ZL01141970.9
中化近代环保化工（西安）有限公司
杨会娥、王军、任建纲、李忠、陈蜀康、赵智霞、李峰、卢志勇、张彦、李惠黎
有效专利
5发明专利
氢氟烃的制备工艺及其专用催化剂的制备方法
中国
ZL200510086392.9
中化近代环保化工（西安）有限公司
张小玲、鲍鹏、杨灵群
有效专利
6发明专利
一种铬基氟化催化剂及其制备方法
中国
ZL201110036989.8
中国中化股份有限公司、中化近代环保化工（西安）有限公司
杨会娥、张文庆、刘坤峰、姜恩、赵新堂、柴华
有效专利
7发明专利
同时制备三氯五氟环戊烯同分异构体的方法
中国
ZL201510689893.X
北京宇极科技发展有限公司、
日本瑞翁株式会社
张呈平、刘冬鹏、周晓猛、权恒道
有效专利
8发明专利
一种氮氧化合物发光材料、其制备方法及其应用
美国
US8222805B2
北京宇极科技发展有限公司
张小玲、王海嵩、蔺向阳、鲍鹏
有效专利
9发明专利
一种联产制备HFO-1234ze和HFC-245fa的工艺
美国
US9233897B2
中化近代环保化工（西安）有限公司、中化蓝天集团有限公司
杨刚、杨会娥、许磊、柴华、赵新堂、张文庆、曾昌华、樊建平、晏少华、刘坤峰、李忠、陈蜀康
有效专利
10发明专利
一种制备2,3,3,3四氟丙烯的方法
美国
US9115042B2
中化蓝天集团有限公司、中化近代环保化工（西安）有限公司
杨刚、许磊、杨会娥、张文庆、赵新堂、樊建平、曾昌华、晏少华、刘坤峰、陈蜀康
有效专利
十、主要完成人情况表
姓名
权恒道
排名
1
职称
教授
单位
中国中化集团公司
对本项目技术创造性贡献：
作为本项目的开拓者，负责人，关键技术的发明者。
长期从事CFCs替代物的技术开发工作。
提出了ODP为零，GWP小于200的五元环含氟系列化合物作为新一代CFCs替代物的设想，设计了五元环含氟系列化合物的合成路线，提出了过程催化剂的活性组分，发明了均孔金属氟化物新材料，该材料除用于气相氟化催化剂外，同时也用作为氢化催化剂，异构化催化剂载体（ZL200480014832.3）。
组织并领导了五元环含氟系列化合物的产业化过程。
姓名
任建纲
排名
2
职称
研究员
单位
中国中化集团公司
对本项目技术创造性贡献：
作为本项目的开拓者之一，长期从事CFCs替代物的技术开发，是项目产业化过程中技术方案提出者及组织者。
主要负责工业化生产装置运行中重大技术问题解决方案的研究与制定。
参与提出了通过添加辅助元素改进催化剂性能的构想，发明了均孔性金属氟化物催化剂。
该技术成功应用在第二代替代物的工业化生产过程（ZL01141970.9）。
姓名
杨会娥
排名
3
职称
研究员
单位
中国中化集团公司
对本项目技术创造性贡献：
作为本项目的核心成员，长期从事CFCs替代物的催化剂开发工作。
参与提出添加可挥发性氟化物设想，发明了均孔性金属氟化物催化剂。
提出添加有协同作用的助催化剂，发明了高活性长效氟化催化剂；发明了抗结碳和初活性优秀的氟化催化剂；该技术成功推广应用在第二代替代物的工业化生产过程（ZL200480014832.3、ZL01141970.9、ZL201110036989.8、ZL201110400233.7）。
姓名
张小玲
排名
4
职称
教授
单位
北京理工大学
对本项目技术创造性贡献：
作为本项目的核心成员，长期从事CFCs替代物的研发工作。
提出并完成均孔氟化物作为载体的氟化催化剂，该技术成功应用在1,1,2,2,3,3,4-七氟环戊烷的产业化过程，完全满足了目标物工业化的要求。
完成核心技术专利ZL200510086392.9；
负责五元环含氟化合物的理论筛选及试验评价，对最终选定1,1,2,2,3,3,4-七氟环戊烷作为立项的电子产品清洗剂、1,1,2,2,3,3,4,5-八氟环戊烯可作为电子产品刻蚀剂做出了创造性贡献，并且完善了含氟化合物理论评价及筛选的理论体系；
开展七氟环戊烷系列产品大气环境机理及七氟环戊烷清洗性能测评研究，为其在国内全面推广应用打下基础。
姓名
李忠
排名
5
职称
研究员
单位
陕西神光化学工业有限公司
对本项目技术创造性贡献：
作为本项目的核心成员，长期从事CFCs替代物的工艺技术开发，在本项目产业化过程中，多次提出关键的技术方案。
负责五元环含氟化合物生产装置设计，提出生产工艺设计思想和关键设备选型思路，是小试技术转化为工业化生产技术的关键完成人。
负责五元环含氟系列化合物工业生产装置安装、试车及试生产。
在该项目实施过程中，对产业化装置中节能降耗技术的应用有着创造性的贡献。
参与实施了均孔性金属氟化物催化剂制备，成功应用在第二代替代物的工业化生产过程（ZL01141970.9）。
姓名
周晓猛
排名
6
职称
研究员
单位
北京宇极科技发展有限公司
对本项目技术创造性贡献：
作为核心成员，在本项目产业化过程中，提出多项关键技术方案。
参与了五元环含氟化合物产品前期的技术研发及工艺过程设计，是五元环含氟化合物工业化的主要技术发明人之一；作为技术负责人，参与了五元环含氟化合物产线建设、试车和开车等关键环节（ZL210254955.0ZL201210258777.9）；系统评价了五元环含氟化合物的环境降解机理、高温稳定性及燃烧安全性等方面的性能，为五元环化合物的筛选及评价提供了关键数据支撑。
十一、完成人合作关系说明
该成果由6位发明人，权恒道（第一完成人），任建纲（第二完成人），杨会娥（第三完成人），张小玲（第四完成人），李忠（第五完成人），周晓猛（第六完成人）共同申请2017年度国家科学技术发明奖。
以上所有发明人长期从事CFCs替代物的研究工作。
发明人现分别隶属四家单位。
权恒道，任建纲，杨会娥隶属中国中化集团公司，张小玲隶属北京理工大学，李忠隶属陕西神光化学工业有限公司，周晓猛隶属北京宇极科技发展有限公司。
1.权恒道近30年来一直从事这一领域的研究工作，属本项目核心专利（ZL200480014832.3）的第一发明人。
2.任建纲近30年来一直从事这一领域的研究工作，是核心专利（ZL01141970.9）的主要发明人。
3.杨会娥近25年来一直从事CFCs替代物研究工作，是核心专利（ZL200480014832.3，ZL201110036989.8）的主要发明人。
4.张小玲长期从事CFCs替代物研究工作，是核心专利（ZL200510086392.9，US8222805B2）的第一发明人。
5.李忠长期从事CFCs替代物研究工作是核心专利（ZL01141970.9）的发明人。
6.周晓猛是核心专利（ZL201210254955.0，ZL201210258777.9）的第一发明人。
十二、完成人合作关系情况汇总表
序号
合作方式
合作者
合作成果
备注
1
共同产权/论文/获奖
权恒道/
（1）
省部级科学技术奖/核心专利1
2
共同获奖
任建纲/
（2）
省部级科学技术奖
3
共同产权/论文
杨会娥/（3）
核心专利1
4
共同获奖
张小玲/（4）
省部级科学技术奖
5
共同获奖
李忠/（5）
省部级科学技术奖
6
共同获奖/论文/项目
周晓猛/（6）
省部级科学技术奖/核心专利2，3
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