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口罩里的能源乾坤

2020-04-24 16:02电力能源 人已围观

简介市长地级市北极星火力发电网讯:从口罩大国到口罩强国的跨越,需要提升包括化工、机械、电子产业在内的整套工业体系的水平,最为基础的则是能源化工、材料行业的硬实力。 进入3月份,在国...

  北极星火力发电网讯:从口罩大国到口罩强国的跨越,需要提升包括化工、机械、电子产业在内的整套工业体系的水平,最为基础的则是能源化工、材料行业的硬实力。

  进入3月份,在国内各地逐渐摘掉口罩的同时,国外因新冠疫情形势加剧,对口罩的需求正在逐渐上升。据西班牙媒体报道,FFP2型口罩单价已经达到300欧元,约合人民币2200元。国内企业目前口罩的订货来自世界各地,包括欧洲多国、东南亚多国、加拿大、伊朗、印度等等,单价也升至2元左右。

  从制造业角度,中国具有低成本和产能优势,堪称口罩制造大国;但从市场角度,中国还不是口罩技术强国,要想占据产业金字塔尖端,需要弥补产业短板、提升整套工业体系水平,最为基础和硬核的,则是需要提升能源化工、材料行业的硬科技实力。

  口罩虽是堪比纽扣的低利润商品,但产业链复杂,其精巧程度,尤其是与能源材料的关联度,并不为公众熟知。

  1958年,美国经济教育基金会主席伦纳德·里德发表的《铅笔的故事》一文,让人们在深入了解一支铅笔制造过程之余,开始感叹市场经济形成的专业分工与合作机制的伟大。

  与基于最柔软矿石——石墨的铅笔产业而言,基于石油资源的口罩,在技术复杂程度上比前者更胜一筹。2020年的这场疫情更是让人们深刻认知了聚丙烯这一石化原料的重要性。

  从细分领域来看,口罩生产横跨化工、纺织、机械、电子等多个行业,从聚丙烯原料到熔喷无纺布,再到主辅料裁剪加工、消毒灭菌解析,最终成为抵御病毒的利器,对于机械加工、标准化流水线的要求同样很高。

  更为复杂的是,这样精密的分工关涉全国甚至是全球产业链的紧密合作,包括设备研制、安装调试、员工培训,原料购入、车间布置、物流配送等诸多环节,一旦某个产业链条或者生产环节出现状况,即使是超级企业,要想迅速扩大产能,也绝非易事。由此,2月初中国石化官方微博发布《我有熔喷布,谁有口罩机》,迅即刷爆朋友圈,市长地级市引发社会关注,也就不难理解了。

  从产能来看,中国绝对是一个口罩产业大国,生产了全球约50%的口罩。在疫情发生之前,中国口罩最高日产为2000多万只。数据显示,2018年我国各类口罩产量45.4亿只,2019年产量超过50亿只。

  从原料来说,2019年我国聚丙烯纤维的产量约为170万吨,其中能用于口罩的高熔聚丙烯纤维约为95万吨。正常情况下,满足口罩生产需要的原料供应不是问题。

  抗疫开始初期的“一罩难求”,一方面是特殊时期企业停工所致:春节期间的惯例是,无纺布企业、口罩生产企业都不会保留太高的聚丙烯纤维料和高熔指熔喷无纺布库存;另一方面则是体现了产业特点:医用口罩需要经过环氧乙烷(EO)消毒后静置7天,从而造成新投产的口罩生产线生产出来的产品不能很快上市。据专家介绍,若采用辐照灭菌技术,可将这一过程缩短至24小时,但也会增加一定的成本。

  实际上,疫情发生后,我国的石油石化企业迅即响应,紧急恢复生产甚至上马新生产线月份,中国石化在紧急上马10条熔喷布生产线日宣布,在燕山石化和仪征化纤再增加6条生产线吨/天的熔喷布产能。中国石化新闻发言人吕大鹏表示,预计这些产能5月底全部投产后,日产能将达到30吨/天。

  截至3月10日,中国石油投入生产的口罩生产线条口罩生产线条已生产出口罩。中国石油独山子石化、大连石化、大连西太、宁夏石化、呼和浩特石化、兰州石化、抚顺石化等炼化企业全力生产聚丙烯医用料。截至3月9日,已累计生产医用料13.8万吨,出厂13万吨。

  据业内人士介绍,解决了原材料的问题,口罩生产就是堆工、堆料,维持生产线产能的问题了。

  据不完全统计,我国已有包括能源、汽车、家电、IT甚至是房地产行业的数千家企业“跨界”生产口罩。仅以天眼查数据显示,截至3月18日,我国一共有4.7万家经营范围包括口罩且在正常经营的企业,其中有8950家系1月25日后新增企业。

  对于业界而言,规模和数量的扩张无法掩饰中国只是制造大国而非技术强国的尴尬。

  口罩背后是产业实力的竞争,归根到底是基于石化工业材料技术的竞争。疫情初期,口罩产能难以迅速跟上,能否通过新材料技术,减少浪费,也成为各方关注焦点。

  2月21日,国务院总理李克强视察的一家临时转产的口罩企业引发媒体关注。据称,其核心技术是过滤材料使用纳米纤维膜,可以解决普通口罩清洗后难以重复使用的问题。

  据介绍,熔喷布实现过滤功能主要依靠两点:对于较大颗粒的粉尘,依靠纤维直径在2微米左右的超细静电纤维布抵御;对于其他颗粒,通过静电吸附在表面。其缺点在于遇水后静电效应就会失去,因此无法在消毒水洗后重复使用。

  纳米纤维膜过滤的优势在于,即使消静电处理后,其过滤效率基本保持。据北京化工大学教授杨卫民团队介绍,纳米纤维膜口罩可以反复清洗使用的原因有二:一是过滤原理不是靠静电吸附病毒颗粒,而是靠上千层的纳米长纤维,一层一层构成“迷宫”,通过物理结构阻拦病毒颗粒。二是采用的不是短纤维,而是纳米级长纤维,可洗后重复使用。“纳米纤维膜和熔喷布相比,就像羊绒和羊毛的关系。”杨卫民表示。

  目前,我国已有一些机构和企业加入纳米纤维膜技术的研发。自2016年起,杨卫民团队与“小为口罩”合作,开始量产纳米重复可洗口罩;广东工业大学联手多个研究团队,研发出了纳米纤维静电纺丝批量生产设备以及医用口罩纳米纤维滤膜,生产线万个滤膜材料;由上海巨臣婴童服饰股份有限公司、上海汉圃新材料科技有限公司共同开发的纳米纤维微孔薄膜材料口罩日前也已开启团购渠道,但限购每家企业订购100只。

  据业内人士介绍,基于新技术的口罩产品销量并不乐观。纳米纤维膜在口罩生产上面临两个问题,一是成本较高,二是技术有待改进。山东东岳集团首席科学家张永明认为,纳米纤维如果太细了,比如直径小到几十到几百纳米,是可以隔离病毒,但口罩的压降会导致呼吸困难,即俗称的“憋气”。

  当然,这一技术更有价值的是其作为新型滤膜的战略安全作用,比如作为可重复使用的产品,目前可以有效减缓物资短缺的压力和减少医疗危废的产生,未来可能在于满足国家长期存储的战略物资储备需求,以及在可水洗、可反复使用口罩领域的差异化应用。

  此外,这种纳米纤维膜对于很多熔喷材料无法应用的净化领域很有意义,比如高湿条件下的净化过滤、油性颗粒为主情况下的净化过滤,在海洋船舶领域和畜牧业等领域,会有较好的应用前景。

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