內(nèi)容節(jié)選自《中國(guó)石化工程科技2035發(fā)展戰(zhàn)略研究》，中國(guó)工程科學(xué)2017年第19卷第1期，作者曹湘洪院士、袁晴棠院士、劉佩成等。“流程工業(yè)”編輯整理發(fā)布。

 

近日，曹湘洪院士、袁晴棠院士、劉佩成等在《中國(guó)工程科學(xué)》2017年第19卷第1期中國(guó)，發(fā)表了文章《中國(guó)石化工程科技2035發(fā)展戰(zhàn)略研究》。中國(guó)工程院通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外石化工業(yè)和石化工程科技發(fā)展趨勢(shì)的梳理，分析了未來(lái)20年我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)石化工程科技發(fā)展的重大戰(zhàn)略需求，提出了2025年和2035年我國(guó)石化工程科技發(fā)展的目標(biāo)任務(wù)。

 

2035世界石化工程科技發(fā)展前瞻

 

1、高效煉油石油技術(shù)

 

（1）重質(zhì)、劣質(zhì)原油生產(chǎn)更加清潔化的液體燃料技術(shù)不斷進(jìn)步 

2035年，全球電動(dòng)汽車(chē)、燃料電池汽車(chē)等新能源汽車(chē)將會(huì)快速增長(zhǎng)，但液體燃料仍將是交通運(yùn)輸?shù)闹饕剂?，品質(zhì)上會(huì)要求更加清潔化。而生產(chǎn)液體燃料的原油總體呈現(xiàn)重質(zhì)化和劣質(zhì)化，這將推動(dòng)劣質(zhì)、重質(zhì)原油高效轉(zhuǎn)化技術(shù)不斷進(jìn)步，漿態(tài)床渣油加氫裂化技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用將日益廣泛。

（2）有競(jìng)爭(zhēng)力的油化結(jié)合技術(shù)更受重視 

以降低生產(chǎn)成本、降低能耗、提高經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，低碳烷烴脫氫、石腦油或重油催化裂解生產(chǎn)C3、C4烯烴等高價(jià)值烯烴生產(chǎn)技術(shù)，石腦油催化重整、芳烴轉(zhuǎn)化與分離的高效催化劑及工藝等芳烴技術(shù)，合理利用煉化裝置副產(chǎn)物生產(chǎn)有機(jī)化工原料技術(shù)等研發(fā)活躍。

（3）基于分子水平的煉油技術(shù)平臺(tái)不斷完善

對(duì)原油的認(rèn)知將從混合物水平提升到分子水平，并從分子水平認(rèn)識(shí)煉油反應(yīng)過(guò)程，開(kāi)發(fā)更高效的催化劑和更先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)對(duì)石油烴類(lèi)分子的定向轉(zhuǎn)化，充分利用石油烴類(lèi)中碳、氫原子；開(kāi)發(fā)、實(shí)施高選擇性精細(xì)煉制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)石油資源的最有效利用，并推動(dòng)石油煉制技術(shù)向本質(zhì)綠色低碳方向發(fā)展。

 

2、綠色低碳生產(chǎn)技術(shù)和裝備 

 

1）采用本質(zhì)綠色低碳的工藝和裝備，實(shí)現(xiàn)煉化技術(shù)從末端治理向源頭消減、過(guò)程控制和末端治理全過(guò)程控制的轉(zhuǎn)變。包括煉化反應(yīng)過(guò)程和產(chǎn)品分離提純過(guò)程的低能耗、高選擇性、清潔化技術(shù)，工廠(chǎng)用能優(yōu)化技術(shù)；“三廢”資源化利用及高效無(wú)害化處理技術(shù)；建立創(chuàng)新性的循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式，形成產(chǎn)業(yè)間及與社會(huì)的生態(tài)鏈接；CO2捕集、利用技術(shù)等。

 

2）開(kāi)發(fā)新型高效催化材料，促進(jìn)煉油和化工反應(yīng)過(guò)程的本質(zhì)節(jié)能、環(huán)保。根據(jù)量子力學(xué)的基本原理，從原子尺度出發(fā)，直接面向最終的應(yīng)用需求，通過(guò)高通量的計(jì)算模擬，結(jié)合可靠的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算數(shù)據(jù)，顯著提高先進(jìn)催化材料的研發(fā)和應(yīng)用速度，預(yù)計(jì)將會(huì)引發(fā)催化材料的重大變革，促進(jìn)煉油和化工反應(yīng)過(guò)程的本質(zhì)節(jié)能、環(huán)保。

 

3）創(chuàng)新技術(shù)不斷開(kāi)發(fā)應(yīng)用，化工過(guò)程技術(shù)及工藝流程將更加綠色。重點(diǎn)是提升催化劑的選擇性和活性、優(yōu)化原料配給、創(chuàng)新反應(yīng)設(shè)備、開(kāi)發(fā)反應(yīng)、反應(yīng)產(chǎn)物分離和精制耦合新技術(shù)，減少副反應(yīng)發(fā)生，簡(jiǎn)化產(chǎn)品分離過(guò)程和精制流程，針對(duì)不同石化產(chǎn)品的綠色一體化生產(chǎn)技術(shù)不斷得到應(yīng)用。

 

3、原料多元化技術(shù)

 

（1）以木質(zhì)纖維素和藻類(lèi)為原料的生物燃料技術(shù)走向成熟 

非石油原料生產(chǎn)液體燃料的技術(shù)中，可再生的生物燃料最具發(fā)展前景，以可利用的動(dòng)植物油脂為原料通過(guò)醇解或加氫等方法制備生物燃料的技術(shù)將繼續(xù)進(jìn)步，以木質(zhì)纖維素、藻類(lèi)等生物質(zhì)為原料生產(chǎn)生物燃料技術(shù)的水平明顯提升并逐步成熟。生物燃料技術(shù)將成為減少溫室氣體排放的實(shí)用技術(shù)。

 

（2）有機(jī)化工產(chǎn)品原料多元化技術(shù)不斷涌現(xiàn)

未來(lái)有機(jī)化工產(chǎn)品生產(chǎn)原料將呈現(xiàn)石油、煤炭、天然氣和生物質(zhì)多元化格局，并根據(jù)原料特性開(kāi)發(fā)最有效利用資源并盡可能減小負(fù)面環(huán)境影響的加工技術(shù)，逐步形成以石油為主，天然氣、煤炭、生物質(zhì)、廢舊高分子材料為原料的系列有機(jī)化工產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)。

 

（3）可生物降解的綠色環(huán)保潤(rùn)滑劑

通過(guò)作物基因改性，使植物油性能不斷改善，產(chǎn)量逐步增加，成本持續(xù)降低。通過(guò)化學(xué)改性利用植物油生產(chǎn)可生物降解潤(rùn)滑油，具有廣闊的市場(chǎng)前景，在某些領(lǐng)域可取代礦物基潤(rùn)滑油。

 

 

4、高端石化產(chǎn)品技術(shù) 

 

高端石化產(chǎn)品技術(shù)的重點(diǎn)是高檔潤(rùn)滑油及潤(rùn)滑脂、高級(jí)溶劑油、功能性石蠟生產(chǎn)技術(shù)。高端石化產(chǎn)品將根據(jù)新型電子電器、交通運(yùn)輸、醫(yī)療、食品包裝、農(nóng)業(yè)、航天等行業(yè)的需求，開(kāi)發(fā)并生產(chǎn)實(shí)用的功能化產(chǎn)品，通過(guò)研究功能與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)單體生產(chǎn)、催化劑、反應(yīng)工程與工藝、加工應(yīng)用技術(shù)的綜合集成。

 

5、智能化生產(chǎn)技術(shù)

 

物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、智能機(jī)器人、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)分析儀器、過(guò)程模擬及在線(xiàn)優(yōu)化技術(shù)廣泛應(yīng)用于石化生產(chǎn)過(guò)程，石化生產(chǎn)逐漸進(jìn)入智能化發(fā)展新階段，逐步實(shí)現(xiàn)物質(zhì)流、能量流、信息流、資金流的集成優(yōu)化，支持資源、資金的高效利用，過(guò)程的低排放、低污染，提高企業(yè)的管理水平、市場(chǎng)應(yīng)變能力和競(jìng)爭(zhēng)能力?；诠a(chǎn)、銷(xiāo)的決策平臺(tái)將發(fā)揮重要作用，可及時(shí)分析市場(chǎng)需求和效益，使大宗產(chǎn)品生產(chǎn)按照運(yùn)輸距離、產(chǎn)能匹配、原料供給等數(shù)據(jù)，迅速獲得最優(yōu)的生產(chǎn)方案，并通過(guò)該決策平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)原料供應(yīng)、產(chǎn)品生產(chǎn)和銷(xiāo)售的低庫(kù)存。 

 

6、本質(zhì)安全生產(chǎn)技術(shù)

 

基于風(fēng)險(xiǎn)管理、設(shè)備可靠性在線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)、過(guò)程危險(xiǎn)因素高靈敏檢測(cè)、自動(dòng)報(bào)警、智能緊急停車(chē)以及自動(dòng)化修補(bǔ)等技術(shù)得到快速發(fā)展，進(jìn)一步為石化生產(chǎn)的本質(zhì)安全提供保證。

 

我國(guó)石化工程科技2035年重點(diǎn)任務(wù)

1、需突破的關(guān)鍵核心技術(shù)

 

▲（1）劣質(zhì)原油和渣油、重油加工技術(shù)，包括原油調(diào)和技術(shù)、劣質(zhì)原油加工技術(shù)、渣油加氫高效轉(zhuǎn)化技術(shù)、化石能源制氫新技術(shù)等； 

▲（2）清潔油品生產(chǎn)技術(shù)，包括焦化及催化柴油高效改質(zhì)技術(shù)、大幅度增產(chǎn)航煤技術(shù)、優(yōu)質(zhì)汽柴油調(diào)和組分生產(chǎn)技術(shù)等；

▲（3）油化結(jié)合技術(shù)，包括生產(chǎn)化工原料的煉油技術(shù)、拓展原料來(lái)源的芳烴成套技術(shù)、煉油廠(chǎng)干氣和液化氣高值化利用技術(shù)等； 

▲（4）高性能潤(rùn)滑油/脂、功能性石蠟等高附加值石油產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)，包括高檔潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)技術(shù)、潤(rùn)滑油/脂產(chǎn)品配方和添加劑新技術(shù)、特種油脂生產(chǎn)技術(shù)等其他新產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)； 

▲（5）低碳烯烴生產(chǎn)技術(shù)，包括吸附分離與深冷分離耦合技術(shù)、甲烷直接制乙烯技術(shù)、乙烷氧化脫氫制乙烯技術(shù)等；

▲（6）增產(chǎn)芳烴技術(shù)，包括催化重整多產(chǎn)芳烴技術(shù)、輕烴高選擇性制芳烴技術(shù)、苯/甲苯和甲醇選擇性甲基化制二甲苯技術(shù)等； 

▲（7）聚烯烴可控聚合及先進(jìn)加工技術(shù)，包括單活性中心催化劑生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)、結(jié)構(gòu)可精確控制的烯烴共聚合和接枝聚合技術(shù)、合成樹(shù)脂取向加工技術(shù)等； 

▲（8）生物基工程塑料生產(chǎn)技術(shù)，包括具有生物基特征的聚酰胺10T、聚酰胺9T等高性能生物基工程塑料生產(chǎn)技術(shù)；

▲（9）綠色輪胎用橡膠生產(chǎn)技術(shù)，包括溶聚丁苯橡膠、高順式聚丁二烯橡膠等高性能橡膠生產(chǎn)技術(shù)，廢舊輪胎制備精細(xì)膠粉的回收利用技術(shù)等；

▲（10）纖維高性能化及功能化技術(shù)，包括高強(qiáng)高模碳纖維、低成本碳纖維、抗菌纖維、抗靜電纖維、光致變色纖維等技術(shù)； 

▲（11）高性能與功能高分子材料，包括抗菌材料、高隔水和阻燃無(wú)毒新型外墻保溫材料等； 

▲（12）石化工程技術(shù)，包括適應(yīng)裝置大型化的工程技術(shù)、高效反應(yīng)工程和過(guò)程強(qiáng)化技術(shù)、高效精細(xì)分離工程技術(shù)； 

▲（13）節(jié)能減排技術(shù)包括煉化節(jié)能新技術(shù)，催化裂化本質(zhì)減排技術(shù)，“三廢”處理新技術(shù)，CO2低能耗捕集、封存和資源化利用技術(shù)。

 

2、需深入開(kāi)展基礎(chǔ)研究的主要技術(shù)領(lǐng)域

 

要圍繞以下技術(shù)的重大創(chuàng)新凝練科學(xué)問(wèn)題，深入開(kāi)展基礎(chǔ)研究。

·       一是低碳高效煉油技術(shù)；

·       二是新型催化材料技術(shù)；

·       三是過(guò)程強(qiáng)化技術(shù)；

·       四是適應(yīng)新型內(nèi)燃機(jī)的油品技術(shù)；

·       五是石油中硫、氮、氧等雜原子非臨氫脫除技術(shù)；

·       六是光轉(zhuǎn)化高分子膜材料生產(chǎn)技術(shù)；

·       七是仿生集水材料生產(chǎn)技術(shù)；

·       八是生物燃料生產(chǎn)技術(shù)。 

 

3、需實(shí)施的石化重大工程 

 

（1）智能石化廠(chǎng)工程。2035年物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、工業(yè)無(wú)線(xiàn)、智能傳感器、機(jī)器視覺(jué)、在線(xiàn)優(yōu)化等技術(shù)在石化廠(chǎng)廣泛應(yīng)用，結(jié)合商務(wù)智能等信息技術(shù)，數(shù)字化、智能化貫穿整個(gè)石化廠(chǎng)，從設(shè)計(jì)、建設(shè)、生產(chǎn)運(yùn)維、經(jīng)營(yíng)管理，直至新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)全過(guò)程。

（2）甲烷制乙烯工程，包括甲烷制乙烯催化劑工業(yè)化制備，專(zhuān)用反應(yīng)器開(kāi)發(fā)，分離精制工藝及工程放大技術(shù)開(kāi)發(fā)，流程集成和大型工業(yè)化裝置建設(shè)。

（3）高性能聚合物工程，包括基于性能要求的聚合物分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、單體生產(chǎn)技術(shù)、聚合催化劑及工藝、反應(yīng)器及生產(chǎn)流程開(kāi)發(fā)，加工應(yīng)用技術(shù)與裝備開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)的綜合集成，形成多種高性能聚合物的商業(yè)化生產(chǎn)。

（4）設(shè)施農(nóng)業(yè)專(zhuān)用高分子材料工程，包括制備長(zhǎng)壽命、防霧滴、選擇性透光棚膜和可降解地膜的高分子材料生產(chǎn)、開(kāi)發(fā)及加工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大面積推廣應(yīng)用。

 

4、需開(kāi)展的重大工程科技專(zhuān)項(xiàng) 

 

（1）生物質(zhì)利用技術(shù)，包括大型纖維素乙醇生產(chǎn)技術(shù)與專(zhuān)用設(shè)備開(kāi)發(fā)、城市有機(jī)垃圾生產(chǎn)生物燃?xì)饧夹g(shù)與專(zhuān)用設(shè)備開(kāi)發(fā)、生物基化學(xué)品生產(chǎn)技術(shù)開(kāi)發(fā)、生物基材料生產(chǎn)及加工應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)纖維素乙醇、生物基化學(xué)品、生物基材料的普及應(yīng)用。

（2）新型制氫與儲(chǔ)氫技術(shù)，包括開(kāi)發(fā)低成本電解水制氫技術(shù)、生物催化制氫技術(shù)、光催化制氫技術(shù)等，開(kāi)發(fā)多孔材料儲(chǔ)氫、芳香烴化學(xué)儲(chǔ)氫等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)上述制氫、儲(chǔ)氫技術(shù)的應(yīng)用，支持國(guó)家發(fā)展氫燃料電池的戰(zhàn)略目標(biāo)。 

（3）石化產(chǎn)業(yè)“兩化”融合技術(shù)，包括開(kāi)發(fā)煉油過(guò)程物質(zhì)流、能量流綜合優(yōu)化技術(shù)，流程模擬和在線(xiàn)自動(dòng)優(yōu)化技術(shù)，原料和產(chǎn)品性能的在線(xiàn)檢測(cè)調(diào)控技術(shù)，設(shè)備可靠性在線(xiàn)檢測(cè)及預(yù)警技術(shù)，生產(chǎn)過(guò)程安全性預(yù)警及自動(dòng)緊急停止技術(shù)，全面支持石化職能工廠(chǎng)的建設(shè)。

（4）廢舊高分子材料回收利用技術(shù)，包括開(kāi)發(fā)基于“力化學(xué)”的廢氣高分子材料回收利用技術(shù)、廢舊高分子材料自動(dòng)檢測(cè)分類(lèi)及選擇性催化裂解技術(shù)、廢舊高分子材料回收利用過(guò)程污染物處理技術(shù)，全面支持廢舊高分子材料高附加值回收利用。