近年來，國際政治經濟形勢不斷變化，全球能源格局持續深刻調整，能源消費結構繼續保持化石能源下降、非化石能源上升趨勢。面對油品需求達峰、新能源替代和低碳轉型大勢，煉化行業加速向一體化、集約化、高端化、低碳化、智能化、綠色化發展。5月29日~30日，由中國石油學會聯合中國石油、中國石化、中國海油、國家能源、中國中化、延長石油等單位共同主辦的“2024中國煉油與化工企業高峰論壇暨新技術與成果展”在山東青島舉行，兩院院士、專家學者、業界代表等600余人參加，圍繞行業趨勢、產業變革、綠色發展、技術進步等展開深入探討。

本版文字由 本報記者 程 強 整理

CCUS和過程強化是重要降碳途徑

中國科學院院士費維揚說，化工對能源、資源、環保、先進材料和國防工業等都發揮了重要作用，對國民經濟總產值的貢獻約占1/6，但是節能降碳減污的任務非常艱巨，一個加工量為4000萬噸/年的石化聯合企業，年排放二氧化碳高達4200萬噸。

CCUS是化石能源大規模低碳利用的主要途徑，是一種戰略性新興技術，難點是成本和放大，構建低成本、低能耗、安全可靠的CCUS技術體系和產業集群極為重要，可以為實現碳中和目標提供技術保障。

IEA（國際能源署）預測，全球利用CCUS減碳在2030、2035和2050年分別達到16億噸、40億噸和76億噸，相當于這些年全球排放總量的4.7%、11.8％和22.4%。但2020年全球利用CCUS減碳僅0.4億噸，差距非常大，任務非常艱巨。

加拿大邊界大壩項目于2014年10月建成，設計捕集能力100萬噸二氧化碳/年，但運行初期開工率較低，經過2015、2017、2019和2021年四次維修和改進，裝置利用率得到較大提升，2022年捕集二氧化碳75萬噸。該項目總投資太大（約14.67億加元）、總體發電效率損失大（約30%），我國需要研究借鑒。

化工過程強化也是降低碳排放的重要途徑，是在化學工程科學理論和實驗研究的基礎上，創造性地用更小的、更便宜的、更高效的設備和工藝，來代替龐大的、昂貴的、高耗能的設備和工藝，以大幅度地提高效率、節能減排、提質增效。如研發新催化劑、新型塔內件，應用信息技術、耦合技術、超重力技術、微化工技術、超臨界技術等。

在國家重點項目支持下，清華大學化工系對二氧化碳捕集新復合溶劑、高效填料、膜解吸復合再生和過程優化等進行了研究，中試、工業示范和工業應用表明，與傳統工藝相比，可節能和降低成本約30%。

化工行業的“智慧革命”

中國科學院院士徐春明說，第四次工業革命將互聯網、大數據和人工智能等現代信息技術深度融合，全球正在爭奪智慧工業制高點。自動化程度高、數據共享程度高、自主規劃和優化程度高的“智慧革命”正在重塑各行業格局。化工行業也正在經歷系統性變革，“低碳智慧煉化”是時代發展的必然趨勢。

化工行業的智慧化要重點解決兩個問題：從實驗室到工廠的工程化放大問題，從分子到工廠的快速感知、依靠模型精準過程決策和調控。在實驗室階段，建立物料感知系統，通過計算機理解和識別分子結構特征、預測分子性能指標；建立反應機理系統，針對復雜分子反應網絡無法手工建模問題，提出一套自動生成反應模型的方法；構建包含催化劑性質的智能優化模型，通過人工智能加速催化材料制備及篩選，設計制備綠電供能的導電催化材料，實現催化劑原位供熱和誘導活化。

綠電替代傳統燃料，是通過電磁場作用供能供熱，因此要開發與導電催化劑相匹配的綠電供能裝備，開發甲烷蒸汽重整、丙烷脫氫等石油加工過程綠電供能裝備，基于機理模型與工業數據，將CFD（計算流體動力學）和AI（人工智能）融合，開發工業裝置模型。

煉油過程是高度復雜的烴類體系加工系統，還要通過智能優化實現低碳生產，如通過煉廠氫氣智能優化可以提高高硫劣質原油加工比例、降低氫耗。石油化工裝置工藝復雜、流程長，要開發多變量智能控制方案。

綠電-綠氫-綠色化學品生產鏈條是實現“雙碳”目標的重要路徑，要研究多時間尺度下的能量-質量耦合系統集成，通過智能優化算法對系統進行智慧決策，設計電-氫-化學品系統匹配的最優調控策略可實現該鏈條的全生命周期管理。

未來煉化技術發展六大方向

中國石油科技管理部副總經理史君說，我國成品油需求將在2027年前后達峰，而國內石化市場結構性過剩問題更加突出，85%以上的大宗石化產品都將出現產能過剩，必須推進高端化發展。預計“十四五”時期，國內高端化工材料需求年均增速為8%，2025年需求量將達4500萬噸，高端材料自給率將從50%左右提高到70%以上，高端聚烯烴、工程塑料、高性能膜材料、關鍵單體和精細化工中間體等是國內發展的重點領域。

實現碳達峰后，煉化企業持續圍繞源頭、過程、終端路徑深入推進低碳發展，企業生產模式將發生根本性變革。未來，煉化企業實現凈零排放將使用多元化的原料，以生物質、廢塑料、碳一等低碳原料替代部分原油；構建高效清潔的生產過程，包括綠電、綠氫等清潔能源逐步規?；娲茉矗疾都盎厥绽玫?；生產高端精細的產品組合，包括生物航煤、綠氫、綠色合成燃料、化學品、新材料等。

未來技術發展有六大方向：電氣化技術，包括電裂解爐、大功率電加熱爐、電鍋爐、電化學等技術，提高綠電消納比例，實現煉化終端用能深度電氣化；生物制造技術，發展以非糧生物質為原料高效合成/轉化生產生物基燃料、生物基化學品、生物基新材料技術，生產生物航煤、生物柴油、生物基聚烯烴、聚酯、丁二烯橡膠、生物基尼龍等；核能技術，探索煉化與小型核堆的耦合集成，可控核聚變技術則有望徹底改變全球能源生產和消費的方式；二氧化碳綜合利用技術，包括二氧化碳耦合制碳酸酯新材料、二氧化碳與綠氫制化學品、二氧化碳制備綠色油品等技術；數智化賦能技術，傳統的人工智能（ANI）只能處理特定任務，被認為是弱人工智能，而通用人工智能（AGI）可以像人類一樣學習和推理，解決復雜的問題并獨立做出決策，是一種基于大模型開展應用的強人工智能，未來需加強AGI在煉化行業的應用；廢塑料化學回收技術，發展低能耗熱解法、低成本催化裂解制單體法、耐久性塑料選擇性斷鍵或原位功能化技術，將廢塑料轉化為油品、化工單體及化學品、再生塑料，以提高碳資源循環利用率，實現廢塑料高值化利用。

精細化工正從1.0走向2.0

中國科學院院士彭孝軍說，精細化學品是國際化工及相關應用領域爭奪的重要制高點，精細化學材料是新興產業的物質載體，其變革性是產業進步的關鍵。精細化學品占總化工產品百分比，即精細化率，是國家化工行業發展水平的重要標志?；瘜W工業發展趨勢是高端化、綠色化、智能化。

目前，精細化工正從1.0走向2.0。精細化工1.0，研究范式是大量實驗優選，通過人力+實驗實現漸進式發展；研究內容是工藝創新+分子模仿；研究目標是從跟跑改進到并跑。而精細化工2.0，研究范式是大數據挖掘，通過智慧+人工智能實現變革式發展；研究內容是分子創造+智能制造；研究目標是功能智能化實現領跑。

靶向藥物、探針等智能化學品是精準醫療的保障。電子信息產業急需高端智能化學品，如顯示LCD、存貯與分子開關、光刻膠與光引發劑等。新能源期待智能化學品大幅提高效率，如人工樹葉利用太陽能將水分解為氫和氧、提高電池能量密度、化石能源的富集分離和回收等。

智能材料是第四代材料，即可自動感知（識別）、執行、恢復。其具有變革性的性能，是人類社會革命性發展的物質基礎。智能材料成為先進材料領域的新前沿。

精細化工2.0是智能分子工程，包括分子設計智能化、產品功能智能化、產品制造智能化?；ぶ悄苤圃鞂⒋蛟鞜o人實驗室和黑燈工廠。

細分和延伸煉化產業鏈

中國石化科技部副總經理王皓說，隨著成品油消費達峰，應思考煉油產業除能源屬性外的其他屬性，如作為原料和材料的物質屬性，發展循環經濟、可持續能源和二氧化碳利用的平臺衍生低碳作用屬性。

乙烯原料以輕烴為主，可大幅降低能耗和加工成本。煉化企業通過煉化一體化等手段提高輕烴綜合利用率，形成輕烴精細加工產業鏈，由燃料能源轉型為化工原料趨勢明顯，并依托輕烴的資源化豐富化工原料的供給路徑。按組分形成烯烴烷烴的成套綜合技術方案，成為輕烴產品低成本利用的重要方向。可降解材料、環保溶劑及新型冷凍機油等產品是液化氣下游發展的重要產品品類。

中國石化不斷拓展低碳烯烴催化裂解技術，所開發的技術呈現出以下特點：原料適應性更廣泛，從早期的石蠟基蠟油發展到中間基摻渣重油；產品結構易于調整，從多產丙烯、多產乙烯到多產BTX（輕質芳烴）；反應器技術持續進步，包括提升管、流化床、快速床等，研發的快速流化床催化裂解反應器技術，吃“重”能力優異，有效填補劣重質油生產低碳烯烴的空白。

循環利用技術發展將推動污染物及廢棄物減量化、資源化、無害化。廢塑料的化學循環具有處理范圍廣、再生料品質高等優勢，源頭污染控制與資源高效循環利用技術正在加速突破，二次資源循環利用率將逐步提高。

隨著可再生能源發電成本相對下降和技術不斷創新發展，綠氫與綠電協同耦合將重構煉化業務能源供給體系，再造煉化工藝流程。其中，綠氫替代灰氫、綠氫煉化、氫基化工等成為發展重點。

煉化企業實現低成本生產的路徑包括加強節能降耗、開發短流程技術、有效利用煉廠資源、加工流程高效銜接等。煉廠總流程加工方案是否具有較強的調節彈性已成為影響企業盈利能力的重要因素。在煉油行業整體處于微利的背景下，要思考進一步細分產業鏈，如相變蠟、潤滑油產業鏈細分，延伸石油基炭材料產業鏈等。

中國石化研發的重質高碳富芳資源高值化利用新工藝可有效提升煉化企業的經濟效益，豐富高端炭材料產品，并實現低值燃料的固碳。聚“焦”發“瀝”功能“炭”，促進石墨電極鋁用預焙陽極和陰極、礦熱爐用炭/石墨電極等傳統炭材料產品做優做強，加快延伸開發高端石墨產業鏈，提升產業盈利能力。

研發可持續發展的新型高分子材料

中國工程院院士王玉忠說，生物基高分子材料、生物降解高分子材料、可回收循環利用的高分子材料，都是可持續發展的新型高分子材料。

可循環，意味著高分子材料易回收利用，要么通過物理循環回收為其聚合物，要么通過化學循環回收為其聚合的單體。

可反復化學循環，既是化學閉環循環（可解聚為其合成單體），又具有高單體回收率（幾乎可完全解聚為單體）特點。

PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯）是單一品種產量最大的高分子材料，但易燃，全球每年廢舊PET達3600萬噸，而廢舊PET自然解聚需要數百年。王玉忠帶領四川大學團隊，樹立聚酯全生命周期綠色設計理念，設計合成分子主鏈含兒茶酚-M配位結構的PET共聚酯，可紡性良好，金屬離子M均勻分布于纖維表面，改性聚酯面料集成阻燃抑煙、紫外屏蔽、抗菌、抗靜電、遠紅外發射、自修復六大功能。利用配位鍵溶劑/溫度響應特性，含配位結構共聚酯可實現自催化乙二醇解、甲醇解及水解，以乙二醇解為例，共聚酯轉化率近100%，并可高效分離回收單體。

王玉忠團隊還利用機器學習輔助設計優化了低煙低熱釋放本征阻燃聚碳酸酯，可耐受1400攝氏度火焰灼燒，適用于車內耐高溫防火場景，如電池外殼；可化學閉環循環回收，且回收成單體再聚合后保持阻燃性能；燃燒測試可滿足大飛機內飾材料標準。

此外，王玉忠團隊還研發了可吹塑可降解回收高性能PBS（聚丁二酸丁二醇酯）共聚酯，加工性能優異、可自然降解，拉伸性能和撕裂強度遠優于PBAT（己二酸丁二醇酯和對苯二甲酸丁二醇酯的共聚物）薄膜；研發了可回收耐穿刺高性能生物基聚酯，可3D打印，可反復化學循環，回收得到高純度單體，單體再聚合成聚酯具備優異性能；研發了集高性能與可化學閉環循環于一體的生物基聚酯材料，可在溫和條件下快速高效解聚。

-----------------------------------------------本文摘自《中國石化報》