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石化工業(yè)發(fā)展的每一步都離不開催化劑技術的突破

來源:《中國石化》雜志2024年第3期 時間:2024-03-07 14:21

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龔建議

中國石化集團公司市場營銷領域高級專家

石化工業(yè)領域90%的工藝過程都需要使用催化劑,石化工業(yè)的發(fā)展很大程度上依賴于催化劑的發(fā)展,它的每一次重大突破,都極大地改變了人類的生產和生活方式。

催化劑被譽為石化工業(yè)的“芯片”。石化工業(yè)領域90%的工藝過程都需要使用催化劑,石化工業(yè)的發(fā)展很大程度上依賴于催化劑的發(fā)展,它的每一次重大突破,都極大地改變了人類的生產和生活方式。從“一滴油到一匹布”“從一塊煤到一輛車”“從化石燃料氣固液三相轉換到煤由黑變白神奇旅程”,我國石化工業(yè)每天都在書寫著傳奇。從新中國成立原油年產不足12萬噸、石油煉制基本空白、國內消費的石油產品基本上依靠進口到2023年全國石油加工能力超十億噸,石油加工能力、三大合成材料生產能力全面位居世界第一。幾十年間,我國石化工業(yè)為解決十幾億人口的“衣、食、住、行”作出了重大貢獻,創(chuàng)造了令世界矚目的工業(yè)發(fā)展奇跡,催化劑技術功不可沒。

我國石化催化劑技術的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀

石化催化劑起源于美國,二次世界大戰(zhàn)前后伴隨著石油煉制工業(yè)而迅速發(fā)展,并擴展到歐洲、日本及世界各國。我國催化劑研究和生產可以追溯到上世紀50年代,當時,由于國內外的技術交流受限,主要依靠自主研發(fā)和自力更生。上世紀60年代,為適應以大慶原油為代表的我國石油資源特點,原石油工業(yè)部提出應盡快掌握流化催化裂化、催化重整、延遲焦化、尿素脫蠟和相關催化劑、添加劑等5個方面的工藝技術,被譽我國煉油技術的“五朵金花”。“五朵金花”的攻關成功,對我國煉油技術追趕世界先進水平具有有重要意義。繼“五朵金花”之后,閔恩澤主持研發(fā)了鉑重整催化劑、磷酸硅藻土疊合催化劑、小球硅鋁裂化催化劑和微球硅鋁裂化催化劑的生產技術,被譽為中國煉油催化應用科學的奠基人。陳俊武主持設計了我國第一套流化催化裂化裝置,帶動煉油技術一舉跨越20年,達到當時世界先進水平。

我國催化劑產業(yè)的發(fā)展一直在小規(guī)模追趕世界先進水平,在實施國產替代、打破國外壟斷、消除“卡脖子”技術方面努力,直到上世紀90年代中后期,我國大部分石油化工催化劑實現(xiàn)了國產化。進入21世紀,隨著全球化和我國加入世界貿易組織(WTO),我國催化劑產業(yè)的開放程度進一步加大,國內企業(yè)開始與國際巨頭競爭,技術、產能和市場齊頭并進,取得了一系列世界矚目的成就。

煉油方面,開發(fā)DCC催化裂解工藝和催化劑多產低碳烯烴引領世界;MIP/MIP-CGP在全球首創(chuàng)催化裂化多區(qū)反應,為油品質量升級奠定了基礎;“加氫催化劑大會戰(zhàn)”將催化劑制備技術水平提升20年,趕超世界先進水平;系列加氫催化劑的開發(fā),特別是系列渣油加氫催化劑開發(fā)應用及規(guī)?;l(fā)展,將重油加工水平提升到新的高度。

化工方面,成套芳烴技術、己內酰胺技術、HPPO技術開發(fā)應用完全打破國外公司多年的壟斷,配套的RC系列連續(xù)重整、HAT甲苯歧化等催化劑也成為全球性能最好的催化劑;系列聚烯烴催化劑的開發(fā)完全解決了“卡脖子”和天價進口問題。

催化材料方面,立足催化材料前沿,中國石化創(chuàng)制的全新結構分子篩SCM-14、SCM-15、SCM-25等,在新結構分子篩合成領域實現(xiàn)重要突破。

近年來,隨著石化催化劑技術逐漸與國際接軌甚至超越國際水平,產業(yè)化發(fā)展加速推進。據初步統(tǒng)計,到2023年,全國石化催化劑總產能超過65萬噸/年,產能、產銷量均穩(wěn)居世界第二位;國內主要催化劑產能已遠大于市場需求,除個別催化劑品種外,大部分催化劑品種過剩的產能達到1倍甚至3倍。再加上國際催化劑巨頭如UOP、AXENS、雅寶、巴斯夫等加大對中國市場的沖擊,催化劑供應由過去依賴進口轉入內外激烈競爭階段。

能源變革為催化劑產業(yè)發(fā)展帶來機遇和挑戰(zhàn)

近年來,基于“雙碳”目標要求,能源產業(yè)正在發(fā)生巨大的變革,主要表現(xiàn)在以下幾方面:一是全球石油加工量將在2030年前后達到峰值,煉油化工產能不斷向發(fā)展中國家轉移;二是煉化基地向大型化、一體化發(fā)展,油轉化、油轉特全面加速;三是烯烴原料多元化、劣質原料加工、煤化工取得重大突破;四是油品質量升級已與國際完全接軌;五是新能源快速發(fā)展,替代傳統(tǒng)能源的經濟性、安全性、穩(wěn)定性優(yōu)勢逐步顯現(xiàn)。石化催化劑產業(yè)與石化產業(yè)息息相關,基于石化產業(yè)變革和石化催化劑產業(yè)自身特點,石化催化劑產業(yè)面臨嚴峻挑戰(zhàn)。

一是適應石化產業(yè)變革能力的風險。隨著石化產業(yè)變革的深入推進,催化劑需求變化、技術要求變化、國家政策調整及新能源的快速發(fā)展將帶來市場需求的變化,催化劑產業(yè)如何適應這些變化將擺在突出的位置。

二是技術風險。石化產業(yè)變革需要催化劑技術做支撐,催化劑技術開發(fā)需要持續(xù)的科研投入,催化劑技術的進步方向是提高選擇性、減少使用量和延長使用壽命的自我革命,研發(fā)投入和產出能否匹配存在風險。

三是產能嚴重過剩后的惡性價格戰(zhàn)風險。隨著國際催化劑巨頭將目光轉向中國市場、國有催化劑企業(yè)產能快速擴張,以及民營催化劑企業(yè)的加速進入,導致國內現(xiàn)有石化催化劑產能已嚴重過剩且同質化嚴重,主要催化劑品種都已進入激烈的市場競爭階段,惡性的價格戰(zhàn)將破壞良性的市場生態(tài)并影響到企業(yè)研發(fā)投入,存在巨大的市場風險。

加快技術創(chuàng)新推動催化劑產業(yè)高質量發(fā)展

加快技術創(chuàng)新。技術創(chuàng)新是石化催化劑產業(yè)發(fā)展的靈魂,持續(xù)的技術創(chuàng)新是推動石化催化劑產業(yè)發(fā)展的關鍵。一方面要通過技術創(chuàng)新不斷改進現(xiàn)有技術、提升催化劑性能、不斷開發(fā)新催化劑或開發(fā)新工藝配套專有催化劑來搶占市場制高點,特別是要在重油加工、清潔燃料生產、化工原料合成、化工新材料生產等方面的催化劑技術上持續(xù)發(fā)力;在催化劑配方上要加大新材料、新基質的研發(fā)力度,通過新材料、新基質來推動催化劑配方技術的進步。另一方面要緊跟石化產業(yè)變革步伐,以市場需求為導向,加快布局進入新能源汽車、生物燃料、可再生能源、清潔能源,以及廢塑料回收等新興領域特定催化劑的研發(fā)和生產。

加大知識產權保護。近年來,產品同質化十分嚴重,多年研發(fā)的核心技術一旦推出便被快速模仿,給原創(chuàng)技術帶來極大的困擾,也破壞了良性的市場競爭秩序。這就需要技術擁有方和使用者都要增強知識產權保護意識,同時,呼吁政府相關部門加大執(zhí)法力度,保護知識產權。

重視綠色生產。隨著我國環(huán)保要求日益嚴格,除開發(fā)環(huán)保型催化劑減少煉化過程污染物排放、提高能源效率外,更要關注重視催化劑生產過程自身的環(huán)保問題。石化催化劑生產工藝很多,也很復雜,過程涉及到酸、堿、鹽等品種繁多的無機、有機化學物質和材料,也涉及到氣、液、固三相共存,會產生一定量的三廢(廢水、廢氣、廢渣)。隨著國家和地方政府對環(huán)保要求越來越高,環(huán)保排放指標也越來越嚴,執(zhí)行嚴格的環(huán)保標準、實現(xiàn)達標排放成為石化催化劑產業(yè)發(fā)展的基本要求。

重視產業(yè)升級。石化催化劑產業(yè)屬于精細化工范疇,規(guī)模相對較小,都是采取間歇、分段式生產,物料利用率低、產品收率低、能耗高,產業(yè)發(fā)展亟需升級。近年來,隨著市場需求上升和市場總量的擴大,產業(yè)逐步向規(guī)?;?、大型化發(fā)展。未來,隨著石油煉制工業(yè)的發(fā)展,大型煉化一體化裝置將追求更平穩(wěn)的生產,需要性能更穩(wěn)定的催化劑。大型化、自動化、連續(xù)化裝置的優(yōu)勢將進一步凸顯,小作坊式生產必將逐步被淘汰,石化催化劑生產裝備自動化、連續(xù)化、智能化是產業(yè)升級的必然選擇。

注重差異化發(fā)展。在同質化日益加劇的石化催化劑市場,差異化發(fā)展是激烈市場競爭中的不二法寶。一是開發(fā)新工藝實施工藝捆綁催化劑、開發(fā)專用產品適應專有工藝實現(xiàn)工藝差異化;二是通過多學科交叉融合開發(fā)新產品,催化劑的研發(fā)涉及化學、物理、材料科學等多個學科,通過加強學科間的交叉融合,促進新型催化劑的開發(fā),提高催化效率和選擇性,實現(xiàn)產品差異化;三是深化技術服務,通過解決方案式服務、量體裁衣服務、一站式服務等適應性、靈活性強的特色服務實現(xiàn)服務差異化;四是打造世界級高端品牌,實現(xiàn)品牌差異化。

注重國際合作和國際市場開發(fā)。我國石化催化劑產業(yè)在國內市場占據重要地位,在國際市場上也展示了一定的競爭力。從相關數(shù)據看,我國催化劑產業(yè)年出口量和金額還很低,海外市場占有率還很低,還有很大的上升空間。在國際催化劑企業(yè)加快搶占國內市場的今天,國內催化劑企業(yè)要主動走出去,加大國際合作和國際市場開拓力度,加大國際市場的投入。同時,通過與國際企業(yè)的合作加速技術創(chuàng)新和產業(yè)升級,進一步促進我國催化劑產業(yè)的高質量發(fā)展。

(責任編輯:李詩曉)