來源:《中國石化》雜志2024年第3期 時間:2024-03-07 14:26
吳長江
中國石化集團公司首席科學(xué)家
中國石化北京化工研究院院長
綠色低碳是我國石油化工行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要方向,要大力推動新型綠色化工關(guān)鍵技術(shù)突破與科技成果有效落地,促進石油化工行業(yè)綠色化、生態(tài)化、高質(zhì)量發(fā)展。
石油化學(xué)工業(yè)是國民經(jīng)濟的重要支柱,關(guān)乎我國產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈安全穩(wěn)定、綠色低碳發(fā)展、民生福祉改善。新中國成立時,我國石油化學(xué)工業(yè)基本上是空白的,從白手起家到實現(xiàn)科技自立自強的歷程是一個充滿挑戰(zhàn)與機遇、不斷創(chuàng)新與突破的過程。70余年來,通過引進消化吸收、自主創(chuàng)新研發(fā),以及產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新等方式,我國石油化工產(chǎn)業(yè)不斷迭代升級,在技術(shù)水平、產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)業(yè)競爭力等方面取得了顯著成就,為國家經(jīng)濟社會發(fā)展提供了強有力的支撐。
中國石化作為我國石油化工行業(yè)的龍頭企業(yè)之一,勇?lián)肫筘熑?,持續(xù)推進科技創(chuàng)新,不斷突破石油化工主體技術(shù),取得一大批重大科學(xué)理論和工程科技成果,攻克一大批“卡脖子”技術(shù),自主實施一大批國內(nèi)首次工業(yè)轉(zhuǎn)化,填補一大批國內(nèi)空白,助力我國實現(xiàn)高水平科技自立自強。依靠自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)設(shè)計建設(shè)百萬噸級乙烯裝置,芳烴成套技術(shù)總體位于世界領(lǐng)先水平,成功開發(fā)氣液法聚乙烯、第三代環(huán)管法聚丙烯等合成材料成套技術(shù),以及異丙苯、丙烯腈等有機化工成套技術(shù),形成競爭優(yōu)勢、贏得戰(zhàn)略主動。
綠色低碳是我國石油化工行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要方向
在“雙碳”目標的大背景下,我國石油化工行業(yè)面臨嚴峻的能源資源壓力,必須加快綠色技術(shù)創(chuàng)新,在節(jié)能減污降碳方面邁出更大步伐。加快推進原油直接裂解制烯烴技術(shù)、合成氣直接轉(zhuǎn)化制烯烴技術(shù)、環(huán)氧氯丙烷綠色工藝技術(shù)、第三代太陽能電池材料技術(shù)、碳捕集與利用技術(shù)攻關(guān),已成為我國可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在要求。
綠色化工是化學(xué)工業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑,其內(nèi)涵包括原料綠色化、催化劑綠色化、反應(yīng)工程綠色化、能源綠色化、產(chǎn)品綠色化及資源化利用等6個方面。
北京化工研究院科研人員在研討如何通過綠色化工藝技術(shù)使產(chǎn)品更加契合市場需求,助推綠色化工產(chǎn)品的推廣應(yīng)用。??潘亞男/攝
在產(chǎn)業(yè)政策指引與社會資本推動下,我國綠色化工發(fā)展在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域取得了一定成效,生產(chǎn)技術(shù)服務(wù)企業(yè)逐步增多,在綠色化工領(lǐng)域涌現(xiàn)出一批以技術(shù)研究為基礎(chǔ),通過科技創(chuàng)新服務(wù)引領(lǐng)行業(yè)綠色、循環(huán)、可持續(xù)發(fā)展的高新技術(shù)企業(yè),推進了我國化工領(lǐng)域的技術(shù)升級,提高了行業(yè)綠色發(fā)展水平。
中國石化在我國綠色化工發(fā)展進程中作出長足貢獻
原料綠色化技術(shù)是綠色化工的重要基礎(chǔ),其在化工反應(yīng)和化學(xué)品生產(chǎn)中起到重要作用,是影響化學(xué)品制造、加工與使用的重要因素之一。隨著化石資源的減少,可再生資源特別是生物質(zhì)資源作為原料的轉(zhuǎn)化利用引起全球的廣泛關(guān)注。中國石化積極開展生物質(zhì)資源利用研究,形成二酸、二醇和關(guān)鍵酯類及異山梨醇等生物基化學(xué)品類,實現(xiàn)綠色化和規(guī)?;苽洹?/p>
催化劑綠色化是綠色化工的關(guān)鍵,通過催化劑本體、載體、助催化劑等的綠色設(shè)計和應(yīng)用,可以更高效降低反應(yīng)的能量消耗。中國石化開發(fā)了直接一步法沉淀負載制備催化劑載體的工藝,縮短了工藝流程,并且在確保催化劑活性的前提下,減少了助催化劑的使用量,減少對環(huán)境的污染;開發(fā)的超高活性超純HA系列催化劑,實現(xiàn)一步法制備目標產(chǎn)物,避免了水洗、后處理等工藝,降低了裝置能耗物耗。
反應(yīng)工程綠色化技術(shù)是化學(xué)工業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要手段,通過在化學(xué)反應(yīng)工程中采用一系列環(huán)保、高效、節(jié)能的技術(shù)手段,以實現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的綠色化,減少對環(huán)境的污染和對資源的浪費。中國石化應(yīng)用自主研發(fā)的氦氣分離膜技術(shù)在重慶液化天然氣(LNG)工廠對高含氦、高含氫的工廠尾氣進行提純處理,變廢為寶,實現(xiàn)了低能耗膜法氦氣分離和提純;開發(fā)催化裂解制烯烴工藝,合理利用化工生產(chǎn)過程中碳四等副產(chǎn)品資源,提高副產(chǎn)品經(jīng)濟價值,降低環(huán)境影響。
能源綠色化是當前世界能源發(fā)展的一個重要趨勢,太陽能、風能、水能、地熱能、綠氫等綠色能源將成為我國能源領(lǐng)域長期可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護的重要發(fā)展方向,對企業(yè)發(fā)展有重要意義。中國石化自主研發(fā)聚烯烴彈性體POE、碳纖維增強復(fù)合材料等新材料,為太陽能、風能、水能等清潔能源行業(yè)的突破提供關(guān)鍵原料支撐;創(chuàng)新形成集地熱勘探技術(shù)、鉆井技術(shù)、自動化控制技術(shù)、梯級利用技術(shù)、回灌技術(shù)、清潔能源集成技術(shù)于一體的6大核心技術(shù)體系,自主開發(fā)油田地熱與污水余熱綜合利用、淺層地熱能開發(fā)利用、換熱介質(zhì)等技術(shù),充分開發(fā)利用中深層地熱能。
產(chǎn)品綠色化是綠色化工的重要目標之一,我國為推動產(chǎn)品綠色化制定了一系列環(huán)保法規(guī)、管理辦法,以及促進循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展和推進資源綜合利用政策,產(chǎn)學(xué)研用各方面對此給予高度重視。中國石化聚焦醫(yī)用衛(wèi)生健康,在國際上首次利用聚合裝置工業(yè)開發(fā)出抗菌聚丙烯樹脂,守護人民生命健康;聚焦綠色節(jié)能,開發(fā)具有質(zhì)輕、抗沖緩震、耐腐蝕、隔熱隔音等優(yōu)良特性的綠色高性能發(fā)泡聚丙烯(EPP),并廣泛應(yīng)用于包裝、建筑、汽車等行業(yè);聚焦白色污染解決,開發(fā)高耐候可回收地膜專用料、PBST可降解地膜專用料,助力農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。
廢舊高分子材料的綠色資源化利用是當前可持續(xù)發(fā)展的熱點。隨著高分子材料在完成使用后固體廢物大量增長,廢舊高分子材料污染問題也成了國際社會共同關(guān)注的議題。中國石化開發(fā)了混合塑料增容劑技術(shù)、廢舊塑料生產(chǎn)低雜質(zhì)油品(SPWO)技術(shù)、PET高效解聚回收技術(shù)、微波輔助熱解技術(shù)等一系列物理、化學(xué)回收技術(shù),助力保護地球資源與生態(tài)環(huán)境。
全力推進石油化工行業(yè)綠色化、生態(tài)化、高質(zhì)量發(fā)展
我國在綠色化工方面的研究與應(yīng)用起步較晚,技術(shù)應(yīng)用程度較部分發(fā)達國家仍有一定差距。同時,科研成果的產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化是我國研發(fā)鏈條中的薄弱一環(huán),國內(nèi)化工、新材料產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)滲透緩慢,生產(chǎn)過程高耗能、高污染、低資源利用率等問題仍然存在,亟待新型綠色化工關(guān)鍵技術(shù)突破與科技成果有效落地,促進石油化工行業(yè)綠色化、生態(tài)化、高質(zhì)量發(fā)展。
要加強對綠色化工技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)研究導(dǎo)向性支持。推進以市場需求為導(dǎo)向的綠色化工技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)研究,大力支持綠色化工技術(shù)與新材料應(yīng)用領(lǐng)域拓展研究,如新能源技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用開發(fā);生物化工技術(shù)在基礎(chǔ)化學(xué)品、生物質(zhì)能源、生物醫(yī)藥、廢棄物和污染物處理等領(lǐng)域的應(yīng)用研究;過程強化技術(shù)在納米材料制備方面的應(yīng)用研究;膜技術(shù)在污水處理、海水淡化方面的應(yīng)用研究;生物基材料、高性能復(fù)合材料、輕量化材料、抗菌材料、智能材料在交通運輸、電子信息、新能源、3D打印等領(lǐng)域的應(yīng)用開發(fā)等。建設(shè)綠色化工技術(shù)驗證中心、綠色化工技術(shù)工程研究中心等應(yīng)用基礎(chǔ)研究創(chuàng)新平臺及綠色化工技術(shù)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化平臺,推動相關(guān)終端應(yīng)用領(lǐng)域技術(shù)攻關(guān)、應(yīng)用示范及成果轉(zhuǎn)化,不斷促進綠色化工技術(shù)在各領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。
要提倡將綠色指標納入技術(shù)先進性評價標準。對化工過程全生命周期進行綠色化水平評價,提倡將資源轉(zhuǎn)化率、循環(huán)利用率、可再生資源占比、環(huán)境影響程度等綠色化生產(chǎn)水平納入化工技術(shù)先進性評價標準,對潛在的生態(tài)污染可能性進行科學(xué)預(yù)估。首選無毒無害無污染、綠色環(huán)保類材料,以及天然綠色化工材料,對資源使用進行科學(xué)合理規(guī)劃,強化綠色化工產(chǎn)品設(shè)計,探索建立綠色技術(shù)評價標準體系及服務(wù)體系,對化工產(chǎn)品和化工生產(chǎn)過程中各項技術(shù)的綠色化水平進行評價。定期發(fā)布推薦實施的綠色化工技術(shù)名錄,持續(xù)完善綠色化工產(chǎn)業(yè)評價標準體系,全面推動化工產(chǎn)業(yè)綠色化發(fā)展。
要推動綠色發(fā)展理念融入化工產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用全過程。在化工產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究開發(fā)、生產(chǎn)應(yīng)用全過程中大力推廣清潔生產(chǎn)、綠色發(fā)展理念,強化綠色產(chǎn)品標志認證,對產(chǎn)品及其生產(chǎn)、使用、消費、處理過程中是否符合環(huán)境保護標準、對環(huán)境和人類健康是否有影響進行科學(xué)認證和規(guī)范化標注,重點開發(fā)綠色、環(huán)保、健康、抗菌的化工產(chǎn)品;推進降碳、減污、擴綠,提升裝置運行效率和高端化、綠色化、安全化水平,推動化石能源潔凈化、潔凈能源規(guī)?;?、生產(chǎn)過程低碳化、能源產(chǎn)品綠色化?;どa(chǎn)企業(yè)從產(chǎn)品設(shè)計、原材料使用、能源利用、生產(chǎn)加工到回收再利用,針對產(chǎn)品全生命周期各個階段加快綠色升級改造,促進化工技術(shù)與產(chǎn)業(yè)綠色化提升,優(yōu)先采用無毒無害的化工原料、催化劑、溶劑和清潔可再生能源,推廣使用低碳環(huán)保生產(chǎn)技術(shù)工藝,加強產(chǎn)品綠色生產(chǎn)及可循環(huán)、易拆解性設(shè)計,應(yīng)用區(qū)塊鏈數(shù)字標識技術(shù)及智能識別裝備對化工生產(chǎn)全過程資源利用和排放情況等進行標識,并強化源頭減量、過程控制和末端高效治理相結(jié)合的發(fā)展模式,最大程度提高資源利用率、降低污染物排放,將化工產(chǎn)品及生產(chǎn)過程對人體健康和環(huán)境的影響降至最低。
要加速綠色化工科技創(chuàng)新,推進化工產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。加速綠色化工技術(shù)創(chuàng)新與升級,建設(shè)產(chǎn)學(xué)研深度融合的綠色化工科技創(chuàng)新體系,增強綠色化工科技創(chuàng)新能力。積極開發(fā)、生產(chǎn)、使用資源利用率高、環(huán)境友好型新產(chǎn)品和綠色環(huán)保裝備、新能源裝備等,如可降解塑料、高效鈣鈦礦電池、POE膠膜材料、保溫隔熱材料等;大力推進清潔生產(chǎn)、資源高效綜合利用、節(jié)能減排、污染防治技術(shù)開發(fā),如降低能耗和減少廢物的新型催化劑技術(shù)、膜法水處理技術(shù)、廢塑料無金屬催化醇解及高純單體分離與利用技術(shù)、廢舊汽車拆解與回收利用技術(shù)、廢電池材料回收利用技術(shù)、醫(yī)用廢棄物安全處理處置技術(shù),廢氣余熱、低品位余能回收利用技術(shù)、碳捕集利用及封存(CCUS)技術(shù)等。推進化工產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型,提高化工產(chǎn)品和生產(chǎn)過程數(shù)字化管理水平。以數(shù)字化轉(zhuǎn)型驅(qū)動化工生產(chǎn)方式節(jié)能、高效、低污染變革。采用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、5G等新一代信息技術(shù)提升資源、環(huán)境管理水平,深化綠色化工生產(chǎn)過程的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用;通過對生產(chǎn)全過程實時監(jiān)控,對化工過程能源、物質(zhì)等資源消耗,廢棄物排放,碳足跡數(shù)據(jù),以及分子級別反應(yīng)過程進行數(shù)字化分析,通過智能化手段實現(xiàn)機械制冷與自然制冷協(xié)同等,促進化工生產(chǎn)過程、設(shè)備管理和安全防護等系統(tǒng)性優(yōu)化,提高資源利用率、生產(chǎn)效率,以及廢棄物處理水平,推動產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)化和創(chuàng)新,促進化工過程綠色化發(fā)展。
要提升產(chǎn)業(yè)一體化發(fā)展,構(gòu)建多元融合化工產(chǎn)業(yè)。立足長遠空間布局和產(chǎn)業(yè)規(guī)劃,優(yōu)化完善化工產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈體系,強化“原料流、廢物流”的關(guān)聯(lián)度。重點發(fā)展綠色先進技術(shù)工藝大型煉化一體化項目,提高產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度,促進化工產(chǎn)業(yè)規(guī)?;⒓夯?、一體化發(fā)展。規(guī)劃建設(shè)化工項目時,強化原料來源、產(chǎn)品和下游應(yīng)用關(guān)聯(lián)度,按照一體化設(shè)計理念,資源融合、合理布局,選擇產(chǎn)業(yè)鏈上下游關(guān)聯(lián)度強的項目及實施主體,實現(xiàn)生產(chǎn)裝置互通、上下游產(chǎn)品互供、產(chǎn)業(yè)鏈互聯(lián)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。不斷拓深拓寬下游產(chǎn)業(yè)鏈,堅持強鏈、補鏈、延鏈,增強產(chǎn)業(yè)鏈附加值,以提升化工產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度為核心,實現(xiàn)協(xié)同發(fā)展,推進資源高效利用、生產(chǎn)高效運營和環(huán)境高水平保護。構(gòu)建多元化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局,促進產(chǎn)業(yè)鏈下游延伸和跨領(lǐng)域合作。因地制宜推進產(chǎn)業(yè)融合協(xié)同發(fā)展,實現(xiàn)化工產(chǎn)業(yè)與生物醫(yī)藥、電子信息、新能源裝備、航空航天、建筑建材、軌道交通、農(nóng)林種植、海洋工程等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的融合,推動化工產(chǎn)業(yè)與終端應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的互通發(fā)展,促進新興產(chǎn)品、前沿技術(shù)到市場需求的升級和互動。重點關(guān)注綠色技術(shù)轉(zhuǎn)型實效、綠色產(chǎn)業(yè)集聚程度、綠色產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展。
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