張?煒

中國(guó)石化化工和材料領(lǐng)域烯烴工藝高級(jí)專家

中國(guó)石化化工事業(yè)部正高級(jí)工程師

石油化工產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，目前我國(guó)已躋身世界石油化工大國(guó)行列，2023年中國(guó)大陸乙烯、對(duì)二甲苯產(chǎn)能分別達(dá)到5090萬(wàn)噸/年和4400萬(wàn)噸/年，均位居世界第一。

當(dāng)前，我國(guó)石化行業(yè)已邁入由大轉(zhuǎn)強(qiáng)的新發(fā)展階段，主要面臨四個(gè)挑戰(zhàn)。一是石化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性過(guò)剩矛盾突出。一方面，基礎(chǔ)化學(xué)品及合成材料產(chǎn)能集中釋放，明顯過(guò)剩；另一方面，部分高端專用化學(xué)品和新材料供給不足，甚至完全依賴進(jìn)口。二是行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型在探索中前進(jìn)，相關(guān)技術(shù)有待不斷開(kāi)發(fā)和完善。三是不少存量產(chǎn)能由于資源優(yōu)化不足、生產(chǎn)規(guī)模小、設(shè)備效能低、智能化水平不高，生產(chǎn)成本依然偏高。四是行業(yè)創(chuàng)新能力不足，急需建立高效、協(xié)調(diào)的產(chǎn)學(xué)研用新體系。必須深化供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，通過(guò)技術(shù)革命性突破、生產(chǎn)要素創(chuàng)新性配置、產(chǎn)業(yè)深度轉(zhuǎn)型升級(jí)推動(dòng)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，打造一體化、規(guī)?；?、智能化、綠色化、創(chuàng)新型石化企業(yè)。

一體化是做好資源優(yōu)化的基礎(chǔ)

煉化一體化就是統(tǒng)籌規(guī)劃煉油和化工裝置布局，將煉油和化工生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)緊密結(jié)合，延長(zhǎng)產(chǎn)品鏈，豐富和完善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，有利于全面開(kāi)展分子煉油和分子化工，從分子層面優(yōu)化煉油和化工裝置原料；有利于統(tǒng)籌大量煉化裝置不同能源需求，做到能量品位由高到低梯級(jí)利用，大幅提高能源使用效率；有利于上下游裝置通過(guò)管道直供料，壓減儲(chǔ)運(yùn)成本；有利于統(tǒng)籌供汽、供電、供水及廢物處理等公用工程設(shè)置，保障穩(wěn)定供給、低成本運(yùn)行；有利于根據(jù)市場(chǎng)變化及時(shí)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，更好地滿足市場(chǎng)需求的同時(shí)，獲得最大經(jīng)濟(jì)效益，最終實(shí)現(xiàn)資源整體優(yōu)化利用。

近年來(lái)，基礎(chǔ)石化產(chǎn)品產(chǎn)能過(guò)剩的市場(chǎng)環(huán)境下，對(duì)比企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，煉化一體化企業(yè)明顯高于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)基本相同的非一體化企業(yè)，部分非一體化企業(yè)甚至已處于無(wú)邊際效益的邊緣，煉化一體化已成為石化行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的趨勢(shì)。未來(lái)五年，乙烯行業(yè)擬建產(chǎn)能將達(dá)到3359萬(wàn)噸/年，基本是煉化一體化項(xiàng)目，具有產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)、資源精深加工、能源使用效率高的特點(diǎn)，可以有效降低各項(xiàng)運(yùn)營(yíng)成本，提高產(chǎn)品附加值。

規(guī)?；翘岣呱a(chǎn)效率的要素

當(dāng)前，基礎(chǔ)石化產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨白熱化，由于生產(chǎn)工藝已十分成熟，工藝技術(shù)差異對(duì)成本影響很小。裝置規(guī)模大型化對(duì)降低單位產(chǎn)品建設(shè)成本、減少人工費(fèi)用、提高生產(chǎn)效率十分重要，甚至成為企業(yè)生存發(fā)展的前提條件。2023年12月，國(guó)家發(fā)展改革委修訂發(fā)布了新版《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄》，對(duì)新建石化裝置規(guī)模進(jìn)行限制，包括80萬(wàn)噸/年以下石腦油裂解制乙烯、20萬(wàn)噸/年以下聚乙烯、100萬(wàn)噸/年以下精對(duì)苯二甲酸等基礎(chǔ)石化裝置。

應(yīng)當(dāng)指出的是，在企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)過(guò)程中，裝置建設(shè)規(guī)模并非越大越好，應(yīng)當(dāng)綜合權(quán)衡企業(yè)可獲得資源、市場(chǎng)需求變化及運(yùn)行優(yōu)化余量等多種因素，科學(xué)確定裝置規(guī)模和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，既要確保裝置達(dá)到經(jīng)濟(jì)規(guī)模，又要使原料具有一定的生產(chǎn)優(yōu)化彈性，防止出現(xiàn)不匹配情況。

智能化是保障安全高效的手段

石化行業(yè)產(chǎn)品種類多、工藝流程長(zhǎng)、物料物性復(fù)雜、工藝條件苛刻，多涉及重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化工工藝、重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化學(xué)品和重大危險(xiǎn)源。在資源環(huán)境約束不斷增強(qiáng)，綠色安全發(fā)展任務(wù)日益緊迫的形勢(shì)下，數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化改造成為保障安全高效生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的重要手段之一。

目前，在數(shù)字化建設(shè)和智能制造方面，石化企業(yè)總體上構(gòu)建了以ERP為核心的經(jīng)營(yíng)管理層，以MES、PIMS、APC、RTO、AIPC、自動(dòng)開(kāi)停工等系統(tǒng)為重點(diǎn)的生產(chǎn)執(zhí)行層，以DCS、SIS系統(tǒng)為支撐的操作控制層，圍繞生產(chǎn)管控、供應(yīng)鏈管理、能源管理、設(shè)備管理、安全環(huán)保、輔助決策等展開(kāi)應(yīng)用，推動(dòng)了企業(yè)生產(chǎn)方式和管控模式變革，促進(jìn)了生產(chǎn)效率提升。

未來(lái)，大數(shù)據(jù)、人工智能、數(shù)字孿生、5G等新一代信息技術(shù)將與石化產(chǎn)業(yè)鏈深度融合，聚焦運(yùn)營(yíng)優(yōu)化、風(fēng)險(xiǎn)管控、智能工廠設(shè)計(jì)等應(yīng)用場(chǎng)景開(kāi)發(fā)。比如，暢聯(lián)市場(chǎng)和生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)，構(gòu)建生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、市場(chǎng)和供應(yīng)鏈等分析模型，強(qiáng)化全過(guò)程一體化管控；完善現(xiàn)場(chǎng)感知網(wǎng)絡(luò)，建設(shè)基于安全生產(chǎn)案例庫(kù)、安全風(fēng)險(xiǎn)特征庫(kù)、設(shè)備失效數(shù)據(jù)庫(kù)的異常預(yù)警和故障診斷系統(tǒng)，增強(qiáng)超前預(yù)警預(yù)防能力；使用“機(jī)理+人工智能”的工藝模型實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)智能控制。

綠色化是實(shí)現(xiàn)持續(xù)發(fā)展的要求

實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和，是貫徹新發(fā)展理念、構(gòu)建新發(fā)展格局、推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在要求，是黨中央統(tǒng)籌國(guó)內(nèi)國(guó)際兩個(gè)大局作出的重大戰(zhàn)略決策。石化行業(yè)主要原料是能源，生產(chǎn)過(guò)程要消耗大量能源，產(chǎn)品的碳足跡越來(lái)越受到高度關(guān)注，碳交易規(guī)模逐漸擴(kuò)大，綠色低碳正成為企業(yè)持續(xù)發(fā)展的核心競(jìng)爭(zhēng)力。下一步，石化企業(yè)實(shí)施綠色轉(zhuǎn)型需重點(diǎn)抓好三方面工作：

一是存量產(chǎn)能的結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級(jí)。通過(guò)上大壓小、淘汰落后，有序推動(dòng)煉化一體化整合；通過(guò)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用新生產(chǎn)工藝，提高原料轉(zhuǎn)化率和選擇性、降低能源消耗、減少排放；通過(guò)采用高效的傳熱、傳質(zhì)、能源轉(zhuǎn)換設(shè)備，應(yīng)用熱集成、熱聯(lián)合技術(shù)，做好能源梯級(jí)利用，減少有效能損失，提高能源使用效率。

二是著力探索推動(dòng)綠色能源與石化產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展。我國(guó)化石能源相對(duì)匱乏，石油、天然氣對(duì)外依存度高，即使資源較豐富的煤炭進(jìn)口量也呈增加趨勢(shì)。近年來(lái)，隨著風(fēng)、光等新能源發(fā)電技術(shù)不斷進(jìn)步，綠電規(guī)模迅猛增加，成本不斷降低，石化企業(yè)使用綠電降低生產(chǎn)成本和碳排放對(duì)未來(lái)發(fā)展至關(guān)重要。為增加綠電使用，要大力提升石化裝置電氣化率。隨著國(guó)家電網(wǎng)綠電占比不斷提高，綠電使用量也將相應(yīng)增加；針對(duì)綠電使用中波動(dòng)大的難點(diǎn)，可充分利用企業(yè)天然氣管網(wǎng)、燃?xì)庀到y(tǒng)、鍋爐煤炭供給系統(tǒng)、汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的操作彈性，并適當(dāng)增加儲(chǔ)能設(shè)施，共同抵消波動(dòng)，以綠電頂替加熱爐和鍋爐燃料，減少汽輪機(jī)凝汽。

另外，利用可再生能源電力直接驅(qū)動(dòng)化學(xué)品合成。比如，利用綠電電解水獲取綠氫，綠氫、綠電與煤化工耦合大幅減少碳排放，還可以進(jìn)一步研究如何高效利用電解水過(guò)程中的活性氧和活性氫實(shí)現(xiàn)高值化學(xué)品電合成。總之，綠色能源與石化產(chǎn)業(yè)深度融合正在探索中前行，目前存在前期投入高、技術(shù)缺乏和不完善、產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力暫時(shí)不強(qiáng)、安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別難度大等困難，需要行業(yè)加大研發(fā)投入、積極實(shí)踐探索，也需要國(guó)家政策大力支持。

三是提高資源循環(huán)利用率和環(huán)保治理水平。廢舊塑料回收再利用是循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，當(dāng)前我國(guó)廢舊塑料回收率僅15%左右，預(yù)計(jì)2060年我國(guó)將建立全產(chǎn)業(yè)鏈回收體系，回收率有望在40%以上，其中化學(xué)回收路線具有廣闊前景，將對(duì)石化產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。二氧化碳捕集、利用與封存（CCUS）與石化行業(yè)關(guān)聯(lián)度高，截至2022年底，我國(guó)已投運(yùn)及規(guī)劃建設(shè)CCUS示范項(xiàng)目近百個(gè)，現(xiàn)捕集能力約400萬(wàn)噸/年，隨著捕集過(guò)程能耗降低、各種二氧化碳利用技術(shù)不斷成熟，有望大規(guī)模應(yīng)用。石化行業(yè)“三廢”治理技術(shù)也在向低碳高效、近零排放、協(xié)同治理和資源化利用方向發(fā)展。

中科煉化乙烯裝置遠(yuǎn)景。??張煒/供圖

創(chuàng)新型是做優(yōu)做強(qiáng)的永恒力量

石化產(chǎn)品高端化、低成本是破解產(chǎn)能結(jié)構(gòu)性過(guò)剩、增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的必由之路，技術(shù)創(chuàng)新是提高產(chǎn)品附加值、降低生產(chǎn)成本、做優(yōu)做強(qiáng)企業(yè)的永恒動(dòng)力。在基本有機(jī)化工品方面，要緊密結(jié)合“油轉(zhuǎn)化”工作，統(tǒng)籌煉化業(yè)務(wù)，研發(fā)短流程、低成本生產(chǎn)工藝；在高端產(chǎn)品方面，要圍繞新能源、高端裝備制造、新一代信息技術(shù)等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)需求，加快發(fā)展高端聚烯烴、高性能橡塑材料和纖維、電子化學(xué)品、生物基材料等產(chǎn)品。

另外，要強(qiáng)化企業(yè)創(chuàng)新主體地位，加快構(gòu)建重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、重點(diǎn)領(lǐng)域創(chuàng)新中心、共性技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)“三位一體”創(chuàng)新體系，推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研用深度融合；完善面向市場(chǎng)和客戶終端的產(chǎn)銷研用一體化攻關(guān)機(jī)制，建立快速響應(yīng)市場(chǎng)的研發(fā)能力，提升科技成果轉(zhuǎn)化效率；聚焦重點(diǎn)項(xiàng)目需求，加強(qiáng)行業(yè)內(nèi)與行業(yè)間協(xié)作，突破重要裝備、控制系統(tǒng)及零部件制造技術(shù)。