能源科技創(chuàng)新定下目標！石化行業(yè)如何取長補短？

在全球能源結構深度調整、綠色低碳發(fā)展成為主旋律、科技創(chuàng)新引領作用愈加凸顯、能源安全保障任務依然艱巨的復雜能源形勢下，為深入貫徹落實“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略和創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略，加快推動能源科技進步，國家能源局、科學技術部近期聯合印發(fā)了《“十四五”能源領域科技創(chuàng)新規(guī)劃》（以下簡稱《規(guī)劃》），對能源科技創(chuàng)新工作做出了規(guī)劃部署。石化技術作為能源科技創(chuàng)新的重要組成部分，也迎來了加快科技自立自強的新發(fā)展階段。

 

 

我國石化工業(yè)經過新中國成立70余年，尤其是改革開放40余年的發(fā)展，在近乎“一無所有”“一窮二白”的基礎上，實現了從無到有、從小到大的跨越式發(fā)展，形成了完整的工業(yè)體系。我國煉油能力從1978年的2.77億噸/年，增至2021年的8.93億噸/年，能力增長了2倍多；乙烯產能從38萬噸/年增至4168萬噸/年，規(guī)模增長了110倍，石化行業(yè)成為了國民經濟的支柱行業(yè)。我國石化工業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了世界石化發(fā)展史上的奇跡，煉油能力和乙烯產能已分別占世界份額的18.2%和20.2%，在世界石化業(yè)的地位大幅攀升，成為了僅次于美國的排名第二的世界石化生產大國。

 

石化工業(yè)作為技術密集型工業(yè)，技術創(chuàng)新在支撐和引領產業(yè)發(fā)展中始終發(fā)揮著重要作用。我國石化工業(yè)已擁有具有世界先進水平的煉化主體技術，支撐了行業(yè)的發(fā)展。

 

其中煉油技術已實現全流程化，具備了設計建設運行千萬噸級煉廠的強大實力。能滿足國六標準的清潔燃料生產成套技術，以渣油加氫、延遲焦化為代表的重油加工技術，催化裂化、加氫裂化等一系列裝置單元技術的開發(fā)成功及應用，為煉廠提升效益提供了支撐，有力保障了國民經濟發(fā)展和人民生活品質提高的需要。部分技術和催化劑、裝備已出口海外，在“一帶一路”國家采用我國自主知識產權的成套技術開展了大型煉油項目和煉油裝置建設，提升了我國煉油工業(yè)在國際上的競爭力和交流合作的話語權，使我國煉油技術成為“中國制造”對外推介的一張靚麗名片，提升了我國煉油業(yè)的國際化發(fā)展水平。

 

在化工技術方面，我國已擁有蒸汽裂解制乙烯成套技術、高效環(huán)保芳烴成套技術、聚酯成套技術；具備建設百萬噸級乙烯、百萬噸級芳烴和大型聚酯的能力；擁有聚烯烴聚合催化劑和相關工藝及牌號技術，以及乙苯/苯乙烯、己內酰胺、異丙苯、聚酯、丙烯腈、順丁橡膠、丁苯橡膠、丁基橡膠等技術并實現產業(yè)化；還擁有煤經甲醇制烯烴及煤經合成氣制乙二醇技術并實現了工業(yè)化，煤化工技術處于國際領先水平。

 

 

我國石化科技發(fā)展取得了顯著成就，正在邁向實現“以科技自立自強”為主要特征的石化強國的新階段，但依然存在自主創(chuàng)新能力不足、基礎研究薄弱、產品高端化開發(fā)落后等問題，尤其在處于百年未有之大變局歷史交匯點的當下及今后很長一個時期，在國際政治經濟環(huán)境復雜多變、能源綠色低碳轉型浪潮洶涌等因素影響下，我國石化科技創(chuàng)新面臨了新的挑戰(zhàn)。

 

全球能源結構正在加速調整，能源體系清潔化、多極化已成趨勢，化石能源的主導地位逐漸下降、可再生能源份額不斷增加、電氣化程度不斷提高?？稍偕茉纯焖侔l(fā)展的趨勢不可阻擋，其中風能、太陽能、氫能將持續(xù)高速發(fā)展。我國近期出臺的《“十四五”現代能源體系規(guī)劃》中也已明確提出要加快構建“清潔低碳安全高效”的現代能源體系，到2025年，非化石能源消費比重將提高到20%左右。

 

面對新形勢，國內外主要的石油公司都在尋找新出路，紛紛提出了加快從傳統(tǒng)型油氣公司向綜合型能源公司轉型的新戰(zhàn)略。雖然各公司的戰(zhàn)略各有側重，但普遍集中在通過調整業(yè)務組合，縮減油氣業(yè)務，構建新能源占比逐漸提高的新業(yè)務格局上，包括壓縮傳統(tǒng)油氣業(yè)務投資，拓展可再生能源業(yè)務，加快進入氫能、生物燃料、儲能、新材料等低碳無碳領域。當前正處在新舊能源重構的時代，我國必須在新能源科技創(chuàng)新上走在前列，才能在競爭博弈中取得優(yōu)勢。

 

 

為應對氣候變化，降低以二氧化碳為主的溫室氣體排放已成為世界共識，尤其是作為全球最大碳排放國家，我國政府2020年9月提出了“2030年實現碳達峰，2060年實現碳中和”的雙碳目標，更是受到了世界的普遍贊賞，也進一步加快了世界碳減排步伐，目前全球已有130多個國家和地區(qū)提出了碳中和目標。在碳中和目標的約束下，石化行業(yè)作為能源行業(yè)、石油工業(yè)的一個關鍵環(huán)節(jié)，主要的二氧化碳排放行業(yè)之一，面臨嚴峻的減排壓力和挑戰(zhàn)，國際主要的石油公司都提出了碳減排目標，加快減排行動。碳減排目標基本一致，普遍集中在2050年或2060年實現碳中和，減排行動主要包括推動傳統(tǒng)石化業(yè)務向生產清潔燃料+基礎原料+化工新材料方向轉變，大力發(fā)展新材料業(yè)務，提升煉化業(yè)務價值鏈，開展節(jié)能降耗，同時部署二氧化碳捕集與封存（CCUS)項目、加大低碳技術研發(fā)投入等等舉措。

 

 

以互聯網、大數據、人工智能為代表的數字化智能化技術加快與能源產業(yè)深度融合，在石化行業(yè)的應用也日趨廣泛，除了在過程控制、流程優(yōu)化、檢維修等常規(guī)場景應用外，在優(yōu)選原料、快速響應產品需求動態(tài)變化、代替現場人工操作、遠程監(jiān)控與診斷、開展仿真培訓、科研開發(fā)設計、管理運營等方面也正在擴大應用范圍，已滲透到從工藝及催化劑研發(fā)、原油調合到油品和化工原料生產、現場管理到市場營銷的全產業(yè)鏈。國內外的石油石化公司都在加快推進數字化發(fā)展，開展了大量探索實踐，包括建設智能煉廠、智慧加油站、智慧能源體系等等，為石化行業(yè)提質增效、應對能源轉型、碳中和提供了高效解決方案。我國《“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》中將數字化作為一個單獨的篇章進行了論述，提出要以數字化轉型賦能傳統(tǒng)產業(yè)轉型升級，催生新產業(yè)新業(yè)態(tài)新模式。未來數字化技術與傳統(tǒng)石化工業(yè)相融合發(fā)展的深度還將大幅提升，甚至可能到達我們目前還無法想像的程度和邊界，將有望對行業(yè)發(fā)展產生顛覆性的影響。

 

 

站在新的歷史方位，《規(guī)劃》緊密圍繞國家能源發(fā)展重大需求和能源技術革命重大趨勢，從頂層設計層面擘畫了未來五年能源科技創(chuàng)新的總藍圖和施工圖?！兑?guī)劃》按照先進可再生能源、新型電力系統(tǒng)、安全高效核能、綠色高效化石能源開發(fā)利用、能源數字化智能化等5個方面，確定了集中攻關、示范試驗和應用推廣任務，部署了相關示范工程，并制定了技術路線圖?！兑?guī)劃》明確了我國能源科技創(chuàng)新的目標和具體任務，是“十四五”時期我國推動能源技術革命、實現能源領域高水平科技自立自強的行動指南和綱領性文件，對石化行業(yè)發(fā)展具有重要指導作用。

 

《規(guī)劃》中涉及到石化科技創(chuàng)新的部署主要集中在“綠色高效化石能源開發(fā)利用技術”“先進在可再生能源發(fā)電及綜合利用技術”“能源系統(tǒng)數字化智能化技術”三個大的領域，另外在一些共性技術和公用工程技術領域也有相關內容。

 

在“綠色高效化石能源開發(fā)利用技術”方面，提出要聚焦增強油氣安全保障能力，開展“煉化領域相關關鍵核心技術攻關”，“突破煉化領域關鍵瓶頸技術、完善下游高端產品研發(fā)體系”，在具體部署的煉化技術方面包括特種專用橡膠技術、高端潤滑油脂、分子煉油與分子轉化平臺技術等一系列煉化技術，并且將“開展多產化工原料或多產航煤兼顧化工料等傳統(tǒng)煉廠轉型升級”列為重點示范。在特種專用橡膠領域，我國高端產品開發(fā)基礎薄弱，主要依靠進口，已成為卡脖子技術，需要重點集中攻關氫化丁腈橡膠、梯度阻尼橡膠、長鏈支化稀土順丁橡膠分子設計及制備技術研究，盡快突破合成工藝及控制技術，研制耐油氫化丁腈橡膠復合材料，完成稀土順丁橡膠高性能輪胎試制，形成氫化丁腈橡膠產品生產線、梯度阻尼橡膠穩(wěn)產和長鏈支化稀土順丁橡膠成套技術。高端潤滑油脂也是我國潤滑油發(fā)展的一個短板，需要集中攻關多元醇酯、烷基萘、硅烴、低聚抗氧劑等高端潤滑材料構效關系和高選擇性合成技術研究，研制硅烴基空間潤滑油、高性能航空渦輪發(fā)動機潤滑油、超寬溫通用航空潤滑脂等高尖端潤滑油脂產品，為高端潤滑油脂、多元醇酯、長鏈烷基萘等基礎油工業(yè)級批量化試生產建立條件。

 

采用分子煉油技術是煉廠實現原油加工精細化以及轉型升級的重要途徑。迫切需要開展分子煉油機理研究，突破分子表征、先進分離、模擬放大、分子重構、智能控制等關鍵技術，構建產品結構靈活調整的石油分子轉化平臺，實現傳統(tǒng)煉廠多產化工料或多產航煤兼顧化工料，增強傳統(tǒng)煉廠產品結構調變能力。

 

在“先進可再生能源發(fā)電及綜合利用技術”方面，規(guī)劃提出聚焦大規(guī)模高比例可再生能源開發(fā)利用，研發(fā)更高效、更經濟、更可靠的水能、風能、太陽能、生物質能等可再生能源先進發(fā)電及綜合利用技術，支撐可再生能源產業(yè)高質量開發(fā)利用，攻克高效氫氣制備、儲運、加注和燃料電池關鍵技術，推動氫能與可再生能源融合發(fā)展。在具體部署的“氫能與燃料電池技術”方面部署了氫氣制備、儲運、加注關鍵技術和燃料電池關鍵技術以及氫安全防控及氫氣品質保障技術。在“其他可再生能源發(fā)電及利用技術”方面部署了生物質能轉化與利用技術。

 

在我國油氣對外依存度居高不下的形勢下，以生物液體燃料為代表的生物質能可作為石油、天然氣的重要補充，氫能也是一種正在各國重點發(fā)展的綠色能源，可在交通及工業(yè)等領域大量應用，對于保障國家能源安全，推進能源轉型發(fā)揮積極作用。生物質能轉化與利用技術需要集中攻關生物質煉廠關鍵核心技術，生物質解聚與轉化制備生物航空燃料等前沿技術，形成以生物質為原料高效合成/轉化生產交通運輸燃料/低碳能源產品技術體系。研發(fā)并示范多種類生物質原料高效轉化乙醇、定向熱轉化制備燃油、油脂連續(xù)熱化學轉化制備生物柴油等系列技術。開展生物燃料乙醇、生物柴油、生物燃油等生物液體燃料工程示范。在氫能技術研發(fā)方面需要重點開展太陽能光解水制氫、熱化學循環(huán)分解水制氫、低熱值含碳原料制氫、超臨界水熱化學還原制氫等新型制氫技術基礎研究。開展多能互補可再生能源制氫系統(tǒng)最優(yōu)容量配置研究。氫氣儲運關鍵技術集中攻關研究氫氣長距離管輸技術；開展安全、低能耗的低溫液氫儲運，高密度、輕質固態(tài)氫儲運，長壽命、高效率的有機液體儲運氫等技術研究。開展天然氣管道摻氫示范應用；研發(fā)大規(guī)模氫液化、氫儲存示范裝置。開展不同應用場景下的可再生能源-氫能綜合能源系統(tǒng)應用示范、低能耗、大規(guī)模氫液化工廠與液氫儲運關鍵技術示范以及開展加氫站關鍵裝備及技術研發(fā)示范等。

 

在“能源系統(tǒng)數字化智能化技術”方面，《規(guī)劃》提出聚焦新一代信息技術和能源融合發(fā)展，開展能源領域數字化、智能化共性關鍵技術研究，推動煤炭、油氣、電廠、電網等傳統(tǒng)行業(yè)與數字化、智能化技術深度融合。在具體部署的行業(yè)智能升級技術方面包括煉化企業(yè)數字化智能化技術，開展基于工業(yè)互聯網平臺的智能煉廠工業(yè)應用示范。搭建煉化企業(yè)資源全流程價值鏈優(yōu)化平臺以及基于泛在感知、生產操作監(jiān)控、運營決策與執(zhí)行的生產智能運營平臺，開展基于工業(yè)互聯網平臺的智能煉廠工業(yè)應用示范。

 

此外結合低碳發(fā)展戰(zhàn)略，《規(guī)劃》還部署了高效低成本的CO2捕集、利用與封存（CCUS）技術研發(fā)、煤制油工藝升級及產品高端化技術以及整體煤氣化蒸汽燃氣聯合循環(huán)發(fā)電（IGCC）及燃料電池發(fā)電（IGFC）系統(tǒng)集成優(yōu)化技術等研究。組織開發(fā)優(yōu)化尾氣純氧燃燒及CO2捕集技術，適時開展工程示范及驗證。開展新一代IGCC聯產制氫及靈活性發(fā)電工程示范；開展整體煤氣化燃料電池發(fā)電（IGFC）系統(tǒng)集成技術示范及驗證；開展百萬噸級CO2捕集、利用與封存全流程示范；開展水煤（焦）漿與煉廠廢棄物共氣化技術研發(fā)與工業(yè)示范。

 

藍圖已繪就，任務已明確。廣大石化科技工作者將圍繞《規(guī)劃》，增強使命擔當，加快關鍵核心瓶頸技術攻關，推動綠色低碳技術重大突破，加快數字化智能化技術升級，補短板，鍛長板，為實現能源科技自立自強、建設石化科技強國作出應有的貢獻。