北化院副院長馬鳴:煉化行業創新發展關鍵詞
訪中國石化北京化工研究院副院長馬鳴
如今的大煉化領域,已悄然興起新一輪“轉型”風潮。不知從何時開始,包括恒力石化、榮盛石化、東方盛虹等企業在內的民營大煉化“排頭兵”紛紛開始搶灘新能源、新材料領域。大煉化企業的轉型升級,具備哪些優勢?面臨哪些瓶頸?科研領域對于煉化行業轉型發展又能提供哪些技術支撐?帶著這些問題,本刊對中國石化北京化工研究院副院長馬鳴進行了獨家專訪。
優勢與瓶頸
中國石油和化工:您如何看待我國煉化行業當前的發展形勢?大煉化企業轉型具備哪些優勢?
馬鳴:煉化企業的轉型,是整個行業發展的趨勢,可以說是一種時代的要求。隨著我們國家經濟發展,人民生活水平不斷提高,對于高端化學品、高端材料的需求也在不斷提高。所以煉化企業向下游轉型,生產一些高端化學品、高端材料等高附加值產品,這是我們石化行業必須要解決的必答題。
大煉化企業轉型升級的最大的優勢,是煉化一體化的優勢。有別于把煉廠和化工廠簡單疊加的 “第一代煉化一體化”,現在我們所建設的大煉化基本上都是“深度煉化一體化”。所謂的深度是指整個流程從煉油到化工,再向細分材料領域方向發展,實現了向產業鏈終端延長,實現了工廠流程和總體布局的整體化和最優化;此外從煉油裝置和化工裝置本身資源的共享上,能做到物料平衡,物盡其用,如能源的匹配利用、產品的靈活配置等。這種優勢使得大煉化企業在未來進行轉型時,不管從工藝還是從能源方面,都可以實現互相匹配。
中國石油和化工:您認為當前煉化行業轉型升級還存在哪些“瓶頸”?
馬鳴:我想主要還是面臨四大問題。一是產能過剩問題,包括結構性過剩和絕對產能過剩兩個方面。從煉油來看,目前柴油產能過剩,但汽油產能仍存在短缺情況,高端航空煤油更是明顯短缺;從化工來看,大宗原材料明顯過剩,但高端材料仍存在“卡脖子”問題,部分材料完全依賴進口。
二是原始創新能力薄弱,尤其是基礎研究方面能力欠缺。煉化行業大多走的是“引進—消化—吸收—再創新”這條路,雖然取得了顯著成就,但也反映出煉化行業基礎研究不夠的“短板”。雖然能通過“跟著學”把東西造出來,但深入到理論研究上的能力明顯不足。未來行業應當重點加強基礎研究能力,切實提升煉化企業原始創新能力。
三是能源利用效率低。能耗高必然帶來污染重的問題,反映了行業仍處在粗放性發展階段,并不是一種可持續性的發展,對環境和生態系統造成不良影響。
四是數字化、智能化水平仍處于較低發展水平。數字化、智能化水平的增強能夠大大提升企業生產效率、資源集約化水平,并加強企業安全環保方面的可控性。因此業界正在大力提倡工廠智能化建設和改造。
轉型關鍵詞
中國石油和化工:您如何定義煉化行業轉型發展的關鍵詞?如何預測煉化行業未來的發展趨勢?
馬鳴:煉化行業轉型目標離不開綠色、低碳、循環、高質量這些關鍵詞。有了這些目標以后,就可以探索具體的轉型路徑。
一是資源利用上,進一步“少油多化”是必然的趨勢。隨著能源革命和電氣革命的推進,未來對傳統油品的需求將越來越少,能源型產品越來越少,而化工材料產品越來越多。
二是原料多元化趨勢凸顯。現在的化工產品原料主要是石腦油,但是目前技術趨勢是直接從原油裂解生產化學品。去年11月,由我們北化院重點攻關的“輕質原油裂解制乙烯技術開發及工業應用”項目試驗成功,這項技術可以直接將原油轉化為乙烯、丙烯等化學品,大幅增加乙烯、丙烯和輕芳烴等高價值化學品產量,同時顯著降低綜合能耗和碳排放。此外,生物質材料、廢舊塑料的回收利用以及現在比較前沿的技術如甲烷直接制烯烴,二氧化碳加氫制甲醇等前沿技術,都是未來原料多元化趨勢下的重點發展領域。
三是產品高端化。包括特種橡膠、合成材料、工程塑料、高端膜材料、可降解材料、碳纖維復合材料以及電子化學品等,這些都是我們目前的“卡脖子”產品。
前沿技術
中國石油和化工:您剛剛談到煉化企業轉型的方向和目標,如低碳、循環等等。北化院在這些方面布局了哪些前沿技術?
馬鳴:北化院近年來一直在積極布局氫能領域,同時大力開發可降解材料及廢舊塑料資源化利用技術。致力于為行業貢獻綠色、低碳及可循環的前沿技術。
在氫能領域,北化院針對氫氣本身的存儲與純化,布局相關戰略。儲氫瓶的制備原料是一種高端化工材料,這是北化院一個重點研發方向;同時,北化院利用已有的低溫甲烷化技術,去除氫氣中含有的一氧化碳雜質,大幅提升氫氣純度。
此外,在氫燃料電池領域,北化院開發了氫燃料電池的關鍵原材料—耐高溫質子膜。此外,還開發了一系列陰離子電極材料。
在可降解材料方面,北化院目前基本實現了PBST技術的產業化。2021年,北化院和中國紡織科學研究院合作開發的6萬噸/年PBST生產裝置工藝包等接連通過審查。這標志中國石化形成了生物可降解材料領域從原料、聚合工藝、材料加工應用到分析表征的完整技術研發鏈和價值鏈。
在廢舊塑料利用方面,北化院專門成立了“廢舊高分子材料資源化利用團隊”,針對廢舊的高分子材料,進行物理回收和化學回收。物理回收行業已經做了很多年,技術已經比較成熟。值得重點關注的是化學回收,能夠將廢舊塑料從高分子變回單體,真正實現高分子材料的循環利用。北化院研發的微波裂解技術,利用一種特殊的碳載體,能夠在微波下將溫度提升至1000℃,將廢舊高分子材料裂解成單體。目前小試已取得成功。
在加工工藝方面,我們也有一些好的技術。比如固相拉伸技術,這是一種新型加工技術,如果把普通的聚丙烯通過固相拉伸,它的強度就會提高很多倍。現在市面上一些高端行李箱,又輕薄又結實,就是用經過固相拉伸技術處理過的聚丙烯材料做成的。運用這個技術,我們還能把合成樹脂做成人造木材,相信在不久的將來我們就可以取得突破,實現量產。
中國石油和化工:我們了解到,近年來北化院在技術方面不斷取得突破,連續獲得中國石化科技進步特等獎。能否請您詳細介紹一下這些先進技術的應用領域?
馬鳴:北化院連續兩年獲得中國石化科技進步特等獎。2020年,由北化院牽頭攻關的“功能性高分子膜材料關鍵技術”獲得當年中國石化科技進步特等獎。該項目歷經3年持續攻關,開發了一系列國際領先或填補國內空白的功能膜材料。形成了可控冷凝態高性能聚乙烯制備技術、TPVA制備技術、EVOH制備技術、水處理膜技術、BOPE專用樹脂制備技術等5套具有自主知識產權的成套技術。這一項目經濟效益和社會效益十分顯著,不僅促進了我國功能膜材料的高質量發展,也推動了我國電器、包裝、水處理、新能源、農業、日化、建筑等相關的制造業的升級,同時也為以后打開國際市場提供了技術支撐。
2021年,由北化院牽頭攻關的“綠色環保汽車輕量化材料技術”再度榮膺中國石化科學進步特等獎。該項目聚焦基礎聚合物、復合材料和汽車制件等,高效開發了汽車輕量化非金屬材料的新產品、新技術和新工藝。項目申請發明專利102件,形成專有技術3項,整體技術處于國際先進水平,部分技術達到國際領先水平,對我國汽車輕量化非金屬材料技術和產業發展具有重要意義。
創新需要合作
中國石油和化工:您對大煉化企業未來的轉型方向有什么樣的建議?在創新方面企業與科研院所是否應進一步加強合作?
馬鳴:大煉化企業按照自身不同的發展情況,選擇的轉型方向也不盡相同。像盛虹、恒力等企業,其轉型方向是芳烴產業鏈,未來可能開發一些高性能纖維方面的產品;還有一些企業是向烯烴產業鏈方向轉型。總體來說,是要圍繞著主營業務向下游拓展,思考如何圍繞產業鏈末端開發高端產品。
在創新方面,科研院所不能閉門造車,得了解企業的需求。比如中石化一直在推行十條龍攻關機制,運行得很好。具體來說,就是在研發成果要產業化的時候,我們把企業應用用戶、設計單位、研發單位,甚至在我們下游產品出來以后,將下游的銷售整合成一個大的團隊。這也是一個運行了10多年的具備獨特優勢的管理方式,這樣就能夠把下游企業和研究院很好的銜接起來,將科研成果進行產業化。現在國家層面也非常重視科研成果轉化,也在做頂層設計,隨著這些制度建設不斷推進,相信未來企業和科研院所會結合得更加緊密,會形成更長期、更穩定的合作關系。