推動石油化工綠色可持續發展
——記石科院石油化工催化材料與反應工程國家重點實驗室

□ 彭欣欣 杜詩畫

科研人員利用掃描電鏡進行催化劑表征。胡慶明 攝

隨著環保要求日趨嚴格，實現石油資源最大化合理利用對于經濟社會可持續發展具有重要戰略意義。2007年7月9日，國家科技部正式批準，依托中國石化石油化工科學研究院建設石油化工催化材料與反應工程國家重點實驗室。經過4年努力，2012年3月29日通過科技部驗收。

作為首批建設的36家企業國家重點實驗室之一，該實驗室面向能源環境綠色可持續發展及產業轉型需求，圍繞石油高效轉化、清潔燃料生產、生物質高效利用和綠色化工等技術，針對催化材料、催化反應過程和工程等共性關鍵技術問題開展基礎研究和應用研究，實現引領性、變革性技術創新，解決制約產業發展的關鍵技術難題。自建成以來，實驗室先后承擔國家重大科技項目23項，獲得國家級獎勵5項、省部級獎勵25項，出版專著6部，為我國油品質量升級、關鍵化學品清潔高效生產提供了有力的技術支撐。

瞄準關鍵領域，填補國內空白

催化技術是現代煉油和石油化工行業最重要的科學技術基礎，60%以上的新產品和90%以上的新工藝都是基于催化作用。而其中，新催化材料和新反應工程是催化技術發展的驅動力。

“新催化材料是創造發明新催化劑的源泉，新反應工程是開辟新反應技術的重要途徑。從催化科技自身發展的歷史規律看，只有在這兩方面進行創新，才有可能取得跨越式技術進步。”國家重點實驗室主任、中國石化首席專家宗保寧介紹。

過氧化氫俗稱雙氧水，是國際公認的綠色環保產品。我國是雙氧水生產和使用第一大國，消費量占全球一半以上，但生產技術落后于國外。自2012年起，實驗室便開展相關催化劑、工藝及關鍵設備等創新開發，先后承擔兩項首批國家重點研發項目，歷時8年成功開發出漿態床蒽醌法制雙氧水成套技術，較傳統工藝提高了產能、降低了能耗物耗且對環境友好，并建成國內首套具有自主知識產權的漿態床蒽醌法制雙氧水生產裝置，整體技術達到國際先進水平，打破國外技術壟斷，為中國石化己內酰胺和環氧丙烷等下游綠色化工和環保行業大規模發展奠定了堅實基礎。

己內酰胺是尼龍-6纖維和工程塑料的單體，是重要的基本有機化學品，但生產工藝極為復雜。宗保寧告訴記者，20世紀80年代，我國花費百億元引進國外生產技術，但國外轉讓的技術瀕臨淘汰，導致企業每年虧損超過20億元。為扭轉我國己內酰胺行業被動局面，20世紀90年代初，石科院開始進行己內酰胺綠色生產技術研發。在此基礎上，實驗室繼續尋求突破，將鈦硅分子篩與漿態床集成用于生產環己酮肟，將純硅分子篩與移動床集成用于環己酮肟重排，將非晶態鎳催化劑與磁穩定床集成用于己內酰胺精制。同時，從原子經濟角度引入氮原子，簡化工藝流程，成本大幅下降，解決了影響裝置“長、穩、安、滿、優”的生產技術難題。2020年，己內酰胺綠色生產成套技術獲得被譽為中國工業奧斯卡獎的“中國工業大獎”。

環氧丙烷是產量僅次于聚丙烯的第二大丙烯衍生物，主要用于樹脂、表面活性劑和聚氨酯領域。雙氧水法制環氧丙烷（HPPO）反應條件溫和、工藝流程簡單、綠色環保，然而國外公司對該技術進行封鎖，不轉讓中國。實驗室與4家單位聯合開發出具有自主知識產權的HPPO成套技術，并于2014年建成國內首套10萬噸/年HPPO工業示范裝置，使中國成為全球第三個掌握該技術的國家。

基于雙氧水法烴氧化及烴氮化制備己內酰胺和環氧丙烷綠色新工藝，實驗室為巴陵石化和南京化學工業公司化工生產基地提供全流程生產技術，被國家生態環境部和工信部樹為沿江化學品生產企業異地還建的標桿。

雙氧水、己內酰胺、環氧丙烷等化工產品清潔高效生產技術的成功研發，只是實驗室多年來堅持自主創新的縮影。實驗室始終緊密圍繞石油化工領域涉及國計民生的熱點問題開展研究：研發具有自主知識產權的新型硫酸法烷基化技術，填補國內空白，推動清潔汽油質量升級；開展增產低碳烯烴和芳烴關鍵技術攻關，支撐企業由燃料型向煉化一體化轉型發展；鎖定微藻用于減排氮氧化物和二氧化碳的科學問題，開發微藻高值化利用成套技術，將煉廠排放的煙氣廢水變廢為寶。

構建高端平臺，助力人才成長

科研人員在開展碳基納米材料研究。趙洪鋒 供圖

經過十多年發展，圍繞石油化工領域的關鍵問題，實驗室逐步建成分子篩高通量合成平臺、貴金屬高效利用技術平臺、雙氧水烴氮化和烴氧化技術平臺、催化材料分析表征平臺等。在新能源領域，按世界一流標準搭建了制氫儲氫技術平臺、燃料電池關鍵材料和關鍵部件技術平臺、生物質能源技術平臺、碳與儲能材料技術平臺等。實驗室與多家煉化企業開展良好合作，搭建起從研發到應用的橋梁，為技術持續創新奠定了扎實的平臺基礎。

長期以來，實驗室積極鼓勵青年科研人員參與和承擔重大項目，選派青年科研骨干赴國外一流大學進修學習。夏長久在實驗室獲得博士學位后，進入瑞典斯德哥爾摩大學材料與環境化學系從事博士后研究，回國后再次進入實驗室。參加工作后，夏長久參與了HPPO成套技術開發，并在多個重大項目中經受歷練、逐漸成長。如今的他已成為分子篩合成與催化氧化課題組組長，今年初，他被評選為中國石化2020年優秀青年科技創新人才。實驗室還高度重視人才隊伍建設，擁有兩名中國石化首席專家、兩個中國石化優秀創新團隊，40歲以下的科研人員占比近四成。

放寬視野，拓展高層次人才引進渠道，推進柔性引才。依托石科院的博士后流動站和研究生培養體系，實驗室每年都能吸引來自國內外知名高校和科研院所的優秀青年投入創新研發工作。2018年，一次性引進4名博士后，增強了實驗室在工程化方面的研究力量。

合作共贏發展，促進產學研緊密結合

實驗室一直倡導開放合作的運行管理理念，通過整合優勢力量，促進高效產出創新成果。以“激發活力、提升效率”為出發點，開展科研體制機制改革試點研究，從人才成長通道、任職資格、科研產出、職級評定等多角度完善制度建設，營造“環境寬松、交流充分、團結協作、勇于創新”的學術氛圍。

實驗室聘請15位來自國內知名高校及科研院所的院士、教授組建學委會，為實驗室科研規劃及長遠發展“把脈問診”。通過設置開放課題，向學界拋出實驗室關注的前沿科技問題，每年吸引20余位學者參與課題競爭申報，經過學委會評審，促成合作研究。近年來，實驗室深化與學界合作，通過交流互訪與國內10余所高校及科研院所建立了長期交流合作機制，共同承擔國家科研課題。

談到未來的發展，宗保寧表示，實驗室仍將面向我國經濟和社會發展對能源和環境可持續發展的要求，針對能源化工領域的核心技術問題，加強創新研發。作為企業國家重點實驗室，必當踐行“國家隊”的使命和擔當，發揮橋梁紐帶作用，促進產學研緊密結合，為發展具有自主知識產權的技術提供科技基礎，支撐和引領石油化工行業技術進步，使實驗室成為本領域原創性成果培育基地、人才培養基地和學術交流中心。