抓住技術(shù)開發(fā)重點 加快煉化綠色轉(zhuǎn)型
——專訪中國石化石油化工科學(xué)研究院院長李明豐

本刊記者 王一冰

石油化工行業(yè)面臨哪些挑戰(zhàn)？石油煉制綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展總體趨勢是怎樣的？未來煉廠需要哪些重點技術(shù)支撐？中國石化石油化工科學(xué)研究院院長李明豐在日前召開的2022全國石油和化工行業(yè)經(jīng)濟形勢分析會作了題為《綠色煉化與循環(huán)經(jīng)濟》的主旨發(fā)言，本刊記者就相關(guān)話題對李明豐院長進行了專訪。

石油化工行業(yè)面臨四大挑戰(zhàn)

本刊記者：您在大會上提到了石油化工行業(yè)面臨眾多挑戰(zhàn)，能否結(jié)合目前國內(nèi)外形勢，具體闡述一下這些挑戰(zhàn)因素？

李明豐：第一個挑戰(zhàn)就是替代能源迅速發(fā)展。我們國家的規(guī)劃是到2025年新能源汽車新車銷量占比達20%，但實際上2022年上半年新能源汽車新車銷量占比就已經(jīng)達到21.6%。這對于生產(chǎn)汽煤柴為主的煉油企業(yè)來說，無疑是一個巨大的挑戰(zhàn)。但挑戰(zhàn)總是伴隨著機遇，對化工產(chǎn)品的增長也推動了煉油向化工的轉(zhuǎn)型。

第二大挑戰(zhàn)就是國內(nèi)煉油產(chǎn)能顯著過剩，如果去除石油產(chǎn)品出口，國內(nèi)煉油產(chǎn)能實際過剩已近1/3。

第三大挑戰(zhàn)是環(huán)保和安全標(biāo)準(zhǔn)更加嚴格。這也是我國近20年來一直面臨的問題，隨著國六汽柴油及更嚴格的排水、大氣、固廢、生態(tài)環(huán)保條例實施，我們面臨的環(huán)保和安全標(biāo)準(zhǔn)方面的壓力非常大。

李明豐

第四大挑戰(zhàn)就是碳達峰碳中和形成的約束條件。降低單位GDP碳排放對我們煉化企業(yè)來說是巨大的挑戰(zhàn)。

未來煉廠是以綠色、低碳、循環(huán)為特征的綜合性煉廠

本刊記者：石油煉制綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展已成為共識，那么未來這種轉(zhuǎn)型發(fā)展總體上會呈現(xiàn)什么趨勢？

李明豐：第一就是質(zhì)量和環(huán)保水平不斷提升。也就是說，合規(guī)是我們煉油行業(yè)的生存基礎(chǔ)，這一點不可動搖。

第二就是燃料型煉廠向化工型煉廠轉(zhuǎn)型勢在必行。這種結(jié)構(gòu)調(diào)整一方面解決了新能源快速發(fā)展的問題，但另一方面一定會帶來產(chǎn)能過剩進一步加劇的問題。

第三就是經(jīng)濟可行的節(jié)能降碳將貫穿石油煉制的全過程。這包括原油原料能流、物流優(yōu)化，具體體現(xiàn)在一體化協(xié)同、分子煉油、單元裝置和單元設(shè)備的節(jié)能，同時也包括引入低碳、負碳原料。比如說生物質(zhì)就是零碳的原料，如果我們進行二氧化碳加工，就相當(dāng)于引入了負碳的原料。要特別說一下廢棄資源的循環(huán)利用，我們的煉廠原來是很少把它當(dāng)成原料來進行考慮的，但未來如果我們要實現(xiàn)真正的雙碳目標(biāo)，我們就需要認真地考慮廢棄資源的循環(huán)利用。未來煉廠的燃料也會發(fā)生重大變化，從使用煤、輕烴、天然氣，轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂镁G電、綠氫。如果我們?nèi)?gòu)思一張未來煉廠藍圖的話，會看到它的原料會增加很多新元素（見文中配圖），包括廢棄有機物的利用、綠電制氫及生物質(zhì)的氣化等等，同時也會看到燃料型向化工型煉廠的一個轉(zhuǎn)變，未來煉廠將從石油煉制這樣一個單純的過程變成一個綜合性煉廠，功能和面貌發(fā)生重大變化。

依托組分煉油理念實現(xiàn)流程優(yōu)化、低能耗單元催化技術(shù)和分離技術(shù)開發(fā)是現(xiàn)階段重點

本刊記者：毫無疑問，未來煉廠的藍圖離不開強大技術(shù)支撐，我們需要抓住機遇發(fā)展在哪些方面的技術(shù)上進行攻關(guān)突破呢？

李明豐：有8個方面的重點技術(shù)需要進行攻關(guān)突破。一是生產(chǎn)化工原料的技術(shù)，基于當(dāng)前煉油主要以生產(chǎn)燃料為主的現(xiàn)狀進行科技攻關(guān)。二是低碳煉油技術(shù)，當(dāng)前煉油技術(shù)能耗尚有降低空間，在降碳降耗方面仍舊大有可為。三是能耗更低的分離技術(shù)，當(dāng)前能耗主要來源為分離消耗，具有進一步的優(yōu)化空間。四是廢塑料等有機廢棄物循環(huán)利用技術(shù)，開發(fā)后可以極大減少資源消耗。五是電解水制氫技術(shù)，未來綠氫將在幾乎所有高碳排放行業(yè)使用，需要進行必要的技術(shù)儲備。六是電催化技術(shù)，未來能源的主要形式為“電”，需要進行相應(yīng)的技術(shù)配套。七是費托合成技術(shù)，未來生物質(zhì)可能以氣化加工形式為主，要加大研發(fā)力度。八是CO2化工技術(shù)，基于未來碳中和需求及CO2的資源屬性，CO2化工將成為明日之星。

廢塑料化學(xué)循環(huán)利用技術(shù)路線示意圖

同時在“雙碳”背景下，還應(yīng)注重“碳達峰”和“碳中和”兩個階段的產(chǎn)業(yè)技術(shù)銜接。現(xiàn)階段的重點是依托組分煉油理念實現(xiàn)流程優(yōu)化，開發(fā)低能耗單元催化技術(shù)和分離技術(shù)。而有機廢棄物循環(huán)利用、生物質(zhì)利用、電催化及CO2化工則在未來有廣闊應(yīng)用前景。除此之外，應(yīng)積極推進“分子煉油”概念的落地。具體而言就是從組分層面認識石油及其煉制規(guī)律，最大化利用石油中原生態(tài)分子，為特定組分量身定制合理的煉制路線和加工技術(shù)，對石化企業(yè)在低成本、低排放前提下實現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的升級和打造高新材料供應(yīng)鏈將發(fā)揮重要作用。

目前煉化企業(yè)由燃料型向化工型煉廠轉(zhuǎn)型最關(guān)鍵的兩項技術(shù)是催化裂解技術(shù)和加氫裂化技術(shù)。以催化裂解技術(shù)為核心的無油煉廠，千萬噸原油可以生產(chǎn)出400萬噸的烯烴、200萬噸的芳烴和約150萬噸的低硫船燃。這一過程中的關(guān)鍵技術(shù)，比如石腦油、航煤和柴油的催化裂解技術(shù)、原油催化裂解技術(shù)、加氫渣油催化裂解技術(shù)，已經(jīng)有一些比較好的結(jié)果，未來要持續(xù)攻關(guān)。

同時，我們需要關(guān)注以廢塑料回收為代表的有機廢棄物高價值的循環(huán)利用技術(shù)。全球的垃圾數(shù)量每年都在增長，其中東亞地區(qū)的增長量是最大的，東亞太平洋地區(qū)也是目前垃圾最多的一個區(qū)域，占到世界垃圾總量的23%，而且未來一段時間增長會非常快。我們國家的垃圾清運量這些年也是逐年上升，2019年，我國一年的垃圾遷移量達到了2.52億噸，其中餐廚垃圾和可回收垃圾占比超過了50%。

面對如此巨量的廢棄物，不合理的處理方式很容易造成資源的浪費和環(huán)境的二次污染。在一些陳舊的垃圾填埋場中，廢棄塑料的含量可以占到10%～31%。據(jù)統(tǒng)計，我國存量垃圾大概有80億噸，其中廢塑料將近10億噸。現(xiàn)階段每年我國的城市垃圾有2.5億噸，其中廢塑料有近3000萬噸。另外農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中還會產(chǎn)生農(nóng)膜等塑料廢棄物，農(nóng)膜就是薄膜塑料，覆蓋在農(nóng)田上可以起到提高地溫、保持土壤濕度、促進種子發(fā)芽和幼苗快速增長的作用，我國一些種植大省每年都會產(chǎn)生上百萬噸的廢棄農(nóng)膜。根據(jù)專家測算，如果每年將我國2%填埋垃圾塑料，以及1/3新鮮廢塑料采用化學(xué)法回收制成熱解油（油收按80%計），節(jié)約下的原油資源相當(dāng)于為我國新增一個2000萬噸級的輕質(zhì)石蠟基大油田。

巨大的收益預(yù)期使得殼牌、LG、沙比克、BP等國際知名企業(yè)都已經(jīng)開展了塑料的循環(huán)利用研究，其中化學(xué)法回收更是重中之重，幾乎所有的企業(yè)都會用到廢塑料熱解技術(shù)。這項技術(shù)適用于雜質(zhì)含量很高并且無法物理回收的混合廢塑料，被認為是未來的技術(shù)發(fā)展方向。我國的廢塑料目前只有12%采用物理法回收，化學(xué)法幾乎沒有，還有巨大的發(fā)展空間。當(dāng)然，化學(xué)法回收的推行離不開技術(shù)的支撐，廢塑料的熱解是一個非常難的過程，我們的塑料品類很多，大概有200多類，既有通用塑料，也有特種塑料，還有工程塑料，對于煉廠來說，他們的技術(shù)需求就更復(fù)雜，所以在這個方面我們還需要更大的技術(shù)研發(fā)力度和更多的合作，大家一起來共同開發(fā)。