石油化工行業面臨哪些挑戰？石油煉制綠色轉型發展總體趨勢是怎樣的？未來煉廠需要哪些重點技術支撐？《中國石化》雜志就相關話題對中國石化石科院院長李明豐進行專訪。
石油化工行業面臨四大挑戰
記者：您在大會上提到了石油化工行業面臨眾多挑戰，能否結合目前國內外形勢，具體闡述一下這些挑戰因素？
李明豐：第一個挑戰就是替代能源迅速發展。我們國家的規劃是到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達到21.6%。這對于生產汽煤柴為主的煉油企業來說，無疑是一個巨大的挑戰。但挑戰總是伴隨著機遇，對化工產品的增長也推動了煉油向化工的轉型。
第二大挑戰就是國內煉油產能顯著過剩，如果去除石油產品出口，國內煉油產能實際過剩已近1/3。
第三大挑戰是環保和安全標準更加嚴格。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、生態環保條例實施，我們面臨的環保和安全標準方面的壓力就非常大。
第四大挑戰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來說是巨大的挑戰。
未來煉廠是以綠色、低碳、循環
為特征的綜合性煉廠
記者：石油煉制綠色轉型發展已成為共識，那么未來這種轉型發展總體上會呈現什么趨勢？
李明豐：第一就是質量和環保水平不斷提升。也就是說，合規是我們煉油行業的生存基礎，這一點不可動搖。
第二就是燃料型煉廠向化工型煉廠轉型勢在必行。這種結構調整一方面解決了新能源快速發展的問題，但另一方面一定會帶來產能過剩進一步加劇的問題。
第三就是經濟可行的節能降碳將貫穿石油煉制的全過程。這包括原油原料能流、物流優化，具體體現在一體化協同、分子煉油、單元裝置和單元設備的節能，同時也包括引入低碳、負碳原料。比如說生物質就是零碳的原料，如果我們進行二氧化碳加工，就相當于引入了負碳的原料。要特別說一下廢棄資源的循環利用，我們的煉廠原來是很少把它當成原料來進行考慮的，但未來如果我們要實現真正的雙碳目標，我們就需要認真地考慮廢棄資源的循環利用。未來煉廠的燃料也會發生重大變化，從使用煤、輕烴、天然氣，轉變為使用綠電、綠氫。如果我們去構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，包括廢棄有機物的利用、綠電制氫以及生物質的氣化等等，同時也會看到燃料型向化工型煉廠的一個轉變，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，功能和面貌發生重大變化。
依托組分煉油理念實現流程優化、低能耗單元催化技術和分離技術開發是現階段重點
記者：毫無疑問，未來煉廠的藍圖離不開強大技術支撐，我們需要抓住機遇發展在哪些方面的技術上進行攻關突破呢？
李明豐：有8個方面的重點技術需要進行攻關突破。一是生產化工原料的技術，基于當前煉油主要以生產燃料為主的現狀進行科技攻關。二是低碳煉油技術，當前煉油技術能耗尚有降低空間，在降碳降耗方面仍舊大有可為。三是能耗更低的分離技術，當前能耗主要來源為分離消耗，具有進一步的優化空間。四是廢塑料等有機廢棄物循環利用技術，開發后可以極大減少資源消耗。五是電解水制氫技術，未來綠氫將在幾乎所有高碳排放行業使用，需要進行必要的技術儲備。六是電催化技術，未來能源的主要形式為“電”，需要進行相應的技術配套。七是費托合成技術，未來生物質可能以氣化加工形式為主，要加大研發力度。八是CO2化工技術，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。
同時在雙碳背景下，還應注重“碳達峰”和“碳中和”兩個階段的產業技術銜接。現階段的重點是依托組分煉油理念實現流程優化，開發低能耗單元催化技術和分離技術。而有機廢棄物循環利用、生物質利用、電催化及CO2化工則在未來有廣闊應用前景。除此之外，應積極推進“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律，最大化利用石油中原生態分子，為特定組分量身定制合理的煉制路線和加工技術，對石化企業在低成本、低排放前提下實現產品結構的升級和打造高新材料供應鏈將發揮重要作用。
目前煉化企業由燃料型向化工型煉廠轉型最關鍵的兩項技術是催化裂解技術和加氫裂化技術。以催化裂解技術為核心的無油煉廠，千萬噸原油可以生產出400萬噸的烯烴、200萬噸的芳烴和約150萬噸的低硫船燃。這一過程中的關鍵技術，比如石腦油、航煤和柴油的催化裂解技術、原油催化裂解技術、加氫渣油催化裂解技術，已經有一些比較好的結果，未來要持續攻關。
同時，我們需要關注以廢塑料回收為代表的有機廢棄物高價值的循環利用技術。全球的垃圾數量每年都在增長，其中東亞地區的增長量是最大的，東亞太平洋地區也是目前垃圾最多的一個區域，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%。據統計，我國存量垃圾大概有80億噸，其中廢塑料將近10億噸。現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。另外農業生產中還會產生農膜等塑料廢棄物，農膜就是薄膜塑料，覆蓋在農田上可以起到提高地溫、保持土壤濕度、促進種子發芽和幼苗快速增長的作用，我國一些種植大省每年都會產生上百萬噸的廢棄農膜。根據專家測算，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法回收制成熱解油（油收按80%計），節約下的原油資源相當于為我國新增一個2000萬噸級的輕質石蠟基大油田。
廢塑料化學循環利用技術路線示意圖
巨大的收益預期使得殼牌、LG、沙比克、BP等國際知名企業都已經開展了塑料的循環利用研究，其中化學法回收更是重中之重，幾乎所有的企業都會用到廢塑料熱解技術。這項技術適用于雜質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發展方向。我國的廢塑料目前只有12%采用物理法回收，化學法幾乎沒有，還有巨大的發展空間。當然，化學法回收的推行離不開技術的支撐，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，他們的技術需求就更復雜，所以在這個方面我們還需要更大的技術研發力度和更多的合作，大家一起來共同開發。
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