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(shì)是怎樣的？未來(lái)煉廠(chǎng)需要哪些重點(diǎn)技術(shù)支撐？《中國(guó)石化》雜志就相關(guān)話(huà)題對(duì)中國(guó)石化石科院院長(zhǎng)李明豐進(jìn)行專(zhuān)訪(fǎng)。
石油化工行業(yè)面臨四大挑戰(zhàn)
記者：您在大會(huì)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(guó)內(nèi)外形勢(shì)，具體闡述一下這些挑戰(zhàn)因素？
李明豐：第一個(gè)挑戰(zhàn)就是替代能源迅速發(fā)展。我們國(guó)家的規(guī)劃是到2025年新能源汽車(chē)新車(chē)銷(xiāo)量占比達(dá)20%，但實(shí)際上2022年上半年新能源汽車(chē)新車(chē)銷(xiāo)量占比就已經(jīng)達(dá)到21.6%。這對(duì)于生產(chǎn)汽煤柴為主的煉油企業(yè)來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。但挑戰(zhàn)總是伴隨著機(jī)遇，對(duì)化工產(chǎn)品的增長(zhǎng)也推動(dòng)了煉油向化工的轉(zhuǎn)型。
第二大挑戰(zhàn)就是國(guó)內(nèi)煉油產(chǎn)能顯著過(guò)剩，如果去除石油產(chǎn)品出口，國(guó)內(nèi)煉油產(chǎn)能實(shí)際過(guò)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(yán)格。這也是我國(guó)近20年來(lái)一直面臨的問(wèn)題，隨著國(guó)六汽柴油及更嚴(yán)格的排水、大氣、固廢、生態(tài)環(huán)保條例實(shí)施，我們面臨的環(huán)保和安全標(biāo)準(zhǔn)方面的壓力就非常大。
第四大挑戰(zhàn)就是碳達(dá)峰碳中和形成的約束條件。降低單位GDP碳排放對(duì)我們煉化企業(yè)來(lái)說(shuō)是巨大的挑戰(zhàn)。
未來(lái)煉廠(chǎng)是以綠色、低碳、循環(huán)
為特征的綜合性煉廠(chǎng)
記者：石油煉制綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展已成為共識(shí)，那么未來(lái)這種轉(zhuǎn)型發(fā)展總體上會(huì)呈現(xiàn)什么趨勢(shì)？
李明豐：第一就是質(zhì)量和環(huán)保水平不斷提升。也就是說(shuō)，合規(guī)是我們煉油行業(yè)的生存基礎(chǔ)，這一點(diǎn)不可動(dòng)搖。
第二就是燃料型煉廠(chǎng)向化工型煉廠(chǎng)轉(zhuǎn)型勢(shì)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(wèn)題，但另一方面一定會(huì)帶來(lái)產(chǎn)能過(guò)剩進(jìn)一步加劇的問(wèn)題。
第三就是經(jīng)濟(jì)可行的節(jié)能降碳將貫穿石油煉制的全過(guò)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(shí)也包括引入低碳、負(fù)碳原料。比如說(shuō)生物質(zhì)就是零碳的原料，如果我們進(jìn)行二氧化碳加工，就相當(dāng)于引入了負(fù)碳的原料。要特別說(shuō)一下廢棄資源的循環(huán)利用，我們的煉廠(chǎng)原來(lái)是很少把它當(dāng)成原料來(lái)進(jìn)行考慮的，但未來(lái)如果我們要實(shí)現(xiàn)真正的雙碳目標(biāo)，我們就需要認(rèn)真地考慮廢棄資源的循環(huán)利用。未來(lái)煉廠(chǎng)的燃料也會(huì)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(lái)煉廠(chǎng)藍(lán)圖的話(huà)，會(huì)看到它的原料會(huì)增加很多新元素，包括廢棄有機(jī)物的利用、綠電制氫以及生物質(zhì)的氣化等等，同時(shí)也會(huì)看到燃料型向化工型煉廠(chǎng)的一個(gè)轉(zhuǎn)變，未來(lái)煉廠(chǎng)將從石油煉制這樣一個(gè)單純的過(guò)程變成一個(gè)綜合性煉廠(chǎng)，功能和面貌發(fā)生重大變化。
依托組分煉油理念實(shí)現(xiàn)流程優(yōu)化、低能耗單元催化技術(shù)和分離技術(shù)開(kāi)發(fā)是現(xiàn)階段重點(diǎn)
記者：毫無(wú)疑問(wèn)，未來(lái)煉廠(chǎng)的藍(lán)圖離不開(kāi)強(qiáng)大技術(shù)支撐，我們需要抓住機(jī)遇發(fā)展在哪些方面的技術(shù)上進(jìn)行攻關(guān)突破呢？
李明豐：有8個(gè)方面的重點(diǎn)技術(shù)需要進(jìn)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(jìn)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(lái)源為分離消耗，具有進(jìn)一步的優(yōu)化空間。四是廢塑料等有機(jī)廢棄物循環(huán)利用技術(shù)，開(kāi)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(lái)綠氫將在幾乎所有高碳排放行業(yè)使用，需要進(jìn)行必要的技術(shù)儲(chǔ)備。六是電催化技術(shù)，未來(lái)能源的主要形式為“電”，需要進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)配套。七是費(fèi)托合成技術(shù)，未來(lái)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(lái)碳中和需求及CO2的資源屬性，CO2化工將成為明日之星。
同時(shí)在雙碳背景下，還應(yīng)注重“碳達(dá)峰”和“碳中和”兩個(gè)階段的產(chǎn)業(yè)技術(shù)銜接。現(xiàn)階段的重點(diǎn)是依托組分煉油理念實(shí)現(xiàn)流程優(yōu)化，開(kāi)發(fā)低能耗單元催化技術(shù)和分離技術(shù)。而有機(jī)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(lái)有廣闊應(yīng)用前景。除此之外，應(yīng)積極推進(jìn)“分子煉油”概念的落地。具體而言就是從組分層面認(rèn)識(shí)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(xiàn)和加工技術(shù)，對(duì)石化企業(yè)在低成本、低排放前提下實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的升級(jí)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(chǎng)轉(zhuǎn)型最關(guān)鍵的兩項(xiàng)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(wú)油煉廠(chǎng)，千萬(wàn)噸原油可以生產(chǎn)出400萬(wàn)噸的烯烴、200萬(wàn)噸的芳烴和約150萬(wàn)噸的低硫船燃。這一過(guò)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(lái)要持續(xù)攻關(guān)。
同時(shí)，我們需要關(guān)注以廢塑料回收為代表的有機(jī)廢棄物高價(jià)值的循環(huán)利用技術(shù)。全球的垃圾數(shù)量每年都在增長(zhǎng)，其中東亞地區(qū)的增長(zhǎng)量是最大的，東亞太平洋地區(qū)也是目前垃圾最多的一個(gè)區(qū)域，占到世界垃圾總量的23%，而且未來(lái)一段時(shí)間增長(zhǎng)會(huì)非常快。我們國(guó)家的垃圾清運(yùn)量這些年也是逐年上升，2019年，我國(guó)一年的垃圾遷移量達(dá)到了2.52億噸，其中餐廚垃圾和可回收垃圾占比超過(guò)了50%。
面對(duì)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(fèi)和環(huán)境的二次污染。在一些陳舊的垃圾填埋場(chǎng)中，廢棄塑料的含量可以占到10%～31%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)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(guó)的城市垃圾有2.5億噸，其中廢塑料有近3000萬(wàn)噸。另外農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中還會(huì)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(jìn)種子發(fā)芽和幼苗快速增長(zhǎng)的作用，我國(guó)一些種植大省每年都會(huì)產(chǎn)生上百萬(wàn)噸的廢棄農(nóng)膜。根據(jù)專(zhuān)家測(cè)算，如果每年將我國(guó)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(jì)），節(jié)約下的原油資源相當(dāng)于為我國(guó)新增一個(gè)2000萬(wàn)噸級(jí)的輕質(zhì)石蠟基大油田。
廢塑料化學(xué)循環(huán)利用技術(shù)路線(xiàn)示意圖
巨大的收益預(yù)期使得殼牌、LG、沙比克、BP等國(guó)際知名企業(yè)都已經(jīng)開(kāi)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(huì)用到廢塑料熱解技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)適用于雜質(zhì)含量很高并且無(wú)法物理回收的混合廢塑料，被認(rèn)為是未來(lái)的技術(shù)發(fā)展方向。我國(guó)的廢塑料目前只有12%采用物理法回收，化學(xué)法幾乎沒(méi)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(kāi)技術(shù)的支撐，廢塑料的熱解是一個(gè)非常難的過(guò)程，我們的塑料品類(lèi)很多，大概有200多類(lèi)，既有通用塑料，也有特種塑料，還有工程塑料，對(duì)于煉廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，他們的技術(shù)需求就更復(fù)雜，所以在這個(gè)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(lái)共同開(kāi)發(fā)。
