近年来,随着一批千万吨级炼化一体化、百万吨级乙烯、轻烃裂解等项目相继建成投产,我国石化工业以前所未有的速度加快发展,同时也面临着传统产能过剩的危机。在此形势下,如何获得新的竞争力,发展新质生产力?怎样加速科研成果工业化?在3月13—15日于杭州召开的“2024石化及下游产业技术大会”上,中国石化石油化工科学研究院(以下简称“石科院”)院长李明丰接受了本刊记者的采访。
过剩局面中获得新竞争力要立足三点
【ccn】最近几年,大炼油项目纷纷上马,炼油产能过剩的形势严峻。炼厂怎样获得新竞争力?
【李明丰】产能过剩就意味着一定有企业被淘汰。企业在这个过程中能够生存并且发展下去,就要在三个方面做文章:一是低成本,二是低碳化,三是高质化。
我们一直积极倡导炼油从现在的传统炼油加速转向分子炼油(组分炼油)。之前的炼油是馏分切割,馏分中包括链烷烃、环烷烃和芳烃等多种分子结构,各种炼油加工工艺需要的分子结构不同,如重整工艺需要环烷烃、芳烃,蒸汽裂解需要链烷烃。分子炼油就是把石脑油再分离,环烷烃、芳烃去做重整,正构烷烃去做蒸汽裂解,然后异构烷烃做汽油调和组分,各得其所。分子炼油的经济效益非常高,我们正在开展相关的研究,但要大家能接受新的理念也是一个非常漫长的过程。
同时还有低成本的“油转化”,未来汽柴油的消费量会逐渐下降,一些原来生产汽柴油的原料就要去生产基本有机化工原料。烯烃通过蒸汽裂解生产,能耗非常高,仅反应部分就有300~400千克标油/吨产品。我们正在开发新技术,降低生产成本。催化裂解有可能实现该目标,当然这需要一些新技术的加持。在碳减排方面,炼厂需要引入更多非化石原料,包括绿电、生物质、废塑料。在高质化方面,要关注基本有机化工原料产业链的延伸,石科院在尝试开发高端材料的单体,最近取得了一些成果,合成出了新单体,正同合作单位一起研究新单体的聚合性能。我们不能满足于做市场上已有的产品,那是从1到n的工作,我们要思考从1到0,即研究高端材料性能优异的内在逻辑;然后再从0到1提升产品质量。
【ccn】提到碳减排,“限塑令”叠加“双碳”,塑料循环受到高度关注。但是目前塑料回收产业的增速仍未及预期,您认为阻碍因素主要有哪些?
【李明丰】废塑料并非污染物,而是错配的资源,因为废塑料是完全可以循环再生使用的。中国塑料再生行业处于全世界领先的地位,国内废塑料物理再生量非常大,目前有将近1/3的塑料被回收利用,全球没有一个国家能达到这样的水平,尤其在物理回收方面。如果塑料回收比例高的话,并不需要限制其使用。物理回收有一定的回收次数限制,焚烧回收也是应用较多的技术,但不能实现高值化利用。如果能实现塑料的化学循环,将有助于减少原油的消耗量,让塑料循环成为保障国家能源安全的一个非常重要的途径。
目前的限制因素主要有以下几点:第一,大部分废塑料被送到焚烧发电厂,近几年投资建设的工厂比较多,已经存在原料不足的问题。第二,废塑料是分散的,具有地域性,并且体积大,运输成本高,不能广泛流通。一个区域的资源量是有限的,所以塑料回收企业规模不会太大。第三,是价格问题。现在还没有一个统一的价格体系。没人收的时候,可能一分钱都不要,需求多了又可能变成1000~2000元/吨,生产成本不可控。因此,呼吁建立一个合理的价格体系。建议根据碳和氢的价格来确定,碳可以和煤或者热值挂钩,氢也和热值挂钩。这样行业才能快速发展。
【ccn】您是石化行业“双碳”平台建设项目的负责人,能否简单介绍该平台的情况?
【李明丰】该平台是国家工信部重点原材料行业“双碳”公共服务平台项目之一,涵盖占全国40%以上碳排放的5个行业。平台对全国碳排放的基础数据进行收集,也涉及到一些标准的制订,碳排放量的计算方法,以及低碳技术的认证方法。平台即将上线,未来企业可以通过该平台,将自己的碳排放水平和全国平均水平做比较,了解并对接低碳技术等。
【ccn】提到碳排放计算方法,欧盟有基于“质量平衡法”的issc plus认证,国内现在是否有类似的认证?
【李明丰】目前国内对于碳的认证尚未形成体系,我个人认为“质量平衡法”比较科学。要建立这样一个标准方法并不难,需要对标国际,推动各方面深度合作。“双碳”是全球性的工作,即使在最领先的欧洲,对于石化行业来说,它的方法学也不是特别完善,其样本没有中国大,也比较简单,原来的一些历史数据不包括中国的情况。国内炼油、化工的情况和欧洲有区别,这种区别怎样体现,怎样获得认可,将是一个较长的过程。
石化行业要成为并服务“新质生产力”
【ccn】今年“两会”上,新质生产力成为c位热词,围绕“新质生产力”,政府工作报告中提到了十多个产业领域,如前沿新兴氢能、新材料、量子技术、大数据和人工智能等。您觉得对于石化产业来说,发展新质生产力可以做什么?
【李明丰】生产力包括劳动者、劳动对象和劳动资料。“新质生产力”仍是生产力的范畴,是在质量水平、新颖度上更高的生产力。石化行业一方面要努力推动自身发展成为“新质生产力”,另一方面要服务“新质生产力”。
第一,从劳动者角度看,在传统领域,我们已经形成了很多核心能力。“新质生产力”出现后,科研工作者的思想方法要转变。第二,从劳动工具看,除了传统的工具之外,人工智能用的比较多。例如,在大算力时代,机器芯片的发热量很大,需要冷却液,我们在设计冷却液的分子结构时就用到了人工智能。第三,从劳动对象看,国家之前提到要重点发展的八大新兴产业、九大未来产业,实际上就属于“新质生产力”。在这些产业的产业链中,石化都有涉足的空间。
在新能源方面,石科院开展了一些工作。例如我们已经布局了五六条路线在同步开展生物航煤的研发。此外,我们也在做氢能的相关研究。作为绿色的工业原料,无论在石油化工,还是在冶金等领域,氢都有较大需求。氢及其衍生品甲醇和合成氨是储能材料,可以有效解决新能源发电不连续、不稳定的难题。
石科院在电解水制氢,以及氢的进一步利用上开展了很多工作。我们聚焦于从两方面降低制氢成本。一方面,绿电价格可以进一步降低。目前领先的光电转换效率在20%~26%,钙钛矿电池已达到30%,从理论上来讲,其转换效率还可以进一步提高到接近50%,这也就意味着我们的整个光伏电价还可以再降。
另一方面,在制氢装备上,我们致力于降低直流电的消耗,提升电解槽本身的效率。我们提出“pem100”的目标,即1mw成本低于100万元,比碱槽还低。如果实现了这样的目标,就有可能降低绿氢成本。单纯依靠国家补贴的绿色发展是不可持续的,所以要始终立足于技术本身来实现绿色发展。
多措并举推动科研成果快速转化
【ccn】石科院是中国石化旗下的研究院,怎样推动科研成果的快速转化?
【李明丰】科研成果实现工业化,首先要把整个流程做通,对于石科院,我们的定位是做创新构思或初步创新实验结果和成熟、稳妥工业化之间的桥梁。我希望有一些新的想法,在石科院开展中试研究,把工业化过程可能遇到的问题,通过中试去发现、解决,形成相对成熟的技术。
想法从哪里来?一方面,我们要在从1到0再从0到1的反复循环中提升学术水平;另一方面,我们要加强对外合作。这些年,我们和多家高等院校及科研院所开展了很多合作,有将近200个课题是与外部合作开展的。
第二,重视工程化研究。现在有一个趋势——大家对工程化应用比较感兴趣,对工程化研究不够重视,化学工程好像变得可有可无。但在我看来化学工程非常重要,要持续加强这方面的研究。
第三,项目组织形式也很重要,不能让一个人从头干到尾,要注重团队合作。一项技术,它可能涉及反应工程、催化剂、控制系统、污水处理、本质安全等方方面面,大家可以因为项目而联合在一起。