石油化工行业面临哪些挑战？石油炼制绿色转型发展总体趋势是怎样的？未来炼厂需要哪些重点技术支撑？《中国石化》杂志就相关话题对中国石化石科院院长李明丰进行专访。
石油化工行业面临四大挑战
记者：您在大会上提到了石油化工行业面临众多挑战，能否结合目前国内外形势，具体阐述一下这些挑战因素？
李明丰：第一个挑战就是替代能源迅速发展。我们国家的规划是到2025年新能源汽车新车销量占比达20%，但实际上2022年上半年新能源汽车新车销量占比就已经达到21.6%。这对于生产汽煤柴为主的炼油企业来说，无疑是一个巨大的挑战。但挑战总是伴随着机遇，对化工产品的增长也推动了炼油向化工的转型。
第二大挑战就是国内炼油产能显著过剩，如果去除石油产品出口，国内炼油产能实际过剩已近1/3。
第三大挑战是环保和安全标准更加严格。这也是我国近20年来一直面临的问题，随着国六汽柴油及更严格的排水、大气、固废、生态环保条例实施，我们面临的环保和安全标准方面的压力就非常大。
第四大挑战就是碳达峰碳中和形成的约束条件。降低单位GDP碳排放对我们炼化企业来说是巨大的挑战。
未来炼厂是以绿色、低碳、循环
为特征的综合性炼厂
记者：石油炼制绿色转型发展已成为共识，那么未来这种转型发展总体上会呈现什么趋势？
李明丰：第一就是质量和环保水平不断提升。也就是说，合规是我们炼油行业的生存基础，这一点不可动摇。
第二就是燃料型炼厂向化工型炼厂转型势在必行。这种结构调整一方面解决了新能源快速发展的问题，但另一方面一定会带来产能过剩进一步加剧的问题。
第三就是经济可行的节能降碳将贯穿石油炼制的全过程。这包括原油原料能流、物流优化，具体体现在一体化协同、分子炼油、单元装置和单元设备的节能，同时也包括引入低碳、负碳原料。比如说生物质就是零碳的原料，如果我们进行二氧化碳加工，就相当于引入了负碳的原料。要特别说一下废弃资源的循环利用，我们的炼厂原来是很少把它当成原料来进行考虑的，但未来如果我们要实现真正的双碳目标，我们就需要认真地考虑废弃资源的循环利用。未来炼厂的燃料也会发生重大变化，从使用煤、轻烃、天然气，转变为使用绿电、绿氢。如果我们去构思一张未来炼厂蓝图的话，会看到它的原料会增加很多新元素，包括废弃有机物的利用、绿电制氢以及生物质的气化等等，同时也会看到燃料型向化工型炼厂的一个转变，未来炼厂将从石油炼制这样一个单纯的过程变成一个综合性炼厂，功能和面貌发生重大变化。
依托组分炼油理念实现流程优化、低能耗单元催化技术和分离技术开发是现阶段重点
记者：毫无疑问，未来炼厂的蓝图离不开强大技术支撑，我们需要抓住机遇发展在哪些方面的技术上进行攻关突破呢？
李明丰：有8个方面的重点技术需要进行攻关突破。一是生产化工原料的技术，基于当前炼油主要以生产燃料为主的现状进行科技攻关。二是低碳炼油技术，当前炼油技术能耗尚有降低空间，在降碳降耗方面仍旧大有可为。三是能耗更低的分离技术，当前能耗主要来源为分离消耗，具有进一步的优化空间。四是废塑料等有机废弃物循环利用技术，开发后可以极大减少资源消耗。五是电解水制氢技术，未来绿氢将在几乎所有高碳排放行业使用，需要进行必要的技术储备。六是电催化技术，未来能源的主要形式为“电”，需要进行相应的技术配套。七是费托合成技术，未来生物质可能以气化加工形式为主，要加大研发力度。八是CO2化工技术，基于未来碳中和需求及CO2的资源属性，CO2化工将成为明日之星。
同时在双碳背景下，还应注重“碳达峰”和“碳中和”两个阶段的产业技术衔接。现阶段的重点是依托组分炼油理念实现流程优化，开发低能耗单元催化技术和分离技术。而有机废弃物循环利用、生物质利用、电催化及CO2化工则在未来有广阔应用前景。除此之外，应积极推进“分子炼油”概念的落地。具体而言就是从组分层面认识石油及其炼制规律，最大化利用石油中原生态分子，为特定组分量身定制合理的炼制路线和加工技术，对石化企业在低成本、低排放前提下实现产品结构的升级和打造高新材料供应链将发挥重要作用。
目前炼化企业由燃料型向化工型炼厂转型最关键的两项技术是催化裂解技术和加氢裂化技术。以催化裂解技术为核心的无油炼厂，千万吨原油可以生产出400万吨的烯烃、200万吨的芳烃和约150万吨的低硫船燃。这一过程中的关键技术，比如石脑油、航煤和柴油的催化裂解技术、原油催化裂解技术、加氢渣油催化裂解技术，已经有一些比较好的结果，未来要持续攻关。
同时，我们需要关注以废塑料回收为代表的有机废弃物高价值的循环利用技术。全球的垃圾数量每年都在增长，其中东亚地区的增长量是最大的，东亚太平洋地区也是目前垃圾最多的一个区域，占到世界垃圾总量的23%，而且未来一段时间增长会非常快。我们国家的垃圾清运量这些年也是逐年上升，2019年，我国一年的垃圾迁移量达到了2.52亿吨，其中餐厨垃圾和可回收垃圾占比超过了50%。
面对如此巨量的废弃物，不合理的处理方式很容易造成资源的浪费和环境的二次污染。在一些陈旧的垃圾填埋场中，废弃塑料的含量可以占到10%～31%。据统计，我国存量垃圾大概有80亿吨，其中废塑料将近10亿吨。现阶段每年我国的城市垃圾有2.5亿吨，其中废塑料有近3000万吨。另外农业生产中还会产生农膜等塑料废弃物，农膜就是薄膜塑料，覆盖在农田上可以起到提高地温、保持土壤湿度、促进种子发芽和幼苗快速增长的作用，我国一些种植大省每年都会产生上百万吨的废弃农膜。根据专家测算，如果每年将我国2%填埋垃圾塑料，以及1/3新鲜废塑料采用化学法回收制成热解油（油收按80%计），节约下的原油资源相当于为我国新增一个2000万吨级的轻质石蜡基大油田。
废塑料化学循环利用技术路线示意图
巨大的收益预期使得壳牌、LG、沙比克、BP等国际知名企业都已经开展了塑料的循环利用研究，其中化学法回收更是重中之重，几乎所有的企业都会用到废塑料热解技术。这项技术适用于杂质含量很高并且无法物理回收的混合废塑料，被认为是未来的技术发展方向。我国的废塑料目前只有12%采用物理法回收，化学法几乎没有，还有巨大的发展空间。当然，化学法回收的推行离不开技术的支撑，废塑料的热解是一个非常难的过程，我们的塑料品类很多，大概有200多类，既有通用塑料，也有特种塑料，还有工程塑料，对于炼厂来说，他们的技术需求就更复杂，所以在这个方面我们还需要更大的技术研发力度和更多的合作，大家一起来共同开发。
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