科技瞭望
OUTLOOK OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
02
2021年12月
主辦單位：寰球技術研究院
目錄
CONTENTS
寰球科研動態
石化工程
技術交流動態
09
09
科技創新展望
石化工程
煤化工及下游工程
新能源及可再生能源工程
新材料及高附加值化工
智能化工廠等新業態
07
07
07
08
08
03
03
04
04
06
06
煉油工程
煤化工及下游工程
新能源及可再生能源工程
新材料及高附加值化工
智能化工廠等新業態
石化工程
技術應用前瞻
第02期
煉油工程
03
技術應用前瞻
基于裂解新技術構建
高效集約型煉化耦合
新工藝
摘自：《石油煉制與化工》2021年第10期
①
②
煤化工及下游工程
現代煤化工技術簡介
? ? ? ?9月13日，習近平總書記在考察國家能源集團榆林化工有限公司時指出，煤化工產業潛力巨大、大有前途，要提高煤炭作為化工原料的綜合利用效能，促進煤化工產業高端化、多元化、低碳化發展，把加強科技創新作為最緊迫任務，加快關鍵核心技術攻關，積極發展煤基特種燃料、煤基生物可降解材料等。
? ? ? 現代煤化工的產品路線主要有煤直接液化、煤氣化、合成氣費托合成( 煤間接液化) 、大型煤制甲醇、甲醇制烯烴、甲醇制芳烴、煤制乙二醇、煤制天然氣等。
現代煤化工示意圖
? ? ?煤氣化技術：
? （1）干法高溫、高壓氣化技術
? （2）干法和濕法一體化新型煤氣化爐
? （3）水煤漿氣化技術
? （4）煤與天然氣共氣化技術
? ? 煤制高附加值化學品、油品技術：
? （1）合成氣一步法制取低碳烯烴技術
? （2）兩段式等溫反應器合成甲烷技術
? （3）合成氣中高壓法制乙二醇技術
? （4）合成氣制乙醇技術
? （5）煤制油（直接、間接法）技術
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? ? ? ?現代煤化工技術的發展，實現了煤化工基地化、系統化進程，針對每一項管控細節進行分析與認定，提高產品的利用價值，利用先進技術工藝等，結合企業自身發展制定完整的技術生產計劃，提升煤炭產出比。
? ? ?中國石化工程建設有限公司孫麗麗院士發表《基于裂解新技術構建高效集約型煉化耦合新工藝》，介紹了中國石化在原油蒸汽裂解技術和重油催化裂解技術的主要進展，以及在此基礎上開展了原油蒸汽裂解和重油催化裂解技術的集成創新應用研究。以該技術為基礎進行集成創新的煉化耦合新工藝與傳統煉化一體化加工工藝相比，具有裝置構成優化、加工流程短、原油資源需求少、乙烯和丙烯收率高等顯著優勢，且裂解原油API°越高，其優勢越明顯。
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年均發電量6.18億千瓦時的光伏電站，年產能2萬噸的電解水制氫廠，儲氫規模約21萬標立方的儲氫球罐，輸氫能力每小時2.8萬標立方的輸氫管線及配套輸變電等設施。
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? ? ? 項目預計2023年6月建成投產，生產的綠氫將供應中國石化塔河煉化，替代現有天然氣化石能源制氫。預計每年可減少二氧化碳排放48.5萬噸，將為當地GDP年均貢獻1.3億元、創造稅收1800余萬元。
第02期
? ? ? 加拿大皇家科學院、工程院、工程研究院院士張久俊指出，氫能的發展重點，是要利用太陽能、風能等可再生能源來電解水，產生氫氣。
? ? ?在電解水方面，主要關注兩個方面：?
? ? ?一是燃料電池的逆過程來電解水，這是電解水領域的一個前沿技術，能量效率可以達到80%~90%，可以大幅節約能耗。二是高溫固態氧化物電池，這是一種高溫燃料電池，它的逆過程也可以電解水，效率相對較高。
? ? ? 同時，我們要有一個長期關注發展的目標，就是實現光輔助電解水，目前這種方法轉化效率很低，不足10%。還可以通過光電化學方法以及光伏-電解池耦合的方法制氫。國際上目前還在研究高溫光解水制氫。
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04
技術應用前瞻
新能源及可再生能源工程
中國石化首個萬噸級
光伏綠氫項目開建
氫能快速發展需關注
電解水制氫技術
? ? ? 2021年11月30日，中國石化舉行云啟動儀式，宣布我國首個萬噸級光伏綠氫示范項目——中國石化新疆庫車綠氫示范項目正式啟動建設。是全球在建的最大光伏綠氫生產項目，投產后年產綠氫可達2萬噸。總投資近30億元，主要包括光伏發電、輸變電、電解水制氫、儲氫、輸氫五大部分。項目將新建裝機容量300兆瓦、
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新材料產業
七大發展方向
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? ? ? ?我國新材料產業正處于由中低端產品自給自足向中高端產品自主研發、進口替代的過渡階段；國內高端新材料技術和生產偏弱，近年來產能雖有顯著提高， 但還未能滿足國內高端產品需求，材料強國之路任重而道遠。
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摘自：《中國新材料產業發展前景展望報告》（2022資深版）千訊咨詢編制
新材料及高附加值化工
①
②
③
第02期
05
技術應用前瞻
對于具有國產化提升潛力的新材料細分領域進行了梳理，共七大發展方向供參考。
? ? ? 方向一 輕量化材料
? ? ? 碳纖維以其出色的性能被用于航空航天、汽車等多個領域。我國碳纖維產業存在產能利用低、高端產品少的問題。實現實現碳纖維規模生產和應用開發的雙自主化，是提升我國國防實力和保障供應鏈穩定的關鍵。鋁合金車身板應用在汽車最重的車身，是實現輕量化目標的關鍵材料。我國生產工藝復雜的鋁合金車身板部分已經開始出口。鋁合金車身板國產化是我國汽車產業提高競爭力，幫助國家實現節能減排目標的關鍵。
? ? ? 方向二 航空航天材料
? ? ? 聚酰亞胺（PI）在航空航天、高端電子元器件、半導體等多個尖端領域有很高應用價值。我國在高端 PI 薄膜以及其他高端 PI 產品仍面臨“卡脖子”問題。碳化硅纖維（SiC 纖維）是繼碳纖維之后發展的又一種新型高性能纖維。全球來看碳化硅纖維技術仍在快速發展和迭代，中國企業有望迎來彎道超車的機遇。
? ? ? ?方向三 半導體材料
? ? ? ?硅片是半導體器件和太陽能電池的主要原材料。光伏用硅片產能大多集中在我國，生產技術水平全球領先。半導體硅片制作工藝更為復雜，部分國內企業正努力打破技術壁壘。碳化硅是功率器件的重要原材料，產業格局呈現美國獨大的特點；近年來該材料不斷在電動車、 光伏、智能電網等領域滲透，擁有強勁的下游需求。濺射靶材是集成電路的核心材料之
新材料及高附加值化工
一；2013-2020 年全球靶材市場規模的復合增速達14%。
? ? ? ? 方向四 新型塑料
? ? ? ?聚酰胺（PA）材料受制于國外企業對于原材料生產技術的技術壁壘。在“碳中和”及“以塑代鋼”政策背景下，該材料國產替代對我國新能源產業、電子通信、交通運輸等領域的發展進步具有重大意義。聚苯硫醚是一種具備優異的物理化學性質的特種工程塑料，對汽車輕量化、大氣污染防治做出了重要的貢獻。聚乳酸因其優異的機械性、環保性等特點而廣泛應用于醫藥設備及 3D 打印等諸多領域，但進口依存度較大。
? ? ? 方向五 電子電器電容新材料
? ? ? 電子漿料是制造厚膜電阻等電子元件的關鍵，廣泛應用于在光伏、航空、軍事等領域；目前國內電子漿料龍頭企業正致力于生產高質量、高性價比的電子漿料，市占率有較大提升空間。電子陶瓷可廣泛應用于通信、工業、汽車等領域，其中 MLCC作為產量和需求量最大的電子陶瓷，與電子元器件市場發展趨勢和國家政策導向相匹配。
? ? ? 方向六 多用途新材料
? ? ?聚苯醚樹脂被廣泛用于電氣機械、IT、汽車、軍工等，改性聚苯醚在全球的市場需求和消費量逐年上升。對位芳綸產 業集中程度較高，目前國內對位芳綸產能自給率約 20%左右，進口依賴嚴重。高吸水性樹脂（SAP）具有吸水性好、價格適中、安全性好等特點，預計 2025 年全球 SAP 需求量將增長至 440 萬噸。國內
第02期
06
技術應用前瞻
智能化工廠等新業態
①
②
新材料及高附加值化工
人口老齡化趨勢加重，疊加生育政策放開，預計 2023 年中國 SAP 市場規模將達到 145.1 億元。
? ? ? ?方向七 光學和電子化學品
? ? ? ?光學膜廣泛應用在電子顯示、建筑、 汽車、新能源等，目前我國在中低端光學膜領域已經實現國產替代。在高端光學膜領域，我國企業正通過內生、外延兩種方式尋求技術突破和產業升級。光刻膠是一種在半導體制造、PCB、面板行業中使用的尖端材料。當前我國光刻膠國產化比例很低，高端半導體光刻膠基本完全依賴進口，突破光刻膠的海外技術壟斷已經成為我國科技前沿攻關的關鍵環節。OLED是全球新一代顯示技術的代表，有望在手機面板領域成為主流顯示技術。我國生產商在OLED面板產業中積極擴產，未來產能增長較快，國產化OLED材料潛在需求旺盛。在高價值的發光材料成品領域中，我國已經初步實現國產替代，部分細分產品
已實現向國內面板廠商的大批量供貨，但
在技術和產能上和國際領先水平仍有差距，國際競爭力仍有較大增強空間。
塞班和霍尼韋爾合作實施
尿素工廠數字解決方案
? ? ? ?根據塞班公司官網10月19日報道，公司和霍尼韋爾簽署了一份“數字孿生體”產品開發和商業化協議，作為塞班SNAMPROGETTM尿素技術的一部分。
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COP26達成新協議
? ? ? 11月13日，《聯合國氣候變化框架公約》第26次締約方大會（COP26）、《京都議定書》第16次締約方大會（CMP16）及《巴黎協定》第3次締約方大會（CMA3）在英國達拉斯結束。近200個國家經過半個月的談判，最終達成《格拉斯哥氣候公約》。
? ? ? 首次將削減煤炭寫入氣候公約，提出了保持控溫1.5℃（即至本世紀末把全球平均氣溫較工業化前水平升高控制在1.5℃之內）的希望，包括了明年重審各國減排計劃、發達國家向發展中國家提供氣候行動資金、國際碳市場規則等協議或承諾。
石化工程
③
塞班公司將采用霍尼韋爾Forge軟件為其尿素工藝創建一個數字孿生體，通過流程模擬為客戶提供技術支持以提高生產目標。未來，霍尼韋爾數字孿生體方案將部署在全球60多個工藝裝置中，塞班負責數字工具的管理和技術支持。該數字解決方案能夠幫助塞班對工廠運行管理提供實時響應，收集相關數據，優化尿素工廠生產。
? ? ? ?11 月 17 日，中國石化宣布重點攻關項目“輕質原油裂解制乙烯技術開發及工業應用”在天津石化工業試驗成功，可直接將原油轉化為乙烯、丙烯等化學品，實現了原油蒸汽裂解技術的國內首次工業化應用。
? ? ? ?該技術由中國石
化組織北京化工研究
院、工程建設公司完
成了研發及工程化，
在天津石化開展工業
試驗，已申請國家發
明專利 45 項、國際
發明專利 1 項。據
了解，目前全球僅埃克森美孚、中國石化成功實現了該技術的工業化應用。經測算，應用該技術每加工 100 萬噸原油，可產出化學品近 50 萬噸，其中乙烯、丙烯、輕芳烴和氫氣等高價值產品近 40 萬噸。
第02期
石化工程
07
科技創新展望
中石化原油蒸汽裂解
技術首次工業化應用
成功
CCUS技術：為碳中
和碳達峰提供保障
? ? ?7月5日，中國石化宣布在齊魯石化-勝利油田開啟我國首個百萬噸級CCUS項目建設，涵蓋二氧化碳捕集、利用和封存3個環節，建成后將成為國內最大CCUS全產業鏈示范基地。
煤化工及下游工程
①
新能源及可再生能源工程
③
②
燕山石化建成一套PEM
膜電解水制氫中試裝置
? ? ? 中石化燕山石化公司，與石科院等合作，共同開展質子交換膜（PEM）電解水制氫技術開發，于10月20日建成一套PEM膜電解水制氫中試裝置，進行PEM膜水電解制氫實驗。
? ? ? 通過完整的PEM膜水電解工藝運行，考察催化劑的性能以及膜和電解槽的匹配度，為下一步兆瓦級PEM膜電解水制氫技術研發和擴大化生產收集第一手數據，為最終實現“藍氫”向“綠氫”轉化做好技術儲備。
我國首套氦制冷氫
液化系統研制成功
? ? ? 中國航天科技集團第六研究院101所自主開發了正仲氫轉化催化劑、以氦氣雙透平膨脹制冷、常壓液氮預冷、六級正仲氫轉化為基礎的自主化氫液化工藝路線；
研制的我國首套具有自主知識產權的噸級氦膨脹制冷氫液化系統于2021年9月初調試成功，產出的液氫中仲氫含量達97.4%，產品質量達國際先進水平。該套系統設計產量1.5噸/天，包括透平膨脹機、控制系統、壓縮機、正仲氫轉化器等核心設備，90%以上采用國產設備，填補 了我國基于氦膨脹制冷液氫規模化生產的空白。打破了林德、法液空、AP、普萊克斯、俄羅斯深冷等國外企業對生產關鍵技術裝備的壟斷。
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④
第02期
08
科技創新展望
高效丙烷脫氫制丙烯
領域取得重大研究進展
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新材料及高附加值化工
智能化工廠等新業態
①
②
? ? ? ?近日，中國石油大學（北京）姜桂元教授和德國萊布尼茨催化研究所焦海軍 研究員、Evgenii Kondratenko教授團隊在PDH領域取得重大突破，報道了一種基于商業化ZnO的環境友好型負載催化劑的制備方法，其中ZnO和載體（沸石或金屬氧化物）可以物理混合或以雙層（ZnO 作為上游層）的形式使用。研究發現，在 550 °C 以上的還原處理后，沸石或金屬氧化物中的缺陷 OH 位點會與Zn 原子反應原位形成負載型雙核 ZnOx 物種，從而賦予催化劑優異的PDH催化活性。相同條件（丙烯選擇性相似）下，所開發的ZnO-silicalite-1 催化劑的丙烯生產率是商業化K-CrOx/Al2O3的三倍！此外，該方法不僅表現出較高的丙烷轉化率，還具有普適性和大規模化應用的潛力，有望大幅降低PDH的工業生產成本。
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③
摘自：《Nature》（2021年11月10日），In situ formation of ZnOx species for efficient propane dehydrogenation
全球首套二氧化碳制
新能源材料項目啟動
在北京簽約，中國和冰島合作共建的全球首條 CO2 捕集利用-綠色甲醇-新能源材料產業鏈項目正式啟動。
? ? ?該項目一期投資近 3 億元，預計將于 2022 年投產。項目可以將工業尾氣中的 CO2進行回收，生產出光伏面板的核心組件材料——光伏級乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)樹脂，最終用于光伏發電。項目設計回收 CO2規模為每年 15 萬噸，相當于 15 套大型石化裝置一年的 CO2排放量。經過深度加工，以回收后的 CO2和氫氣等為原料，能產出 2 萬噸光伏級 EVA 樹脂，可以生產 5000 萬平方米的光伏膜，全部用于光伏發電后，裝機量可以達到 5GW，一年就可產生 60 億~90 億千瓦時電量，相當于 2 座百萬千瓦級火電廠的年發電量。
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? ? ? ?9月27日，盛虹集團旗下江蘇斯爾邦石化有限公司與冰島碳循環利用公司就“15萬噸級二氧化碳捕集與綜合利用項目”
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數字和智能化煉廠
? ? ? ?華為目前在沙特阿美阿布凱克油氣處理廠建設了智能化園區，通過5G、大數據、無人機和智能化設備，對廠區內生產、檢修、維護情況進行管理，通過全網能效監控，精確分析能源使用情況，精確定位異常能耗信息，同時給出能效優化建議，實現節能閉環，降低能耗。遠程運維實現遠程站點巡檢和故障診斷，減少不必要的下站任務，同時可以根據維護建議合并任務下站提高效率。通過智能門禁、聯動抓拍和GPS遠程定位等手段保護站點資產，監控廠內作業人員安全措施情況。
第02期
石化工程
09
寰球科研動態
中石油、中石化
獲國家科學技術大獎
? ? ? 11月3日，2020年度國家科學技術獎勵大會在京召開。在煉化領域，共有5個項目獲得國家科技大獎，其中包括國家技術發明獎二等獎1項，國家科學技術進步獎一等獎2項、二等獎2項。
? ? ?? 中石油2項成果獲獎
? ? ? ?國家科學技術進步獎一等獎：400萬噸/年煤間接液化成套技術創新開發及產業化
? ? ? ?國家科學技術進步獎二等獎：催化裂化汽油超深度加氫脫硫-烯烴分段調控轉化成套技術
? ? ? 中石化3項成果獲獎
? ? ? 國家技術發明獎二等獎：烯烴可控配位聚合方法與高性能彈性體制備技術
? ? ? 國家科學技術進步獎一等獎：復雜原料百萬噸級乙烯成套技術研發及工業應用?
? ? ??國家科學技術進步獎二等獎：高導熱油基中間相瀝青碳纖維關鍵制備技術與成套裝備及應用
科萊恩、液空推新型
催化劑分層管理技術
劑分層裝填以優化甲醇合成反應器的熱量管理和催化劑的整體性能。
? ? ? ?每個催化劑床層的特性都基于反應路徑的特定參數條件進行定制，從而大幅延長了催化劑的運行壽命（最高可達2年）并提高累計甲醇產量（最高可達 15%），可帶來良好的經濟效益。今年，MegaZonE已在亞洲成功應用于兩座世界級甲醇工廠，并表現出優異和穩定的性能。
? ? ? ?北京寰球公司正在推進和科萊恩公司在二氧化碳合成甲醇領域開展技術合作。
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? ? ? ?11月9日，科萊恩宣布，該公司與液化空氣合作開發的MegaZonE技術獲得成功。該創新方法基于科萊恩的MegaMax系列催化劑，將幾種不同活性水平的催化
參加OGCI“綠色低碳發展”國際研討會
? ? ? 10月20日，由OGCI(全球油氣行業氣候倡議組織)主辦，成員企業中國石油承辦的“綠色低碳發展”國際研討會在北京召開。公司副總經理張來勇應邀參加會議，并做了題為《中國石油氫能技術研發及實踐》的主旨報告。
與杭州富士達進行
超低溫保冷技術交流會
? ? ?11月23日，寰球技術研究院組織北京公司工藝部、設備室、技術管理與開發部人員與杭州富士達進行了LNG、液氧、液氮、液氫、液氦儲罐的多層纏繞絕熱技術交流，尋求在超低溫介質儲存裝備制造方面的進一步合作機會。
技術交流動態
②
③
①
④
編輯部/ The Editorial
editorial board
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