寰球《科技瞭望》第02期

02

2021年12月

主办单位：寰球技术研究院

目录

CONTENTS

寰球科研动态

石化工程

技术交流动态

09

09

科技创新展望

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

智能化工厂等新业态

07

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08

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03

03

04

04

06

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炼油工程

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

智能化工厂等新业态

石化工程

技术应用前瞻

第02期

炼油工程

03

技术应用前瞻

基于裂解新技术构建

高效集约型炼化耦合

摘自：《石油炼制与化工》2021年第10期

②

煤化工及下游工程

现代煤化工技术简介

       9月13日，习近平总书记在考察国家能源集团榆林化工有限公司时指出，煤化工产业潜力巨大、大有前途，要提高煤炭作为化工原料的综合利用效能，促进煤化工产业高端化、多元化、低碳化发展，把加强科技创新作为最紧迫任务，加快关键核心技术攻关，积极发展煤基特种燃料、煤基生物可降解材料等。

      现代煤化工的产品路线主要有煤直接液化、煤气化、合成气费托合成( 煤间接液化) 、大型煤制甲醇、甲醇制烯烃、甲醇制芳烃、煤制乙二醇、煤制天然气等。

现代煤化工示意图

     煤气化技术：

  （1）干法高温、高压气化技术

  （2）干法和湿法一体化新型煤气化炉

  （3）水煤浆气化技术

  （4）煤与天然气共气化技术

    煤制高附加值化学品、油品技术：

  （1）合成气一步法制取低碳烯烃技术

  （2）两段式等温反应器合成甲烷技术

  （3）合成气中高压法制乙二醇技术

  （4）合成气制乙醇技术

  （5）煤制油（直接、间接法）技术

       

       现代煤化工技术的发展，实现了煤化工基地化、系统化进程，针对每一项管控细节进行分析与认定，提高产品的利用价值，利用先进技术工艺等，结合企业自身发展制定完整的技术生产计划，提升煤炭产出比。

     中国石化工程建设有限公司孙丽丽院士发表《基于裂解新技术构建高效集约型炼化耦合新工艺》，介绍了中国石化在原油蒸汽裂解技术和重油催化裂解技术的主要进展，以及在此基础上开展了原油蒸汽裂解和重油催化裂解技术的集成创新应用研究。以该技术为基础进行集成创新的炼化耦合新工艺与传统炼化一体化加工工艺相比，具有装置构成优化、加工流程短、原油资源需求少、乙烯和丙烯收率高等显著优势，且裂解原油API°越高，其优势越明显。

       

年均发电量6.18亿千瓦时的光伏电站，年产能2万吨的电解水制氢厂，储氢规模约21万标立方的储氢球罐，输氢能力每小时2.8万标立方的输氢管线及配套输变电等设施。

     

     

第02期

      加拿大皇家科学院、工程院、工程研究院院士张久俊指出，氢能的发展重点，是要利用太阳能、风能等可再生能源来电解水，产生氢气。

      同时，我们要有一个长期关注发展的目标，就是实现光辅助电解水，目前这种方法转化效率很低，不足10%。还可以通过光电化学方法以及光伏-电解池耦合的方法制氢。国际上目前还在研究高温光解水制氢。

      

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技术应用前瞻

新能源及可再生能源工程

中国石化首个万吨级

光伏绿氢项目开建

氢能快速发展需关注

电解水制氢技术

      2021年11月30日，中国石化举行云启动仪式，宣布我国首个万吨级光伏绿氢示范项目——中国石化新疆库车绿氢示范项目正式启动建设。是全球在建的最大光伏绿氢生产项目，投产后年产绿氢可达2万吨。总投资近30亿元，主要包括光伏发电、输变电、电解水制氢、储氢、输氢五大部分。项目将新建装机容量300兆瓦、

   

新材料产业

七大发展方向

 

       我国新材料产业正处于由中低端产品自给自足向中高端产品自主研发、进口替代的过渡阶段；国内高端新材料技术和生产偏弱，近年来产能虽有显著提高， 但还未能满足国内高端产品需求，材料强国之路任重而道远。

      

摘自：《中国新材料产业发展前景展望报告》（2022资深版）千讯咨询编制

新材料及高附加值化工

②

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第02期

05

技术应用前瞻

      碳纤维以其出色的性能被用于航空航天、汽车等多个领域。我国碳纤维产业存在产能利用低、高端产品少的问题。实现实现碳纤维规模生产和应用开发的双自主化，是提升我国国防实力和保障供应链稳定的关键。铝合金车身板应用在汽车最重的车身，是实现轻量化目标的关键材料。我国生产工艺复杂的铝合金车身板部分已经开始出口。铝合金车身板国产化是我国汽车产业提高竞争力，帮助国家实现节能减排目标的关键。

      方向二 航空航天材料

      聚酰亚胺（PI）在航空航天、高端电子元器件、半导体等多个尖端领域有很高应用价值。我国在高端 PI 薄膜以及其他高端 PI 产品仍面临“卡脖子”问题。碳化硅纤维（SiC 纤维）是继碳纤维之后发展的又一种新型高性能纤维。全球来看碳化硅纤维技术仍在快速发展和迭代，中国企业有望迎来弯道超车的机遇。

       方向三 半导体材料

       硅片是半导体器件和太阳能电池的主要原材料。光伏用硅片产能大多集中在我国，生产技术水平全球领先。半导体硅片制作工艺更为复杂，部分国内企业正努力打破技术壁垒。碳化硅是功率器件的重要原材料，产业格局呈现美国独大的特点；近年来该材料不断在电动车、 光伏、智能电网等领域渗透，拥有强劲的下游需求。溅射靶材是集成电路的核心材料之

新材料及高附加值化工

      方向五 电子电器电容新材料

      电子浆料是制造厚膜电阻等电子元件的关键，广泛应用于在光伏、航空、军事等领域；目前国内电子浆料龙头企业正致力于生产高质量、高性价比的电子浆料，市占率有较大提升空间。电子陶瓷可广泛应用于通信、工业、汽车等领域，其中 MLCC作为产量和需求量最大的电子陶瓷，与电子元器件市场发展趋势和国家政策导向相匹配。

      方向六 多用途新材料

     聚苯醚树脂被广泛用于电气机械、IT、汽车、军工等，改性聚苯醚在全球的市场需求和消费量逐年上升。对位芳纶产 业集中程度较高，目前国内对位芳纶产能自给率约 20%左右，进口依赖严重。高吸水性树脂（SAP）具有吸水性好、价格适中、安全性好等特点，预计 2025 年全球 SAP 需求量将增长至 440 万吨。国内

第02期

06

技术应用前瞻

智能化工厂等新业态

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新材料及高附加值化工

已实现向国内面板厂商的大批量供货，但

在技术和产能上和国际领先水平仍有差距，国际竞争力仍有较大增强空间。

塞班和霍尼韦尔合作实施

       根据塞班公司官网10月19日报道，公司和霍尼韦尔签署了一份“数字孪生体”产品开发和商业化协议，作为塞班SNAMPROGETTM尿素技术的一部分。

     

COP26达成新协议

      11月13日，《联合国气候变化框架公约》第26次缔约方大会（COP26）、《京都议定书》第16次缔约方大会（CMP16）及《巴黎协定》第3次缔约方大会（CMA3）在英国达拉斯结束。近200个国家经过半个月的谈判，最终达成《格拉斯哥气候公约》。

      首次将削减煤炭写入气候公约，提出了保持控温1.5℃（即至本世纪末把全球平均气温较工业化前水平升高控制在1.5℃之内）的希望，包括了明年重审各国减排计划、发达国家向发展中国家提供气候行动资金、国际碳市场规则等协议或承诺。

石化工程

③

塞班公司将采用霍尼韦尔Forge软件为其尿素工艺创建一个数字孪生体，通过流程模拟为客户提供技术支持以提高生产目标。未来，霍尼韦尔数字孪生体方案将部署在全球60多个工艺装置中，塞班负责数字工具的管理和技术支持。该数字解决方案能够帮助塞班对工厂运行管理提供实时响应，收集相关数据，优化尿素工厂生产。

       11 月 17 日，中国石化宣布重点攻关项目“轻质原油裂解制乙烯技术开发及工业应用”在天津石化工业试验成功，可直接将原油转化为乙烯、丙烯等化学品，实现了原油蒸汽裂解技术的国内首次工业化应用。

       该技术由中国石

化组织北京化工研究

院、工程建设公司完

成了研发及工程化，

第02期

石化工程

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科技创新展望

中石化原油蒸汽裂解

技术首次工业化应用

成功

CCUS技术：为碳中

     7月5日，中国石化宣布在齐鲁石化-胜利油田开启我国首个百万吨级CCUS项目建设，涵盖二氧化碳捕集、利用和封存3个环节，建成后将成为国内最大CCUS全产业链示范基地。

煤化工及下游工程

新能源及可再生能源工程

③

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燕山石化建成一套PEM

膜电解水制氢中试装置

      中石化燕山石化公司，与石科院等合作，共同开展质子交换膜（PEM）电解水制氢技术开发，于10月20日建成一套PEM膜电解水制氢中试装置，进行PEM膜水电解制氢实验。

我国首套氦制冷氢

液化系统研制成功

      中国航天科技集团第六研究院101所自主开发了正仲氢转化催化剂、以氦气双透平膨胀制冷、常压液氮预冷、六级正仲氢转化为基础的自主化氢液化工艺路线；

研制的我国首套具有自主知识产权的吨级氦膨胀制冷氢液化系统于2021年9月初调试成功，产出的液氢中仲氢含量达97.4%，产品质量达国际先进水平。该套系统设计产量1.5吨/天，包括透平膨胀机、控制系统、压缩机、正仲氢转化器等核心设备，90%以上采用国产设备，填补 了我国基于氦膨胀制冷液氢规模化生产的空白。打破了林德、法液空、AP、普莱克斯、俄罗斯深冷等国外企业对生产关键技术装备的垄断。

      

       

④

第02期

08

科技创新展望

领域取得重大研究进展

     

新材料及高附加值化工

智能化工厂等新业态

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       近日，中国石油大学（北京）姜桂元教授和德国莱布尼茨催化研究所焦海军 研究员、Evgenii Kondratenko教授团队在PDH领域取得重大突破，报道了一种基于商业化ZnO的环境友好型负载催化剂的制备方法，其中ZnO和载体（沸石或金属氧化物）可以物理混合或以双层（ZnO 作为上游层）的形式使用。研究发现，在 550 °C 以上的还原处理后，沸石或金属氧化物中的缺陷 OH 位点会与Zn 原子反应原位形成负载型双核 ZnOx 物种，从而赋予催化剂优异的PDH催化活性。相同条件（丙烯选择性相似）下，所开发的ZnO-silicalite-1 催化剂的丙烯生产率是商业化K-CrOx/Al2O3的三倍！此外，该方法不仅表现出较高的丙烷转化率，还具有普适性和大规模化应用的潜力，有望大幅降低PDH的工业生产成本。

         

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

新能源材料项目启动

在北京签约，中国和冰岛合作共建的全球首条 CO2 捕集利用-绿色甲醇-新能源材料产业链项目正式启动。

     该项目一期投资近 3 亿元，预计将于 2022 年投产。项目可以将工业尾气中的 CO2进行回收，生产出光伏面板的核心组件材料——光伏级乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)树脂，最终用于光伏发电。项目设计回收 CO2规模为每年 15 万吨，相当于 15 套大型石化装置一年的 CO2排放量。经过深度加工，以回收后的 CO2和氢气等为原料，能产出 2 万吨光伏级 EVA 树脂，可以生产 5000 万平方米的光伏膜，全部用于光伏发电后，装机量可以达到 5GW，一年就可产生 60 亿~90 亿千瓦时电量，相当于 2 座百万千瓦级火电厂的年发电量。

       

       9月27日，盛虹集团旗下江苏斯尔邦石化有限公司与冰岛碳循环利用公司就“15万吨级二氧化碳捕集与综合利用项目”

       

数字和智能化炼厂

       华为目前在沙特阿美阿布凯克油气处理厂建设了智能化园区，通过5G、大数据、无人机和智能化设备，对厂区内生产、检修、维护情况进行管理，通过全网能效监控，精确分析能源使用情况，精确定位异常能耗信息，同时给出能效优化建议，实现节能闭环，降低能耗。远程运维实现远程站点巡检和故障诊断，减少不必要的下站任务，同时可以根据维护建议合并任务下站提高效率。通过智能门禁、联动抓拍和GPS远程定位等手段保护站点资产，监控厂内作业人员安全措施情况。

第02期

石化工程

09

寰球科研动态

获国家科学技术大奖

      11月3日，2020年度国家科学技术奖励大会在京召开。在炼化领域，共有5个项目获得国家科技大奖，其中包括国家技术发明奖二等奖1项，国家科学技术进步奖一等奖2项、二等奖2项。

       中石油2项成果获奖

       国家科学技术进步奖一等奖：400万吨/年煤间接液化成套技术创新开发及产业化

       国家科学技术进步奖二等奖：催化裂化汽油超深度加氢脱硫-烯烃分段调控转化成套技术

      中石化3项成果获奖

      国家技术发明奖二等奖：烯烃可控配位聚合方法与高性能弹性体制备技术

      国家科学技术进步奖一等奖：复杂原料百万吨级乙烯成套技术研发及工业应用 

      国家科学技术进步奖二等奖：高导热油基中间相沥青碳纤维关键制备技术与成套装备及应用

剂分层装填以优化甲醇合成反应器的热量管理和催化剂的整体性能。

       每个催化剂床层的特性都基于反应路径的特定参数条件进行定制，从而大幅延长了催化剂的运行寿命（最高可达2年）并提高累计甲醇产量（最高可达 15%），可带来良好的经济效益。今年，MegaZonE已在亚洲成功应用于两座世界级甲醇工厂，并表现出优异和稳定的性能。

       北京寰球公司正在推进和科莱恩公司在二氧化碳合成甲醇领域开展技术合作。

     

       11月9日，科莱恩宣布，该公司与液化空气合作开发的MegaZonE技术获得成功。该创新方法基于科莱恩的MegaMax系列催化剂，将几种不同活性水平的催化

参加OGCI“绿色低碳发展”国际研讨会

      10月20日，由OGCI(全球油气行业气候倡议组织)主办，成员企业中国石油承办的“绿色低碳发展”国际研讨会在北京召开。公司副总经理张来勇应邀参加会议，并做了题为《中国石油氢能技术研发及实践》的主旨报告。

与杭州富士达进行

超低温保冷技术交流会

     11月23日，寰球技术研究院组织北京公司工艺部、设备室、技术管理与开发部人员与杭州富士达进行了LNG、液氧、液氮、液氢、液氦储罐的多层缠绕绝热技术交流，寻求在超低温介质储存装备制造方面的进一步合作机会。

技术交流动态

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编辑部/ The Editorial

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