《科技瞭望》2023年第02期

02

2023年4月

主办单位：寰球技术研究院

聚焦四核四新

  展望科技未来

目录

CONTENTS

寰球科研动态

科研管理

技术交流动态

11

11

技术应用展望

炼油工程

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

08

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09

10

03

04

05

炼油工程

新材料及高附加值化工

科技创新前瞻

第02期

炼油工程

03

科技创新前瞻

催化裂化工艺转型

升级有新路

      近日，中国石油石油化工研究院承担的课题“应对转型升级的催化裂化工艺技术及催化剂研发与应用”通过了验收评估。该课题形成了深度降低汽油烯烃(CCOC)、重质柴油分区裂化转化(DCP)和催化裂解制低碳烯烃(ECC)3 项工艺技术，为催化裂化工艺转型升级探索出新路径。

      炼化行业转型升级一方面要求炼化企业进行汽油的质量升级，进一步降低柴汽比，优化炼化产品结构;另一方面要加快“油转化”，将低附加值的“燃料油”更多地转化为烯烃、芳烃等有机化工原料。在此背景下，围绕生产需要，该项目课题组首次提出通过催化剂介孔结构控制氢转移反应新理论，为降烯烃催化剂及助剂的设计提供了理论依据，形成了CCOC、DCP和ECC这3项工艺技术。

      CCOC工艺技术通过强化反应器的烯烃裂化反应和环烷烃的氢转移反应，在降低汽油烯烃的同时，实现了汽油辛烷值不降低的目标。该工艺在庆阳石化185万吨/年等4套催化裂化装置上应用，汽油烯烃下降 5~12 个百分点，辛烷值基本保持不变。

      DCP工艺技术根据柴油和催化原料不同的理化性质和裂化机理，确定了重质柴油和催化原料分区反应的思路，明确了重质柴油的回炼比例及回炼位点，解决了柴油组分开环裂化技术难题，实现了将低附加值重质柴油回炼生产高标号汽油目的。

②

该工艺在兰州石化、玉门炼化的催化裂化装置上进行了工业应用，降低了催化装置 的柴汽比，生产的汽油辛烷值达95以上。

      ECC工艺在同一反应器体系内构造3个反应区，实现重油大分子提升管催化裂 化、中分子和小分子催化裂解的分级独立控制反应模式。该工艺可以在缓和条件和 苛刻条件下最大化地生产丙烯，使丙烯产率提高至 20%左右，选择性增加至 50%左右。

      3项工艺为炼厂汽油质量升级、降低柴汽比、多产化工原料提供了技术支撑。

中科院大化所提出调控

加氢异构催化剂活性

新策略

      双功能催化剂在能源及大宗化学品生产过程中具有广泛应用。烷烃加氢异构是其中具有代表性的过程之一，可将直链烷烃转化为异构烷烃，是提高汽油辛烷值、降低柴油凝点和改善润滑油低温性能的重要技术，在石油资源的催化转化、费托合成油品的高值利用以及生物柴油航煤的加氢提质等过程中发挥重要作用。      

      在加氢异构反应中，金属活性位作用于正构烷烃脱氢以及异构烯烃加氢饱和两个关键步骤。一直以来，人们主要通过增加金属位数量（提高负载量或改善分散度）以获得良好的金属性以及金属性与酸性的平衡。但是，通过调控金属位本征活性，在较低贵金属载量时获得优异的加氢异构性能仍具有挑战。

      当今世界，绿色低碳发展是大势所趋，全世界都在向碳中和目标不断努力。实现“双碳”目标离不开二氧化碳（CO₂）的减排，而CO₂作为碳资源的规模化高附加值利用是极具挑战性的的重要战略方向。

      近日，中国科学院大连化学物理研究所刘中民院士团队提出了CO₂与烷烃耦合制备芳烃大宗化学品的新途径。团队发现使用酸性分子筛作为催化剂，可催化CO2与轻质烷烃发生耦合反应，同时促进了芳烃的生成，产物中芳烃选择性高达80%。在特定条件下，约3/4的CO2转化为可用作化工原料的一氧化碳产物，进一步研究

证实约1/4已转化的CO₂的碳原子直接进入了芳烃产物。CO₂是最稳定的化学分子，将CO₂作为原料高效转化为大宗化学品一直是巨大挑战。芳烃是有机化工中重要的基础原料，可以广泛用于合成树脂、纤维、染料、医药、香料等，目前主要通过石脑油催化重整等石化路线进行生产，存在原料和目标产品之间碳氢不平衡的问题。引入CO₂与富氢的烷烃耦合调控其反应的碳氢平衡，提高目标产物选择性，同时将CO₂转化为有用的化工原料或产品，以实现CO₂资源化利用，对传统芳烃生产技术具有变革性意义。

第02期

炼油工程

04

科技创新前瞻

      近日，中科院大化所研究团队利用ZSM-22分子筛载体和氧化铈助剂在表面等电点上的差异，精准控制了贵金属的落位，制备了Pt锚定于CeOX助剂上的PtCeOX/ZSM-22双功能催化剂,并发现Pt离子可与CeOX之间形成电子转移，实现金属位本征活性的提升，在加氢异构反应中促进起始步骤烷烃脱氢的快速发生并获得更为优异的活性；同时，还可以促进终结步骤异构烯烃加氢饱和的快速进行，进而获得更高的选择性。经测试，新催化剂作用下的异构烷烃（异构十二烷）收率较更高Pt载量的典型工业催化剂（0.5 wt%Pt/ZSM-22）提升10个百分点以上。 

②

石化工程

大连化物所提出CO₂

大规模资源化耦合

利用新途径

第02期

石化工程

05

科技创新前瞻

②

煤化工及下游工程

乙炔高效制乙烯

催化剂研究获进展

      近日，天津大学张兵教授团队在“煤衍生的乙炔”电催化半氢化制备乙烯研究方面取得进展。传统乙烯生产过程中存在对石油依赖性高、能耗高、碳排放高等问题。基于我国“富煤”的资源禀赋，发展以煤为碳源、以水为氢源，利用“煤衍生的乙炔”电催化半氢化制备乙烯策略符合我国国情。但目前该策略受限于严重的析氢竞争以及乙烯过氢化副反应，可盈利目标尚不明确，制约了其发展。研究团队通过经济技术分析设定可盈利目标，发现抑制工业级电流密度下乙烯过氢化和析氢反应的竞争是实现盈利的关键点。基于此，研究团队进行了催化剂的精准设计，选用具有弱乙烯吸附的铜催化剂来抑制过氢化的竞争，进而提升乙烯选择性。研究团队借助理论计算，证实富不饱和位点的纳米铜不仅能够促进水的活化，还可增大析氢反应的能垒，从而提高乙烯的法拉第效率。纳米铜气体扩散电极是理想的电极材料，但其制备过程受到基底疏水性的限制。

      研究团队创新发展限域溶解、界面生长策略，以硝酸铜在疏水电极与碱性电解液界面处缓慢溶解所形成的氢氧化铜为铜源，通过电沉积的方式制备了自支撑的纳米铜气体扩散电极。采用纳米铜气体扩散电极，在 0.5 安培/平方厘米的工业级电流密度下，实现了近100%法拉第效率和选择性的乙烯合成，以及长达54小时的电极循环稳定性。该策略在较宽电位范围内生成乙烯的法拉第效率均接近100%，

可直接在具有波动性特征的太阳能等可再生能源电力下工作。此外，全生命周期的碳排放分析结果表明，该策略具有良好的碳减排潜力。该研究不仅为高收率、高选择性的乙烯生产提供了高效、可持续的方法，还为以水为氢源的电催化转移氢化催化剂的设计与合成提供了范例。

中科院天然气制氢

技术获突破

      近日，中国科学院工程热物理研究所金红光院士团队实现了400℃温和条件下的天然气制氢。

      研究人员原创性地提出了“热化学多产物有序分离耦合中低温热能品位提升”的热力学新思路，在降低反应温度、提高甲烷转化率与选择性、低能耗捕集二氧化碳、设备小型化等方面实现了突破。他们通过有序分离氢气和二氧化碳产物，使天然气制氢反应温度由传统的800℃~1000℃大幅降至400℃以下，实现了99%以上甲烷直接转化为高纯氢与高纯二氧化碳。

      该项目还实现了基于化石能源的制氢与脱碳的完全协同，制氢与脱碳能耗下降幅度达20%~40%。研究人员结合商业化中温槽式聚光技术，实现了太阳能驱动的天然气制氢与脱碳，进一步减少化石能源制氢的碳足迹，展示了化石能源与可再生能源互补实现可持续氢能利用的可行性。

      据了解，研究团队已完成了超过6000次的稳定循环实验，目前，他们正在推动研究成果的产业化，日产百公斤级氢气的原理样机正在研制中。

第02期

煤化工及下游工程

06

科技创新前瞻

②

       中科院大连化物所研究团队在合成气转化制备高附加值化学品研究方面取得新进展，通过协同耦合的铁碳催化剂实现合成气高选择性制备高碳醇类化合物。高碳醇类化合物是重要的化工原料，其可作为化工中间体来生产增塑剂、洗涤剂等高值化学品，并被广泛用于燃料、食品、精细化工、医药和能源等领域。本工作构建了协同Ca-Fe催化体系，可在温和条件下实现合成气高选择性合成高碳醇，选择性高达60wt%，优于相关同类文献报道的结果。多项表征结果显示碱土金属Ca助剂可促进并调控表面FexC物种的合成，使Ca-Fe催化剂具有适中的Fe2C/(Fe5C2+Fe3C)比例。两种位点的适当比例有利于平衡Ca-Fe催化剂的CO解离和非解离能力，并促进反应的活性物种*CO和*CHx协同耦合形成*CHx-*CO物种，进而增加高碳醇的选择性。该工作揭示了Ca助剂在合成气转化制高碳醇中的重要作用，为高碳醇合成催化剂的设计提供了新思路。

大连化物所提出协同

耦合铁碳催化剂用于

合成气直接合成高碳醇

大连化物所开发直接

电解粗合成气制乙烯

新过程

      中科院大连化物所研究员团队通过设计多步耦合电解装置，开发直接电解含硫化氢杂质的粗合成气制备乙烯（C2H4）新过程，为粗合成气的直接高效转化提供了新思路。

      研究团队在前期电催化转化CO和H2S的工作基础上将阳极的H2S氧化反应与阴极的CO还原反应耦合，开发了多步耦合电解粗合成气转化制C2H4的新过程。团队首先将含H2S杂质的合成气通入到该电解装置中的阳极，阳极在石墨烯封装金属钴镍“铠甲催化剂”作用下，发生H2S的选择催化氧化去除反应。随后，团队将未反应的合成气通入到电催化的阴极，阴极在铜基催化剂作用下，发生CO还原制C2H4，以及H2O还原制H2反应。该过程集四重功能于一体，既去除了合成气中的H2S杂质，实现高效的C2H4制备；又增加了合成气中的H2含量，降低了电解装置的整体能耗。

第02期

新能源及可再生能源工程

07

科技创新前瞻

②

      近日，北京航天试验技术研究所承担的集团公司自主研发项目“液态储氢加氢示范系统及其关键设备研制”课题通过了航天科技集团验收。该所突破了液态储氢加氢站总体设计技术，形成液态储氢—增压汽化—高压氢气加注总体技术方案，解决了液氢在加氢站内运用的工艺实现和运行策略问题。

      具体成果包括：攻克液氢过流腔相变抑制技术，研制45MPa级高压液氢泵，填补国内技术空白。突破高压液氢增压汽化及冷量综合利用技术，研发了流程先进、自动化程度高、操作安全的汽化取冷原理样机及其测试平台，并成功应用于浙江石油虹光（樱花）全国首座液氢油电综合供能服务站建设。

国产液氢技术

获重大突破

      4月8日，安徽省能源集团有限公司与合肥综合性国家科学中心能源研究院共同举办“院企合作协同创新”大型煤电机组大比例掺氨燃烧示范工程成果发布会，宣布实现100-300MW并网功率下燃煤掺氨比例10-35%多种工况的锅炉安全平稳运行，最大掺氨量大于21吨/小时，氨燃尽率达到99.99%，氨逸率低于2ppm，排烟NOx浓度可控可降，锅炉效率与燃煤工况相当。试验在燃烧技术、掺氨规模、稳定

皖能发电大型煤电机组

大比例掺氨燃烧试验

取得突破

运行时间上均远超国内同行最高水平，取得多项世界领先成果，填补多项技术空白。此次试验是我国首次在大型燃煤机组上实现大比例掺氨燃烧，标志着掺氨燃烧降碳技术率先进入工业级应用阶段，将为传统能源行业减少碳排放、实现绿色升级带来重大利好。

      日前，天津大学“英才计划”特聘研究员吉科猛团队以金属盐和有机胶晶为原料模板，开发出一种以石墨烯型碳、金属纳米晶等为基本功能单元构筑而成的高结晶度、高导电性三维有序大孔框架材料(OMGCs)。

      据介绍，有序纳米多孔功能材料由于具有发达的孔道结构、较大的比表面积、较小的材料密度等优异的物理化学特性，可用于在吸附、分离、离子交换、负载催化、环境治理、电化学能量存储和转化等诸多领域。然而，孔径分布窄、结晶度低、热稳定性和导电性差等缺陷却在很大程度上限制了此类功能材料在更大范围获得应用。

天大研制有序大孔晶体

碳质框架材料

新材料及高附加值化工

③

第02期

石化工程

08

技术应用展望

②

辽阳石化聚丙烯新品

拓展创效空间

      聚丙烯无规共聚管材料HP5416是全球著名的聚丙烯压力管道标杆产品，相对于其他聚丙烯产品具有更好的机械性能、更高的拉伸屈服强度和抗冲击性，使用寿命长，安全环保，属高端绿色可持续发展产品。其广泛应用于建筑供暖系统和排水、城市电力等领域。

      辽阳石化新产品技术攻关团队深入开展技术交流，优化生产控制措施，在粉料熔融指数调整、挤压机参数调整等环节强化技术支撑。转产过程中，技术管理人员全程严密监控，适时调整反应器的温度、压力、进料量等，同时紧盯熔融指数变化，及时调整反应器和挤压造粒等关键参数，保证生产运行平稳和产品质量，最终成功产出合格产品。辽阳石化已连续开发8个牌号聚丙烯新产品。

中石化苯乙烯类热塑性

弹性体项目建成投产

       4 月6 日，中国石化海南巴陵化工新材料有限公司17 万吨/年苯乙烯类热塑性弹性体项目一次投产成功，工艺流程全线贯通，产出合格SBS 产品。

炼油工程

③

该项目采用中国石化自主研发的成套工艺技术，可通过切换操作生产出性能各异、多种牌号的苯乙烯类热塑性弹性体产品，灵活应对市场，满足客户差异化、定制化需求；可充分发挥海南炼化原料资源优势、巴陵石化在苯乙烯类热塑性弹性体产品领域的技术创新优势和海南自贸港区位优势，降低原料成本及物流成本，延伸海南炼化乙烯项目产业链，实现产业链上下游整体效益最大化。

煤基费托合成高值

化学品通过鉴定

      近日，由国家能源集团宁夏煤业有限责任公司、中科合成油技术股份有限公司等开发的“煤基费托合成高值化学品技术开发与工业示范”项目通过了由中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。鉴定委员会认为，该成果创新性强，达到了国际先进水平。

      该技术成果针对费托合成油的特点，突破了正构烷烃单组分分离和多牌号轻质白油高选择性分离等技术难题，开发了高纯度的正构烷烃单组分分离技术和多牌号窄馏分轻质白油单塔高选择性分离工艺，建立了费托合成油生产高纯正构烷烃、轻质白油的工艺模拟系统。

      此外，该技术于2020年9月在宁夏煤业公司400万吨/年煤间接液化项目实现了工业化应用，为该项目装置达产奠定了基础，保障了产品指标合格，使单位产品综合能耗和万元工业增加值能耗均优于能评数据，经济、社会和环境效益显著。

煤化工及下游工程

第02期

新能源及可再生能源工程

09

技术应用展望

②

中法元首见证国家

能源集团携手法国

电力集团共建

“风光氢储”项目

项目，总规划装机150万千瓦，并将积极达成第三方市场可再生能源项目的具体合作投资机会。刘国跃就深化与法电合作、实现共享共赢发展提出三点倡议：一是积极构建共生共赢合作关系；二是积极推动全球清洁能源发展；三是积极深化能源科技创新突破。

合成气制低碳烯烃

中试装置开车

      3月22日，中国石化集团公司重点科研项目——合成气制低碳烯烃中试装置在扬子石化开车获得阶段性成功。根据在不同温度、压力、空速等试验数据的分析显示，各项试验数据符合预期。

      该项目采用合成气一步法制备低碳烯烃技术，具有工艺流程短、能耗低等优点。此次阶段性开车成功，为后续打通合成气制烯烃反应流程、完成反应数据标定、研究工艺条件的影响、考察催化剂活性及稳定性、收集催化剂再生试验积累了经验。

③

全国首个地下岩穴

储氢项目落地湖北

      3月26日，大冶市绿电绿氢制储加用一体化氢能矿场综合建设项目开工仪式举行。该项目总投资预计52亿元，涵盖光伏发电、绿电制氢、岩穴及地下分布式储氢、管道输氢、氢能应用、氢能产业园、数字化管理平台等7大板块。项目建成后，将形成制氢、储氢、加氢、用氢的氢能源全产业链生态，打造黄石地区首个氢能产业园，构建千亿级新型氢能产业及氢能矿用机械产业链，对推动大冶加快从传统产业向新能源产业发展具有十分重要的意义。

      中国科学院武汉岩土力学研究所的地下盐穴规模化储氢基础理论与关键技术研究属于湖北省2022年高新领域重点研发计划项目，本次大冶市绿电绿氢制储加用一体化氢能矿场综合建设项目中岩穴及地下分布式储氢的落地也是湖北产学研成果的体现。

      4月6日下午，在中国国家主席习近平和法国总统马克龙的共同见证下，国家能源集团董事长刘国跃和法国电力集团董事长雷蒙在人民大会堂签署了《国家能源集团和法国电力集团扩展合作协议》。双方规划在江苏东台共同建设“风光氢储”绿色能源协同融合的海上综合智慧能源岛示范

煤化工及下游工程

第02期

新材料及高附加值化工

10

技术应用展望

②

我国首个纯氢长输

管道项目正式启动

      4月10日，中国石化宣布，“西氢东送”输氢管道示范工程已被纳入《石油天然气“全国一张网”建设实施方案》，标志着我国氢气长距离输送管道进入新发展阶段。“西氢东送”起于内蒙古自治区乌兰察布市，终点位于北京市的燕山石化，管道全长400多公里，是我国首条跨省区、大规模、长距离的纯氢输送管道。管道建成后，将用于替代京津冀地区现有的化石能源制氢及交通用氢，大力缓解我国绿氢供需错配的问题。

      中国石化已率先形成氢气管道核心技术体系，完成企业标准《氢气输送管道工程技术规范》编制填补行业空白。攻关团队已掌握氢环境下不同钢级管材及焊接接头性能的综合评估与应用技术，初步形成了氢气长输管道增压输送、安全泄放、管材评价、焊接安装和安全防护等核心技术体系。

③

千吨级T800级碳纤维

工艺技术研发及产业化

项目通过鉴定

      4月3日中简科技发展有限公司（简称“中简科技”）公告，公司在常州召开了“千吨级T800级碳纤维工艺技术研发及产业化”项目某工程应用鉴定会，与会专家一致同意该项目通过鉴定。“千吨级T800级碳纤维工艺技术研发及产业化”项目通过某工程应用的鉴定，标志着公司T800级

碳纤维得到了航天、航空应用客户对后续批量应用的广泛认可；随着公司三期项目首条产线即将投入试运行，项目建设、试车等积累的阶段性成果已经转化为千吨级大规模稳定持续供应能力。

      该项目由中国工程院杜善义院士担任鉴定委员会主任委员鉴定委员会认真听取了项目汇报，审查了技术资料，经质询与讨论，专家组认为该项目具备千吨级稳定批产能力，复合材料综合性能优良，核心装备自主可控，成果达到了国内领先，国际先进水平。该成果的形成，对我国实现高性能碳纤维生产制造的自主可控具有重要意义，亦将有效推动高性能碳纤维复合材料在重大工程及重点项目中的应用。

超高分子量聚乙烯

新品成功开发

      近日，兰州石化17万吨/年高密度聚乙烯装置顺利完成超高分子量聚乙烯LU0350和LU2600的首次工业化试生产，累计生产产品490吨，产品质量合格，标志着兰州石化新产品新材料再添新丁。

      超高分子量聚乙烯是兰州石化今年重点开发的产品之一，它具有极强的耐磨性、极高的耐冲击性。该产品质量轻、无毒、耐腐蚀、流动性好、广泛应用于管材/板材、纤维、医疗卫生、隔膜等领域。

新能源及可再生能源工程

第02期

11

寰球科研动态

科研管理

技术交流动态

②

公司与无锡华光环能

签署战略合作协议

      4月12日，公司与无锡华光环保能源集团股份有限公司在无锡签署战略合作协议，双方将发挥各自的优势，建立电解水制氢领域的技术研发和成果推广的合作，共同提高电解水制氢装备制造及装置成套技术应用的先进性和市场竞争力。

      双方将以此次战略合作签约为契机，紧紧围绕共同发展目标，优先配置资源，积极推进落实战略合作协议相关内容，着力拓展合作的广度和深度，建立常态化沟通机制，加强资源共享，开展务实合作。

公司2023年度新增7项

      2023年3月-4月，科技信息部、技术研究院邀请专家多次召开会议，对公司七家二级单位25项课题进行科研课题立项审查，经过专家论证，最终确定“微界面强化烟气CO2低碳捕集技术开发”等7项顺利通过课题立项审查和开题论证工作。本年度公司级科研课题的选题立项工作，以技术发展、行业发展、市场需求为导向，坚持技术的前瞻性、引领性，以此来不断打造公司高质量发展的新引擎。

公司与大连理工大学

签署战略合作协议

      3月14日，公司党委书记、执行董事宋少光带队赴大连理工大学进行技术交流，参观了精细化工国家重点实验室。并与大连理工大学签署战略合作协议。       双方将围绕炼油化工、节能减排、CCS/SSUS、新能源新材料等领域开展科技攻关、信息资源、项目申报等重点合作。

公司承担的集团重大

科技专项课题“大型

炼化基地一体化设计

及增效技术集成开发

     3月16日-17日，集团公司科技管理部组织专家对寰球公司牵头承担的重大专项课题“大型炼化 基地一体化设计及增效技术集成开发 与应用”课题进行了验收。

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编辑部/ The Editorial

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