文/史冬梅 張雷（科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心，鋼鐵研究總院）

流程工業(yè)是我國工業(yè)化中的產(chǎn)業(yè)主體，流程工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步及資源節(jié)約、環(huán)境友好水平，都是我國綜合競爭力的重要標(biāo)志。石化工業(yè)是典型的流程工業(yè)，是我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)和戰(zhàn)略工業(yè)，在工業(yè)中具有重要的地位，具有資源和能源密集、高能耗、高污染等特點(diǎn)，其工藝流程的技術(shù)進(jìn)步和節(jié)能減排以及相關(guān)材料的升級(jí)換代，對(duì)于我國工業(yè)領(lǐng)域的低碳可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。本文通過對(duì)世界石化工業(yè)的綠色發(fā)展趨勢、我國石化工業(yè)面臨的能源和環(huán)保制約問題的分析，提出了對(duì)我國石化工業(yè)節(jié)能減排關(guān)鍵技術(shù)選擇的建議。
一、世界石化工業(yè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢
      面對(duì)資源短缺、能源緊張、環(huán)境壓力大等問題和挑戰(zhàn)，世界石化工業(yè)技術(shù)呈現(xiàn)如下發(fā)展趨勢。
      1.循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念貫穿整個(gè)生產(chǎn)流程，綠色化學(xué)引領(lǐng)未來石化發(fā)展
      石化工業(yè)是資源加工型原材料產(chǎn)業(yè)，具有重化工業(yè)的典型特點(diǎn)，高度依賴能源與礦產(chǎn)資源。傳統(tǒng)石化工業(yè)生產(chǎn)模式已產(chǎn)生了嚴(yán)重的環(huán)境和生態(tài)問題，因此，石化工業(yè)既要逐漸從“末端治理”轉(zhuǎn)變?yōu)椤吧a(chǎn)全過程控制”，以大幅度減少污染物排放，更需通過原料、路線和產(chǎn)品的根本性改變達(dá)到大幅度節(jié)能減排的目的。
      以綠色化學(xué)思想為核心，以污染物減排等為目標(biāo)的低碳技術(shù)、光化學(xué)技術(shù)、離子液體技術(shù)、亞熔鹽技術(shù)等綠色化工技術(shù)的出現(xiàn)和不斷發(fā)展，將為未來石化產(chǎn)業(yè)的長期可持續(xù)發(fā)展提供更為堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。
      2.新型催化、分離和化工過程強(qiáng)化等關(guān)鍵共性技術(shù)支撐產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)
      反應(yīng)與分離是石油化工的重要單元過程，新型催化材料與技術(shù)、先進(jìn)的分離材料與技術(shù)對(duì)于石油化工過程的技術(shù)升級(jí)具有重要的影響。以化工過程強(qiáng)化為代表的先進(jìn)技術(shù)將使石油化工過程的工藝流程得到簡化、能耗明顯降低、設(shè)備體積和投資大幅度減小、污染排放明顯改善。
      可以預(yù)見，未來石油化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將主要依賴新型催化材料與技術(shù)、先進(jìn)的分離材料與技術(shù)、化工過程強(qiáng)化技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，這些先進(jìn)共性技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用將改變石油化工行業(yè)的發(fā)展模式，提高產(chǎn)業(yè)整體技術(shù)水平，推動(dòng)節(jié)能減排。
      3.技術(shù)開發(fā)向技術(shù)集成創(chuàng)新轉(zhuǎn)變，縮短工藝流程
      石化產(chǎn)品的生產(chǎn)往往要經(jīng)過原料預(yù)處理、合成、分離、干燥等程序，流程比較長、單元操作多、單元操作之間相互影響大、生產(chǎn)過程復(fù)雜。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，學(xué)科間的相互交叉和不斷滲透，特別是系統(tǒng)論思想的廣泛傳播，化工技術(shù)開發(fā)和創(chuàng)新模式已開始由注重單項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，向注重技術(shù)集成創(chuàng)新轉(zhuǎn)變，為從整體上縮短工藝流程、提高生產(chǎn)技術(shù)水平和生產(chǎn)效益提供了新的可能。
      4.調(diào)整原料結(jié)構(gòu)和技術(shù)路線應(yīng)對(duì)資源短缺
      目前，世界上化工基礎(chǔ)原料三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）和三苯（苯、甲苯、二甲苯）均以石油為原料制取，石油化工消耗的石油約占石油消費(fèi)總量的6％，石油和天然氣為95％左右的有機(jī)化工產(chǎn)品提供了原材料。隨著世界石油資源緊缺，化工原料逐步向新一代煤化工、生物資源、海洋資源等多種資源并用方向過渡。
二、我國石化產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和面臨的問題
      我國化學(xué)工業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已建立了比較完善的產(chǎn)業(yè)體系，但是發(fā)展方式比較粗放，高能耗、高污染，資源環(huán)境帶來的約束日益加大，技術(shù)創(chuàng)新能力不強(qiáng)，行業(yè)可持續(xù)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)主要有以下幾方面：
      1.產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)亟待調(diào)整和優(yōu)化
      我國石化工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性矛盾突出，總產(chǎn)值的65%以上是由石油和天然氣開采、精煉石油、基礎(chǔ)化學(xué)原料和肥料制造等初級(jí)加工產(chǎn)品構(gòu)成，總產(chǎn)能明顯超過國內(nèi)市場需求，高端石油和化工產(chǎn)品嚴(yán)重短缺，進(jìn)口依賴程度很高，部分高科技產(chǎn)品尚處于空白。
      石化工業(yè)產(chǎn)能過剩呈現(xiàn)四個(gè)特點(diǎn)：一是產(chǎn)能過剩以傳統(tǒng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)為主，但是也有從傳統(tǒng)行業(yè)向氟硅有機(jī)材料等新興產(chǎn)業(yè)蔓延的趨勢；二是產(chǎn)能過剩矛盾呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)性過剩的顯著特點(diǎn)，低端產(chǎn)品產(chǎn)能過剩嚴(yán)重，但高端產(chǎn)品供應(yīng)不足；三是企業(yè)大型化雖然取得積極進(jìn)展，但不少行業(yè)企業(yè)仍過多過散，存在大量缺乏競爭力的小企業(yè)；四是一些行業(yè)存在大量相對(duì)落后的技術(shù)和裝備，如電石行業(yè)內(nèi)燃爐產(chǎn)能仍然占全行業(yè)總產(chǎn)能的42%。
      只有通過技術(shù)創(chuàng)新，大力發(fā)展新產(chǎn)品制備技術(shù)和深加工技術(shù)，延伸產(chǎn)業(yè)鏈，拓寬產(chǎn)品幅度，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高性能化、專用化、綠色化和高附加值化，才能優(yōu)化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，提高石化產(chǎn)業(yè)競爭力和為國民經(jīng)濟(jì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)配套的能力。
      2.節(jié)能減排任務(wù)依然艱巨
      石化工業(yè)是能源消耗和污染物排放大戶，能耗和污染物排放均居工業(yè)部門前列。2012年化學(xué)原料及化學(xué)品制造行業(yè)廢水排放占總排量的13.5%，合計(jì)27.4億噸，僅次于造紙行業(yè)；廢氣排放達(dá)3.1萬億立方米，約占工業(yè)總排放的4.8%，排名全行業(yè)第四位；固體廢物產(chǎn)生量達(dá)26644.2萬噸，占工業(yè)總排放的8.5%，排名全行業(yè)第6位。2012年全行業(yè)綜合能源消費(fèi)量4.73億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，約占全國工業(yè)能耗總量的18%；行業(yè)技術(shù)裝備工藝水平參差不齊，部分企業(yè)單位產(chǎn)品能耗與國際先進(jìn)水平差距較大，節(jié)能環(huán)保水平離生態(tài)文明建設(shè)的要求還有一定差距，行業(yè)可持續(xù)發(fā)展面臨新的挑戰(zhàn)。
      3.資源約束“瓶頸”日益凸現(xiàn)
      石化工業(yè)是資源密集型產(chǎn)業(yè)。我國石化工業(yè)的主要原料石油和一些化學(xué)礦資源十分貧乏，大量依賴進(jìn)口。2013年年底對(duì)外依存度達(dá)到57%。我國在2014年首次超越美國，成為世界上最大的石油凈進(jìn)口國。化學(xué)礦資源短缺問題也十分突出，特別是硫、磷等重要資源已瀕臨枯竭，目前硫磺對(duì)外依存度達(dá)90%，氯化鉀對(duì)外依存度超過50%，高品位磷礦所占比例低于10%。只有加大技術(shù)創(chuàng)新力度，提高石油、磷礦等資源的利用效率，積極發(fā)展現(xiàn)代煤化工技術(shù)和生物化工技術(shù)，減少對(duì)化石資源的依賴，實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)原料多元化，才能突破資源“瓶頸”，保持石油和化學(xué)工業(yè)平穩(wěn)、較快和可持續(xù)發(fā)展。
      4.節(jié)能減排技術(shù)投入不夠
      “十二五”以來，圍繞節(jié)能減排的任務(wù)目標(biāo)的要求，石化產(chǎn)業(yè)整體技術(shù)水平顯著提高，裝備條件大為改善，多噴嘴對(duì)置式水煤漿加壓氣化、航天粉煤加壓氣化、干法乙炔、低汞觸媒、料漿法磷銨生產(chǎn)等一大批清潔生產(chǎn)技術(shù)、設(shè)備和產(chǎn)品在行業(yè)得到推廣和應(yīng)用。與發(fā)達(dá)國家相比，我國石化產(chǎn)業(yè)整體水平仍然較低，國內(nèi)僅三分之一的技術(shù)裝備達(dá)到國際先進(jìn)水平，生產(chǎn)效率、能源和原材料消耗水平與領(lǐng)先國家相比存在較大差距。
      節(jié)能減排技術(shù)開發(fā)方面投入相對(duì)較少，與行業(yè)的需求還存在很大的差距；節(jié)能減排技術(shù)的推廣力度仍需提高，先進(jìn)、適用的節(jié)能減排技術(shù)缺乏；高耗能產(chǎn)品的節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范和能效標(biāo)準(zhǔn)的制訂、修訂工作也存在滯后和不妥，難以對(duì)當(dāng)前工業(yè)新增產(chǎn)能的能效控制形成有力支持。
三、我國石化工業(yè)節(jié)能減排關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展對(duì)策
      1.發(fā)展思路
      石化工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)堅(jiān)持把節(jié)能減排與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、化解過剩產(chǎn)能相結(jié)合，加快形成轉(zhuǎn)變行業(yè)發(fā)展方式的倒逼機(jī)制；堅(jiān)持強(qiáng)化責(zé)任、健全法制、完善政策、加強(qiáng)監(jiān)管相結(jié)合，建立健全激勵(lì)和約束機(jī)制；堅(jiān)持政府為主導(dǎo)、企業(yè)為主體、市場有效驅(qū)動(dòng)、全社會(huì)共同參與的節(jié)能減排工作格局，大幅度提高能源利用效率，顯著減少污染物排放，促進(jìn)行業(yè)綠色循環(huán)低碳發(fā)展。
      2.基本原則
      一是堅(jiān)持技術(shù)攻關(guān)與推廣應(yīng)用相結(jié)合的原則。集中力量開發(fā)一批重大、共性清潔生產(chǎn)工藝技術(shù)和綠色環(huán)保原材料(產(chǎn)品)，推廣應(yīng)用一批先進(jìn)、成熟適用清潔生產(chǎn)技術(shù)和低毒低害或無毒無害原材料(產(chǎn)品)。
      二是堅(jiān)持重點(diǎn)突破與示范牽引相結(jié)合的原則。在與主要污染物減排緊密相關(guān)的行業(yè)、重金屬污染防控行業(yè)，以及資源消耗、污染排放集中的領(lǐng)域加大技術(shù)創(chuàng)新的力度，加強(qiáng)關(guān)鍵和前沿技術(shù)研發(fā)，建立示范，形成示范效應(yīng)。
      三是堅(jiān)持解決當(dāng)前問題與著眼長遠(yuǎn)發(fā)展相結(jié)合。標(biāo)本兼治，既要著力解決當(dāng)前石化產(chǎn)業(yè)面臨的突出問題，保障產(chǎn)業(yè)平穩(wěn)運(yùn)行；又要著眼長遠(yuǎn)，按照重點(diǎn)跨越、引領(lǐng)未來的要求，增強(qiáng)發(fā)展后勁。
      四是堅(jiān)持企業(yè)為主體、市場為導(dǎo)向、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合，發(fā)揮市場配置資源的基礎(chǔ)性作用。引導(dǎo)各類創(chuàng)新要素向企業(yè)集聚，使企業(yè)真正成為研究開發(fā)投入的主體、技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)實(shí)施的主體和創(chuàng)新成果應(yīng)用的主體。
      五是堅(jiān)持政策引導(dǎo)和市場機(jī)制相結(jié)合的原則。加強(qiáng)宏觀指導(dǎo)，加大財(cái)政投入和稅收優(yōu)惠等政策支持力度；通過利用政府采購等措施，引導(dǎo)綠色消費(fèi)，建立有利于清潔生產(chǎn)實(shí)施的市場環(huán)境。
      3.發(fā)展重點(diǎn)
      重點(diǎn)發(fā)展一批節(jié)能減排關(guān)鍵技術(shù)：蓄熱式電石生產(chǎn)新工藝、萃取結(jié)晶法生產(chǎn)硫酸鉀產(chǎn)業(yè)化技術(shù)、芳綸原材料的清潔工藝生產(chǎn)技術(shù)、烷基酚清潔生產(chǎn)、副產(chǎn)資源化關(guān)鍵技術(shù)、硫酸工業(yè)新型釩催化劑技術(shù)、低碳橡膠材料連續(xù)液相反應(yīng)制備技術(shù)、二氧化碳的捕集、應(yīng)用和封存、智能內(nèi)模自適應(yīng)控制技術(shù)、能量控制技術(shù)產(chǎn)品生產(chǎn)過程智能化支持技術(shù)、新型免噴涂高光塑料及其成型工藝、含氟廢氣回收利用技術(shù)、VOCs減排與治理技術(shù)、離子液體的氣體凈化技術(shù)、鉻鐵堿溶氧化新工藝制鉻酸鹽清潔生產(chǎn)新工藝、多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)、生物質(zhì)能清潔高效利用和過程強(qiáng)化關(guān)鍵技術(shù)。

科技中國2017年第三期p46-48