化工新技術(shù)新材料的減碳之路
* 來(lái)源 :中國(guó)石化報(bào)·市場(chǎng)周刊 * 發(fā)表時(shí)間 : 2023-6-28 9:44:00 * 瀏覽 : 1030
編者按：
6月11~14日，以“走向碳中和之路”為主題的2023上海國(guó)際碳中和技術(shù)、產(chǎn)品與成果博覽會(huì)成功舉辦。這是我國(guó)首個(gè)以“碳中和”為主題的博覽會(huì)，旨在搭建碳中和全產(chǎn)業(yè)鏈各類(lèi)主體對(duì)接交流的平臺(tái)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展綠色低碳轉(zhuǎn)型。
中國(guó)石化在能源轉(zhuǎn)型領(lǐng)域取得的一批技術(shù)、產(chǎn)品和成果集中亮相博覽會(huì)，其中就包括與人們衣食住行用息息相關(guān)的化工新技術(shù)新材料。本專(zhuān)題展示中國(guó)石化如何“走向碳中和之路”，敬請(qǐng)關(guān)注。（本文圖文除署名外，由 王佳麟 潘亞男 高 易 翟瑞龍 劉玉福 邱敦瑞 陶 炎 于 楊 鄭 瑞 戈軍偉 周夢(mèng)瑾 提供）
“碳中和”新材料
產(chǎn)品介紹：
碳纖維是含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量的新型纖維材料，不僅具有碳材料的固有特性，而且具有紡織纖維的柔軟可加工性。碳纖維比重不到鋼的1/4，強(qiáng)度卻是鋼的7~9倍，具有耐腐蝕、耐高溫等特性，被稱(chēng)為“黑黃金”。
市場(chǎng)應(yīng)用：
可廣泛應(yīng)用于航空航天、軌道交通和風(fēng)電等領(lǐng)域。北京2022年冬奧會(huì)火炬“飛揚(yáng)”的外殼就是由中國(guó)石化生產(chǎn)的碳纖維及其復(fù)合材料制造而成的。
中國(guó)石化的努力：
2007年，中國(guó)石化決策部署PAN（聚丙烯腈）基碳纖維的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)工作，并將建設(shè)項(xiàng)目落在了上海石化。上海石化成立碳纖維攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，與上海石油化工研究院、上海工程公司、復(fù)旦大學(xué)等數(shù)十家科研院所、高校、企業(yè)等協(xié)同攻關(guān)。在各方團(tuán)隊(duì)的共同努力下，碳纖維攻關(guān)穩(wěn)步推進(jìn)，2008年11月，建成中試裝置；2009年3月，成功研制出12K原絲；2018年3月，成功試制出國(guó)內(nèi)真正意義上的48K大絲束碳纖維；2022年10月，我國(guó)首個(gè)萬(wàn)噸級(jí)48K大絲束碳纖維工程第一套國(guó)產(chǎn)線在上海石化碳纖維產(chǎn)業(yè)基地投料開(kāi)車(chē)，并產(chǎn)出合格產(chǎn)品。
產(chǎn)品介紹：
芳綸，全稱(chēng)芳香族聚酰胺纖維，分為間位芳綸和對(duì)位芳綸。對(duì)位芳綸具有超高強(qiáng)度、高模量和耐高溫、耐酸堿、重量輕等優(yōu)良性能，被譽(yù)為“子彈打不透、烈火燒不著”的材料。對(duì)位芳綸為金黃色，因此也被稱(chēng)為“黃金絲”。
市場(chǎng)應(yīng)用：
可廣泛應(yīng)用于防彈衣、防彈頭盔、光纖光纜、繩纜織帶、復(fù)合材料、高強(qiáng)阻燃服等領(lǐng)域，其防彈性能達(dá)到公安部三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
中國(guó)石化的努力：
2003年，中國(guó)石化決策部署對(duì)位芳綸研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)工作；2015年，儀征化纖“千噸級(jí)對(duì)位芳綸工業(yè)化示范裝置成套技術(shù)”被列入中國(guó)石化“十條龍”科技攻關(guān)項(xiàng)目；2019年11月，該技術(shù)通過(guò)中國(guó)石化鑒定。2022年8月，中國(guó)石化儀征化纖“儀特斯”夏季阻燃防靜電工服首次實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，并陸續(xù)投用到相關(guān)易燃易爆崗位，該工裝的主要材料是對(duì)位芳綸，成功打破了國(guó)外阻燃防靜電工服配方的長(zhǎng)期技術(shù)壟斷。目前，中國(guó)石化正與合作伙伴推動(dòng)對(duì)位芳綸在大型節(jié)能輸送帶、車(chē)輛輕量化等領(lǐng)域的應(yīng)用。
產(chǎn)品介紹：
鋰電池隔膜用聚乙烯系列牌號(hào)是分子量涵蓋40萬(wàn)~150萬(wàn)的粉末樹(shù)脂，其粒度均勻、潔凈度高、成膜性能優(yōu)良、品質(zhì)穩(wěn)定，產(chǎn)品先后通過(guò)RoHS、REACH、無(wú)鹵及金屬雜質(zhì)禁止檢出等認(rèn)證。所制造的隔膜具有拉伸強(qiáng)度和穿刺強(qiáng)度高、孔徑均勻、透氣性好等特點(diǎn)。
市場(chǎng)應(yīng)用：
其制造的鋰電池隔膜可廣泛應(yīng)用于手機(jī)和筆記本電腦等3C電子產(chǎn)品、新能源汽車(chē)、基站備用電源和光儲(chǔ)充電站儲(chǔ)能等領(lǐng)域。新能源汽車(chē)等使用的鋰離子電池隔膜就是用中國(guó)石化生產(chǎn)的特高分子量聚乙烯粉末樹(shù)脂制造而成的。
中國(guó)石化的努力：
2011年，中國(guó)石化決策部署鋰電池隔膜材料的研究開(kāi)發(fā)。揚(yáng)子石化成立鋰離子動(dòng)力電池隔膜材料攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，與北京化工研究院、上海石油化工研究院、天華化工設(shè)計(jì)院有限公司、中科院上海有機(jī)所、中南大學(xué)、常州大學(xué)等數(shù)十家科研院所、高校、企業(yè)等協(xié)同攻關(guān)。2017年5月，揚(yáng)子石化首次實(shí)現(xiàn)鋰電池隔膜用聚乙烯粉末樹(shù)脂的工業(yè)化生產(chǎn)；2019年隔膜行業(yè)某龍頭企業(yè)成功導(dǎo)入并試用成功；2020年實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)銷(xiāo)售。
產(chǎn)品介紹：
抗菌聚丙烯樹(shù)脂是一類(lèi)在使用環(huán)境中對(duì)玷污其本身的細(xì)菌、霉菌、酵母菌、藻類(lèi)甚至病毒等起到抑制或殺滅作用的專(zhuān)用塑料，具有優(yōu)良的物理性能、加工性能，能夠滿足加工生產(chǎn)抗菌制品的基本要求。
市場(chǎng)應(yīng)用：
可廣泛應(yīng)用在家電、衛(wèi)浴、日用品、紡織品、兒童玩具、包裝、醫(yī)療衛(wèi)生用品等領(lǐng)域，可用于制造抗菌洗衣機(jī)內(nèi)桶、抗菌冰箱、兒童餐盤(pán)、抗菌馬桶蓋、抗菌醫(yī)療器械等。
中國(guó)石化的努力：
上世紀(jì)90年代，北化院針對(duì)當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)普通抗菌劑添加量大、添加工藝復(fù)雜，且抗菌效率低、易變色、抗菌持久性差等問(wèn)題開(kāi)展科研攻關(guān)，開(kāi)發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的抗菌復(fù)合助劑。這種助劑可以通過(guò)在線改性技術(shù)直接生產(chǎn)抗菌樹(shù)脂，抗菌效率高、穩(wěn)定性更好，可實(shí)現(xiàn)制品的抑菌持久、耐水性。2012~2019年，應(yīng)用這種抗菌復(fù)合助劑，以及國(guó)際首創(chuàng)的在線生產(chǎn)抗菌樹(shù)脂工業(yè)化技術(shù)，中國(guó)石化在現(xiàn)有的聚丙烯、聚乙烯工業(yè)裝置上開(kāi)發(fā)了注塑、擠出、纖維、滾塑共計(jì)四大類(lèi)10種抗菌樹(shù)脂牌號(hào)產(chǎn)品，累計(jì)產(chǎn)量逾萬(wàn)噸，在海爾、美的、東升地毯、禧天龍等企業(yè)進(jìn)行了推廣應(yīng)用。
“碳中和”新技術(shù)
二氧化碳多相催化酯化制電子級(jí)碳酸乙烯酯高效催化劑及萬(wàn)噸級(jí)成套技術(shù)
技術(shù)背景：
高純電子級(jí)碳酸乙烯酯是動(dòng)力鋰電池必不可少的電解液溶劑，也是碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯等高端電解液添加劑的合成原料。隨著動(dòng)力鋰電池新能源車(chē)輛和儲(chǔ)能的高速發(fā)展，對(duì)電子級(jí)碳酸乙烯酯的需求呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，其生產(chǎn)技術(shù)在很大程度上影響全球鋰電池供應(yīng)鏈的產(chǎn)業(yè)格局。
技術(shù)成果：
上海院開(kāi)發(fā)的二氧化碳與環(huán)氧乙烷多相催化酯化制碳酸乙烯酯高效催化劑及萬(wàn)噸級(jí)高純電子級(jí)碳酸乙烯酯成套技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了從“均相催化”到“多相催化”的技術(shù)變革。
新技術(shù)與現(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)相比，溫度和壓力下降明顯，危廢排放減少95%以上，電子級(jí)產(chǎn)品收率顯著提高。整個(gè)工藝過(guò)程實(shí)現(xiàn)了二氧化碳高值轉(zhuǎn)化，從源頭上做到了低碳、綠色、節(jié)能高效，具有良好的示范和行業(yè)引領(lǐng)效應(yīng)。
該技術(shù)在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了多相催化制碳酸乙烯酯工業(yè)裝置的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，已授權(quán)應(yīng)用于2萬(wàn)噸/年、12萬(wàn)噸/年規(guī)模工業(yè)裝置，每年可消納二氧化碳7萬(wàn)噸。同時(shí)，該技術(shù)推動(dòng)了鋰離子電池電解液產(chǎn)業(yè)升級(jí)，鞏固了我國(guó)在動(dòng)力鋰電池領(lǐng)域的龍頭地位，為實(shí)現(xiàn)鋰離子供應(yīng)鏈零碳發(fā)展和我國(guó)“雙碳”目標(biāo)貢獻(xiàn)力量。
C307-DC二氧化碳加氫制甲醇催化劑
技術(shù)背景：
二氧化碳是溫室氣體，但卻是豐富廉價(jià)的碳源。二氧化碳的化學(xué)轉(zhuǎn)化利用符合我國(guó)循環(huán)經(jīng)濟(jì)良性可持續(xù)發(fā)展的具體國(guó)情。我國(guó)甲醇年產(chǎn)能已突破1億噸，傳統(tǒng)的煤制甲醇工藝生產(chǎn)1噸甲醇要排放3噸左右的二氧化碳，碳減排壓力巨大。若將二氧化碳加氫制綠色甲醇與傳統(tǒng)煤制甲醇工藝相耦合，煤制甲醇裝置可以實(shí)現(xiàn)碳減排80%以上，甲醇增產(chǎn)120%以上。
技術(shù)成果：
二氧化碳加氫制甲醇的技術(shù)關(guān)鍵是開(kāi)發(fā)高效催化劑，南化公司研究院是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的甲醇合成催化劑研發(fā)機(jī)構(gòu)，先后完成了二氧化碳加氫制甲醇高效催化劑及工藝開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)室研究和噸級(jí)擴(kuò)試研究，擴(kuò)試催化劑性能達(dá)到小試水平，在5兆帕、240攝氏度、原料氣空速10000h-1的條件下，C307-DC催化劑上單程二氧化碳轉(zhuǎn)化率大于20%，甲醇選擇性大于67%，水熱穩(wěn)定性良好。
目前，南化院聯(lián)合上海石油化工研究院和寧波工程公司正在開(kāi)展二氧化碳加氫制甲醇中試技術(shù)開(kāi)發(fā)，中試主要包括三個(gè)模塊：分布式光伏發(fā)電、電解堿性水制取氫氣和二氧化碳加氫制甲醇，為中國(guó)石化二氧化碳加氫制甲醇成套技術(shù)開(kāi)發(fā)獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
C307-DC催化劑的研發(fā)及二氧化碳加氫制甲醇成套技術(shù)開(kāi)發(fā)有利于推動(dòng)中國(guó)石化CCUS綜合治理技術(shù)升級(jí)發(fā)展，為我國(guó)“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)貢獻(xiàn)石化力量。
新聞會(huì)客廳：加速培育低碳競(jìng)爭(zhēng)新優(yōu)勢(shì)
嘉賓：健康安全環(huán)保管理部副總經(jīng)理 劉春平
問(wèn)：本次博覽會(huì)，中國(guó)石化展區(qū)有哪些亮點(diǎn)？其他企業(yè)的展覽，有哪些給您留下了深刻印象？
答：本次上海國(guó)際碳中和技術(shù)、產(chǎn)品與成果博覽會(huì)，搭建碳中和全產(chǎn)業(yè)鏈各類(lèi)主體對(duì)接交流的平臺(tái)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展綠色低碳轉(zhuǎn)型。
中國(guó)石化以習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想為指導(dǎo)，深入貫徹習(xí)近平生態(tài)文明思想，把推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和作為重大政治責(zé)任和歷史使命，積極踐行綠色潔凈發(fā)展戰(zhàn)略，穩(wěn)步優(yōu)化調(diào)整產(chǎn)業(yè)和能源結(jié)構(gòu)，大力實(shí)施能效提升計(jì)劃，積極推進(jìn)溫室氣體減排，碳達(dá)峰各項(xiàng)任務(wù)有序部署，取得較好成效。中國(guó)石化以“能源至凈、生活至美”為主題參加本次碳博會(huì)，展示了齊魯石化—?jiǎng)倮吞顲CUS模型、“油氣氫電服”綜合加能站模型、氫能產(chǎn)業(yè)模型，以及衣食住行用石油化工產(chǎn)品等一批在能源轉(zhuǎn)型領(lǐng)域取得的多項(xiàng)技術(shù)、產(chǎn)品和成果，吸引眾多觀眾和企業(yè)前來(lái)交流。
國(guó)內(nèi)外其他能源化工企業(yè)的展出也給我們帶來(lái)啟發(fā)。特別是巴斯夫、上海華誼、上海申能、華能集團(tuán)和寶武鋼鐵等企業(yè)展示的碳足跡數(shù)字化解決方案、電加熱蒸汽裂解爐、甲烷裂解制氫、微藻固碳、碳捕集等最新的減碳技術(shù)和減碳方案，給我們留下了深刻印象。大力優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，持續(xù)提升能源利用效率，積極實(shí)施二氧化碳、甲烷減排措施，加快節(jié)能低碳技術(shù)研發(fā)應(yīng)用，加速培育低碳競(jìng)爭(zhēng)新優(yōu)勢(shì)，有力有序推進(jìn)碳達(dá)峰行動(dòng)，是中國(guó)石化綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展的方向。
問(wèn)：中國(guó)石化未來(lái)實(shí)施“雙碳”行動(dòng)有哪些重點(diǎn)舉措？
答：下一步，中國(guó)石化將錨定2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案總體目標(biāo)任務(wù)，結(jié)合國(guó)家碳達(dá)峰碳中和“1+N”政策體系要求，確保國(guó)家相關(guān)要求在中國(guó)石化落實(shí)落地。
推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。結(jié)合國(guó)家區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略和石化產(chǎn)業(yè)布局政策，研究提升產(chǎn)業(yè)集中度措施，更好地發(fā)揮規(guī)?；饔?，探索低成本淘汰落后產(chǎn)能路線，進(jìn)一步提高產(chǎn)能利用率。結(jié)合市場(chǎng)需求，有序推進(jìn)“油轉(zhuǎn)化”、加大“油轉(zhuǎn)特”力度，提高高端、對(duì)外依存度高的產(chǎn)品產(chǎn)量。推動(dòng)煤炭清潔高效利用，實(shí)施綠氫+煤化工，提高碳資源轉(zhuǎn)化率。
優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)調(diào)整。從持續(xù)控制化石燃料消費(fèi)量上求突破，提高終端電氣化比例，以汽定電，并在生產(chǎn)過(guò)程中減少蒸汽使用。從提高清潔能源比例上求突破，發(fā)展風(fēng)光地?zé)?、生物質(zhì)替代、高溫氣冷堆等配套煉化工藝，加大儲(chǔ)能技術(shù)開(kāi)發(fā)力度。
協(xié)同節(jié)能降碳減污治理。用好節(jié)能這個(gè)第五能源，深入推進(jìn)能效提升計(jì)劃，研究更加節(jié)能的生產(chǎn)工藝，以及短流程污染物治理技術(shù)工藝等。強(qiáng)化清潔生產(chǎn)設(shè)計(jì)理念，優(yōu)選清潔生產(chǎn)技術(shù)，優(yōu)化生產(chǎn)全流程設(shè)計(jì)、全生命周期設(shè)計(jì)，落實(shí)源頭削減、過(guò)程控制的污染物減量措施。
強(qiáng)化綠色低碳保障。推動(dòng)綠色低碳技術(shù)創(chuàng)新，加快開(kāi)展低碳催化裂化/裂解、低碳高效加氫、二氧化碳資源化利用等研究。加強(qiáng)綠色金融政策研究，探索低成本綠色融資渠道。
推廣碳中和試點(diǎn)示范。以油田場(chǎng)站、煉化裝置、加油站等為基本單元，通過(guò)綠色能源替代、改進(jìn)生產(chǎn)工藝等措施，打造碳中和試點(diǎn)示范項(xiàng)目。
深化交流合作。加強(qiáng)與高校、研究院所聯(lián)合攻關(guān)，強(qiáng)化基礎(chǔ)研究和前沿技術(shù)布局。加強(qiáng)與國(guó)內(nèi)外能源化工公司交流合作，在技術(shù)研發(fā)、成果轉(zhuǎn)化等方面開(kāi)展合作。積極參與氣候變化交流活動(dòng)，展示公司綠色潔凈企業(yè)形象。（陶善友 整理）
一場(chǎng)綠色低碳的“盛宴”
上海國(guó)際碳中和博覽會(huì)中國(guó)石化展區(qū)。 吳 偉 攝
走進(jìn)首屆上海國(guó)際碳中和技術(shù)、產(chǎn)品與成果博覽會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，綠色低碳之風(fēng)撲面而來(lái)，這是一場(chǎng)關(guān)于未來(lái)綠色低碳生活的“盛宴”。
能源轉(zhuǎn)型區(qū)域成為此次博覽會(huì)上觀眾關(guān)注的焦點(diǎn)。中國(guó)石化500多平方米的展廳內(nèi)，百萬(wàn)噸CCUS項(xiàng)目、光伏綠氫生產(chǎn)、碳纖維新材料、“油氣氫電服”綜合能源服務(wù)商、生物航煤、地?zé)衢_(kāi)發(fā)利用等綠色低碳發(fā)展項(xiàng)目亮相，每日吸引逾千名觀眾駐足參觀、“打卡”分享。
北京冬奧火炬讓觀眾再一次零距離感受到碳纖維的魅力?！俺恫粩?、割不破、泡不爛”的超高分子量聚乙烯纖維手套、阻燃防靜電面料的工裝等多款化工類(lèi)高新技術(shù)產(chǎn)品，吸引眾多生產(chǎn)型企業(yè)參觀者前來(lái)咨詢(xún)了解。而環(huán)保先鋒人士對(duì)可降解材料制成的購(gòu)物袋、包裝袋、連卷垃圾袋、生活餐具及農(nóng)用地膜等產(chǎn)品贊賞有加。
展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，還有用生活廢棄物搭建的藝術(shù)裝置，讓參觀者直觀感受到循環(huán)經(jīng)濟(jì)的奇特“魔力”。其中，一支口紅的“碳素”之旅，讓人們了解了消費(fèi)品的減碳路徑。值得一提的是，上海石油攜B5柴油以餐廚油脂資源化利用的上海模式亮相碳博會(huì)，并參加市場(chǎng)監(jiān)管平行分論壇，向社會(huì)充分展示了5年來(lái)上海石油為打通“地溝油”處置“最后一公里”實(shí)踐示范樣本，彰顯為美好生活加油的企業(yè)使命。
低碳改變生活，綠色造就未來(lái)。此次碳博會(huì)上，海量的低碳技術(shù)、頂尖的思想碰撞、綠色的產(chǎn)品成果，無(wú)不讓綠色低碳加速成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)能。（記者 陸佳宏）
倡議將6月11日定為“世界低碳日”
在上海國(guó)際碳中和博覽會(huì)的主旨論壇上，《上海低碳倡議宣言》正式發(fā)布，倡議將本屆碳博會(huì)開(kāi)幕日——6月11日定為“世界低碳日”。
宣言表示，當(dāng)前，全球氣候變化是人類(lèi)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展面臨的重大挑戰(zhàn)之一，實(shí)現(xiàn)碳中和已成為全球共識(shí)。實(shí)現(xiàn)碳中和之路任重而道遠(yuǎn)，需要全人類(lèi)共同努力。倡議加快推進(jìn)生產(chǎn)方式綠色轉(zhuǎn)型，共同營(yíng)造和諧共生、綠色發(fā)展的良好氛圍。倡議推廣踐行簡(jiǎn)約適度的生活方式，共同營(yíng)造綠色低碳生活新時(shí)尚。倡議依托上海國(guó)際碳中和博覽會(huì)，共享低碳發(fā)展寶貴經(jīng)驗(yàn)和智慧，推動(dòng)國(guó)際交流合作，為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)而共同努力。