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何为绿色化学?高端化发展、清洁化生产、低碳化转型……
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“未来,气候变化、环境污染和化学品安全将持续倒逼石化行业加快转型,实现绿色发展。”近日,在第六届石油和化工行业绿色发展大会上,中国石油和化学工业联合会会长李寿生指出,绿色化学正成为全球能源化工行业实现工业革命和竞争的重要新兴领域。


据了解,绿色化学是指化学反应过程中以原子经济性为基本原则,即在获取新物质的化学反应中,充分利用参与反应的每一个原子,实现零排放,不仅充分利用资源,而且不产生污染。


但随当前全球化学产业的发展趋势和国内化学工业发展的现状,李寿生认为,绿色化学有了新内涵:“即高端化发展、清洁化生产、低碳化转型、循环化改造和数字化变革,这必将加快推动石化产业绿色高质量发展的历史进程。”


以高端化发展推动转型升级


据介绍,世界石油和化学工业发展到今天,特别是中国石油和化学工业告别了短缺经济时代之后,市场的需求确实发生了翻天覆地的变化。这种市场需求变化呈现五大态势。


一是传统的大宗石油和化工产品,如“三酸两碱”等,市场需求大多都处于稳定或逐渐减少的态势。


二是高端的石油和化工产品,如新材料、高端精细化学品等,市场需求大多都处于质高量少个性化增长的态势。


三是健康营养医药石化产品,如保健品、化妆品、高端化学药品等,特别是随着老龄化社会进程的加快,市场需求大多都处于大幅增长的态势。


四是农业生产资料化工产品,如化肥、农药、特别是种子工程等,市场需求都处于保量提质稳定增长的态势。


五是安全环保产品,如废水、废气、废固回收利用产品、CO2开发利用产品、塑料循环利用产品等等,市场需求都处于高端创新、快速增长的态势。


李寿生表示:“从这五大市场需求变化的态势中我们可以清楚地看到,未来大规模、大批量的石油化学品需求会越来越稳定并逐步减少;个性化、高端化和终端化用途的石油化学品需求会越来越多,质量要求越来越高;中低端、质量常规化的石油化学品需求会越来越少,中高端、差异化的产品需求会快速增长。根据这一市场需求的变化趋势,今后石油和化学工业技术创新和产品结构调整的方向,就应该坚定地向技术高端走,向市场终端走,向健康营养医疗走,向安全环保绿色产品走。高端化、终端化发展与变革必将引领行业加快转型升级、超前布局,实现引领者创新。”


以清洁化生产消灭环境污染


“要大力发展生物基化学品。”李寿生认为,生物基化学品是将生物质废弃物作为原料,经过不同的预处理进入精炼平台,进一步合成平台基础化学品或多聚物中间体,最终合成相应的材料和化学品。


目前,发展生物基产业在全球掀起一股热潮,OECD(经济合作与发展组织)在“面向2030生物经济施政纲领”战略报告中预测,至2030年全球将有大约35%的化学品和其他工业产品来自生物制造。欧盟提出到2030年生物基原料替代6%—12%化工原料、30%—60%精细化学品由生物基制造的目标;美国预测至2030年,生物基化学品将替代25%有机化学品和20%的石油燃料。


近年来,生物基化学品已成为大型跨国公司竞争的焦点,欧洲的巴斯夫集团、帝斯曼集团、龙沙集团、德固赛集团和罗氏集团都将发展方向转向工业生物技术领域。


“基于我国人口多、耕地少、优先保障粮食供应的现状,生物基化学品的发展应重点利用生物质废弃物代替粮食类作物作为可持续的原料供应,建立以纤维素原料为主、油脂和含碳气体为辅的可持续原料体系;以绿色反应和实现原子经济为前提,发展低成本生物制造工艺路线;将精细化学品、专业化学品与聚合物材料产业作为未来的发展方向。”李寿生指出。


另外,李寿生表示,绿色化学发展,要大力推进清洁生产。即利用绿色化学的手段对全产业链进行清洁化改造,消灭污染。


一是广泛应用高效催化技术。催化技术在缩短反应步骤、提高转化率方面发挥了重大作用,反应过程实现直接转化,提高合成步骤的“原子经济”性。


为此,要优先采用高效绿色催化技术。通过高效绿色催化技术,我国在渣油加氢、离子液体烷基化、甲烷高效直接转化、合成气制乙二醇、己内酰胺、环氧丙烷等领域的绿色制备技术走在了世界前列。未来,高效的绿色催化技术、生物催化技术将广泛应用于化学化工过程。


二是广泛应用绿色溶剂。70%以上的化学化工过程使用溶剂,生产效率与溶剂的性质和功能密切相关。无毒无害、环境友好、具有特殊功能的绿色溶剂是化学工业发展的一个重要方向。


未来,离子液体、常态水、近临界水、超临界流体及其混合体系将广泛应用于化工过程,绿色溶剂的有效利用不仅避免使用有毒有害溶剂,消除有机物的污染,同时利用其特性优化和强化化学化工过程,减少能源消耗,提高原料利用率,实现一些传统条件下难以或无法进行的化学化工过程。


三是广泛应用高效反应装置。目前,微反应技术已成为精细化工行业技术升级的“新钥匙”,未来具有广阔的发展空间。它通过研究微时空尺度下的“三传一反”的特征与规律,实现过程安全、高效和可控。微反应为改造提升传统精细化工产业、服务新兴化工新材料产业发展提供了新的技术思路,已成为行业高质量发展的重要技术推动力量。


四是要高度关注化学品安全。随着公众环境意识的提高,公众渴望一个“无害环境”与化学品生产与使用的矛盾愈发突出。化工行业要更加关注化学品的安全和风险管理,设计出更加环境友好的化学品,通过全生命周期环境影响分析,实施对某些现有化学品的绿色替代。切实做好有毒有害物质源头管控和处理处置等工作,推动企业落实新污染物治理主体责任。同时将“责任关怀”理念纳入化学品的生产与管理,推动环境信息公开,履行社会责任。


以低碳化转型推动能源革命


有研究认为,到2050年,可再生能源满足中国一次能源需求60%以及电力需求85%以上在技术上是可行的,在经济上是可承受的,届时一次能源供应量仅为34亿吨标准煤,可再生能源占一次能源比例将达到62%。能源新技术和新能源技术的突破,正在开创一个传统能源和可再生能源博弈的新时代。


“因此,在确保国家能源需求和能源安全的前提下,要抓紧布局、研发新能源技术,走出一条传统能源向新型能源有序接替、跨越转型的新路子,尤其要率先在氢能发展上走出一条创新发展的新高地。因此,绿色化学发展首先要加快能源转型。”李寿生表示。


其次,他认为要高度关注氢能发展。国际可再生能源机构(IRENA)研究指出,通过可再生能源制取的氢气(即“绿氢”)将在全球能源转型中发挥核心作用,预计2050年绿氢将占全球能源消费的8%,尤其在钢铁、化工、航运、卡车和航空业等难以脱碳的行业发挥重大潜力。石化企业在氢能全产业链具备优势,要及时应对氢能产业与技术发展带来的变革性影响,发挥在低成本氢气资源、基础设施、技术管理等方面的优势,稳妥推进氢能产业,培育市场、提前布局,引领氢能产业发展,在未来能源转型中起到关键作用。


再次,要推动二氧化碳利用。碳资源的高效转化及循环利用是实现人类社会可持续发展的重要途径, 也是一个重大难题。


“实现‘双碳’目标,绝不是要求我们放慢发展,更不是要求我们停止发展,而是在减碳低碳约束下,实现更好更快的高质量发展。在‘双碳’目标下,对于石油和化工企业来讲,必将有一批企业‘死于碳下’,也必将有一批企业‘活在碳上’。‘死于碳下’和‘活在碳上’的根本区别,就是看你能否找到二氧化碳资源化利用的技术、工艺和产品。‘活在碳上’就是机遇,这个机遇对于石油和化学工业来讲,具有特殊的重要意义。因为化学工业认为,二氧化碳不是万恶之源,二氧化碳是可以利用的有效资源,人类也不可能生活在无碳的世界里。化学工业具有从分子结构上改变物质的本领,二氧化碳的资源化利用,化学工业具有独特的优势。二氧化碳的资源化和综合性利用,必将开启世界石油和化学工业‘技术为王’的新征程。”李寿生说。


以循环化改造实现资源节约


李寿生认为,绿色化学的另一曾内涵在于循环化改造。


为此,首先推动园区成为石化产业循环链接的载体。


据了解,世界各大知名化工园区普遍采用了全方位一体化的建设理念,重视循环发展原则,以产业链和产品链维系在一起,不同企业间生产装置相邻互联,上下游产品互供,管道相连输送,生产规模匹配,减少了中间环节,使资源得到充分的优化配置和合理利用,有效降低原料和产品的物流成本和生产成本。


如欧盟27国共拥有300余个化工生产区域,28000余家化工生产企业,绝大部分位于化工园区或化工产业集群。美国墨西哥湾区共有57家炼厂,产能占美国总炼油能力的52%,是美国炼油最为集中的区域,便于实现化工原料的集约化利用和化工产品的规模化生产。


其次,要推动废物的完全资源化利用。随着我国循环型社会建设,石油化工行业在实现废物内部循环利用的基础上,与相关产业做到资源循环链接,大幅减少堆存量,消除生态环境安全。提高生产设施连续化、自动化和密闭化程度,杜绝废水废气排放,加快建设“无废工厂”,与社区和谐共融。


第三,要加快实现废塑料的循环再生。塑料污染已成为全球突出环境问题,加快塑料再生利用已成为全球共识。化学工业是循环经济理念的核心,也是循环型社会的催化剂。要加快研发塑料污染治理和塑料循环利用的先进实用技术,通过聚合物循环闭环、解聚、化学回收、生物基化学品和二氧化碳/氢气制合成气体和化学品等方式,挖掘产品在各个生命周期的价值,探索形成具有中国特色、高技术含量和先进管理的塑料污染防治和塑料循环利用的方式方法和有效途径。


以数字化变革引领高质量发展


当下,数字化转型成为改造提升传统石化产业的重要支点和助推石化产业高质量发展的重要引擎。


李寿生指出,全行业要积极主动适应和引领新一轮科技革命和产业变革,把高质量发展的要求贯穿新型工业化全过程,把建设制造强国同发展数字经济、产业信息化等有机结合,为中国式现代化构筑强大物质技术基础。


要积极主动运用5G、大数据、云计算、人工智能、工业互联网等新一代信息技术与石化生产深度融合,围绕“四个强化”加快石化化工行业数字化转型,打造更多未来工厂和智能工厂,实现质量变革、效率变革、动力变革。


李寿生表示:“作为世界第一化工大国,中国必然会成为世界化工大国和跨国公司竞争的焦点。我国石油和化工行业正在由‘跟随型’转入‘引领型’的新阶段,在这个大竞争时代,我们要牢牢把握高质量发展这个首要任务,才能够肩负起石油化工行业的历史使命和责任担当。”

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