面向资源和环境的石油化工技术创新与展望

中国科学: 化学 SCIENTIA SINICA Chimica 评 述2014 年第 44 卷第 9 期: 1394 ~ 1403《中国科学》杂志社SCIENCE CHINA PRESS 中国科学院学部科学与技术前沿论坛化工学科发展与协同创新专刊面向资源和环境的石油化工 技术创新与展望谢在库 *, 刘志成 , 王仰东① ② ②① 中国石油化工股份公司, 北京 100027 ② 中国石油化工股份公司上海石油化工研究院, 上海 201208 *通讯作者, E-mail: xzk@ 收稿日期: 2014-05-27; 接受日期: 2014-06-24; 网络版发表日期: 2014-08-18 doi: 10.1360/N032014-00155摘要当前, 我国石油化工面临着资源和环境等方面的重大挑战, 石油化工新技术创新对于促进我国石油化工可持续发展以及保障国家能源安全等意义重大. 本文列举了近年来在 反应工程、过程耦合与强化、新型催化材料创制以及集成创新等方面的创新实例, 总结了包 括技术创新途径、方法等方面的若干对创新过程的认识和体会. 最后, 在分析了石油化工技 术未来发展趋势与需求的基础上, 对我国石油化工发展方向与技术创新进行了展望, 并提出 了建议.关键词 石油化工 技术创新 发展趋势1引言石油化工是促进国民经济发展、 保障国家能源安 全的关键产业. 目前, 我国的石油化工已进入新的发 展阶段, 产业规模、整体技术水平已进入国际先进行 列. 在产业规模方面, 以石油化工基础化学品制造为 例, 我国乙烯产量已达到 1800 万吨/年, 位居世界第 二; 芳烃(对二甲苯)产量达到 900 万吨/年, 位居世界 第一 , 为满足国民经济的发展需求发挥了重要的基 础作用. 但是 , 应当看到 , 与发达国家相比 , 我国石油化 工产业在产品结构和经济效益方面仍然存在差距 . 进一步可持续发展面临着资源短缺、国际竞争激烈、 高端化产品少以及低碳环保要求逐步提高等重大挑 战, 如: (1) 我国石油资源短缺, 从 1993 年开始就已 处于净进口期, 并且, 对外依存度逐年升高(图 1), 到 2012 年石油对外依存度已达 58%[1], 因此, 我国石化 企业成本和效益受国际原油市场影响较大; (2) 近年来 , 国外非常规 ( 美国页岩气 ) 及廉价油气资源 ( 中东 油田气 ) 开发和应用 , 低成本乙烯衍生化学产品进入 我国市场, 对我国石化企业形成强大的竞争压力; (3) 面临国外公司的高端化学产品对我国市场竞争和垄图1我国石油资源的对外依存度中国科学: 化学2014 年第 44 卷第9期断的挑战. 我国石油化工企业以基础型产品为主, 高 端产品所占比例较低. 2011 年, 全球化工产品总产值 为 21.42 万亿美元, 我国为 6.62 万亿美元. 其中高端 化学品产值所占比例 , 全球为 44%, 我国仅为 25%. 同时, 我国对涉及航空航天、战略新兴产业、生活及 健康等的高端合成材料及化学品的需求不断增加 , 目前 , 国内企业由于技术原因 , 无法满足市场需求 , 高端化学产品仍大量依赖进口; (4) 我国已正式向世 界承诺, 到 2020 年我国单位 GDP 二氧化碳排放量比 2005 年下降 40%. 石油化工过程是高能耗高排放过 程 , 必须节能减排 , 这既是挑战 , 也是机遇 . 绿色低 碳已成为社会共识和发展新趋势, 其中，二氧化碳减 排、 存储与利用是我国当前所需面对和解决的重大科 技问题之一.图 2 生产清洁汽油组分的多产异构烷烃的催化裂化新工 艺(MIP). 裂化和转化两个反应区2当前石油化工技术创新的典型案例经过多年努力 , 我国许多研究单位和企业依托 新型催化材料的创制、 反应工程与过程强化水平的不 断提升, 标志性科技成果不断涌现. 下面列举介绍石 油化工技术创新中的一些典型案例 , 以分析和探讨 技术创新的方法和途径.2.1 清洁 汽油 生 产 工艺创 新 : 催 化裂 化 新 工 艺 (MIP)当前 , 我国原油原料中的重质油成分越来越高 , 加上国家对于汽油的质量要求也不断提高 , 常规的 提升管催化裂化工艺已无法满足重油催化裂化生产 清洁汽油的技术要求 . 中国石化石油化工科学研究 院基于 “ 裂化与转化双反应区 ” 概念和 “ 选择性氢转 移”原理(图 2), 开发了生产清洁汽油组分的多产异构 烷烃的催化裂化新工艺 (MIP) [2] , 设计了具有两个反 应区的新型串联提升管反应系统 , 即高速流化床和 快速流化床的组合工艺(图 3)[3], 用于提高重油转化能 力和改善汽油的性质. 其中, 第一反应区以裂化反应 为主 , 反应温度高 , 油气和催化剂接触时间短 , 生成 较多的烯烃 , 此反应区的结构以及预提升段的结构 与常规提升管反应器相似 ; 第二反应区以增加异构 化和选择性氢转移反应 , 从而提高汽油中的异构烷 烃 , 或将来自第一反应区油气中的烯烃裂化为低碳烯 烃[4]. 相比传统催化裂化工艺 , 该工艺既可提高液体 产品的产率, 又可降低催化裂化汽油烯烃含量, 并增图3 MIP 反应-再生系统示意图加异构烷烃和芳烃含量 , 从而促进汽油合理的氢分 布. MIP 工艺技术是目前国内唯一一项既可以提高催 化裂化装置经济效益, 又可直接生产清洁汽油的技术.2.2 过程耦合节能降耗工艺创新: 乙苯脱氢-氢氧 化制苯乙烯新技术苯脱氢制苯乙烯的反应过程(图 4)属于分子数增 加的强吸热反应. 其转化率受热力学平衡限制, 通常 低于 65%, 且水蒸气消耗多、能耗高. 因此, 突破热 力学平衡限制是需要解决的科学问题 . 中国石化上 海石油化工研究院创新了苯乙烯生产节能降耗新技 术[5], 将传统的乙苯脱氢反应和氢氧化反应过程进行 耦合, 将脱氢反应生成的氢气, 通过高效氢氧化催化 剂转化成水蒸气, 打破原有的热力学平衡限制, 促进1395谢在库等: 面向资源和环境的石油化工技术创新与展望图5对二甲苯芳烃生产新技术路线示意图图4乙苯脱氢-氢氧化制苯乙烯反应工艺示意图反应继续向脱氢方向移动, 从而提高乙苯转化率, 扩 大生产能力 ; 同时 , 氢气燃烧放出大量的热 , 又可为 脱氢反应提供所需的热量, 减少水蒸气的消耗, 达到 装置节能的目的 . 该工艺技术使乙苯转化率由原来 的 65%提高到 76%以上, 苯乙烯选择性大于 96.5%, 反应效果优于同类技术 . 近年来 , 该技术在中国石 化苯乙烯工业生产装置上应用多年, 运行稳定, 效益 显著.2.3 催化材料与工艺集成创新: 芳烃、烯烃与己内 酰胺生产新技术新催化材料是创造发明新催化剂和新工艺的源 泉 , 新催化材料与新反应工程的集成往往会带来集 成创新的石化催化技术[6]. 近 10 年来, 中国石化等以 多孔催化新材料的创制为核心, 并集成工艺创新, 实 现了大宗化学品芳烃、 烯烃生产技术以及绿色选择氧 化催化技术等方面的创新.合成了高稳定性的纳米核壳共生复合分子筛催化新 材料, 成功开发了以煤基甲醇和甲苯为原料, 烷基化 制备二甲苯的工艺技术[9]. 通过结合核壳共晶分子筛 复合、晶粒调控、表面改性等合成与调控技术手段 , 成功实现了催化剂的高稳定性和高选择性 , 并于国 际上率先应用于甲苯甲醇甲基化制二甲苯 (MTX) 的 工业反应装置中. 在工艺创新方面 , 中国石化上海石油化工研究 院推出了甲苯选择性歧化和传统歧化组合工艺 (SITDP 工艺)[10], 其途径是将芳烃联合装置中的甲苯 分为两股: 一股作为选择性歧化单元的原料; 另外一 股和 C9A 一起作为传统歧化单元的原料, 其他物流 的处理方式与芳烃联合装置传统工艺相同. 将 SITDP 工艺应用于芳烃联合装置中 , 既发挥了选择 性歧化工艺生产含高浓度 PX 的二甲苯的突出优点, 又能通过传统歧化工艺充分利用 C9A 资源.2.3.2烯烃生产新技术2.3.1芳烃生产新技术对二甲苯 (PX)是重要的有机化工基础原料之一 , 在聚酯纤维和薄膜生产以及医药、农药、染料及溶剂 等领域也有广泛的用途 , 与国民经济发展及人们的 衣食住行密切相关 . 对二甲苯的传统生产工艺是以 丝光沸石为催化剂的非选择性甲苯歧化和烷基转移 工艺 . 近年来 , 中国石化上海石油化工研究院对 PX 的生产技术进行了创新(图 5): (1) 成功掌握了外表面 钝化并且孔径优化的纳米孔/亚纳米孔 ZSM-5/SiO2 复 合分子筛催化材料制备与调控技术[7], 实现了甲苯高 选择性制备对二甲苯技术开发和应用 ; (2) 制备出  沸石 - 丝光沸石两相共生复合分子筛催化新材料 , 成 功开发了重芳烃轻质化增产对二甲苯工艺技术[8]; (3)1396乙烯、丙烯是重要大宗化学品, 其传统生产路线 主要以石油为原料采用蒸汽裂解或催化裂解工艺获 得. 而其新兴的生产工艺主要有碳四烯烃转化、煤基 甲醇转化和合成气转化制烯烃技术等(图 6). 烯烃催化裂解工艺 (olefins catalytic cracking图6烯烃生产技术示意图中国科学: 化学2014 年第 44 卷第9期technology, OCC) 是利用具有独特择形性和酸性的 ZSM-5 分子筛为催化剂 , 将炼厂或乙烯厂中低附加 值的 C4 及 C4 以上富含烯烃的烃类产品高选择性地转 化为丙烯或乙烯的一项新技术[11]. 由于 C4 烯烃催化 裂解在水蒸气条件下进行 , 提高催化剂水热稳定性 和抗积碳性能是 C4 烯烃催化裂解技术开发的关键和 难点. 针对这一关键问题, 中国石化上海石油化工研 究院在分子筛催化材料制备与调控方法上开展了创 新 : 对分子筛进行酸性调变 , 抑制氢转移 , 提高丙烯 选择性; 减小分子筛晶粒尺寸, 提高催化剂耐结焦失 活性能 ; 针对骨架进行磷氧化物修饰 , 抑制骨架脱 铝 , 提高水热稳定性 [12]; 创新性地采用气相晶化无 黏结剂合成技术制备了全结晶复合孔分子筛催化 剂[13], 不仅提高了分子扩散性能和抗积碳性能, 而且 由于原有催化剂中的黏结剂全部转晶为分子筛 , 也 使分子筛催化剂的有效活性中心数量大大提高 . 通 过以上催化材料制备方法的创新 , 催化剂具有稳定 性好、空速高的特点, C4 原料空速和催化剂的再生周 期分别是同类技术的 3 倍和 7 倍. 由煤或天然气制取甲醇 , 再由甲醇制取低碳烯 烃(MTO)和丙烯(MTP)是目前重要的 C1 化工技术(图 6), 是以煤部分替代石油生产乙烯、丙烯等产品的核 心技术 . 甲醇制烯烃 (MTO/MTP) 反应属分子扩散控 制的反应 , 技术难点主要体现在尽可能地提高催化 剂的乙烯或丙烯双烯收率和稳定性上 . 介孔和微孔 的复合是近年来多孔催化材料用于强化扩散的新方 法[14]. 由于 MTO 与 MTP 反应的特点不同(图 7), 催 化剂设计也不相同. MTO 采用 SAPO-34 分子筛和流 化床工艺, 催化剂失活快, 除了需要催化剂有高的双 烯收率外, 还需要催化剂高水热稳定性, 能经得起反 复再生; MTP 采用 ZSM-5 分子筛和固定床工艺, 催化剂失活慢 , 需要催化剂弱结焦性、长寿命 . 在 MTO 工艺技术方面 , 中国科学院大连化学物理研究所走 在世界的前列 , 率先实现了该技术的工业技术开发 和转化 [15]. 中国石油化工股份公司上海石油化工研 究院紧随其后, 经过 10 多年的努力, 通过 SAPO-34 分 子筛(CHA 结构)的酸性调控、晶粒形貌和大小的调控 以及复合孔的调控[16], 成功制备了高烯烃收率、低磨 耗的流化床 MTO 工业催化剂, 开发了快速流化床反 应-再生新工艺, 也成功实现了工业应用. 在工艺创新 方面, 由于 MTO 反应单程产物中含有 10%左右的 C4+ 副产组分, 为了提高整个工艺的乙烯、丙烯产物的收 率, 他们还开发了 MTO/OCC 耦合的组合工艺[17], 两 个工艺过程的耦合可转化 C4+副产、最大程度地增加 乙烯、丙烯产物的产量, 双烯收率提高 7%左右, 显著 提高了 MTO 工艺的经济性. 在 MTP 催化工艺技术开发方面, 中国石化上海 石油化工研究院通过对 ZSM-5 沸石分子筛的晶粒形 貌与大小调控、全结晶复合孔构建等催化材料的创 催化性能优越的甲醇制丙 新[18], 制备了扩散性能好、 烯(MTP)催化剂, 催化剂寿命达 2000 h.2.3.3己内酰胺生产新技术中国石化石油化工科学研究院历经 20 年的研究, 通过将新催化材料、 新反应工程和新反应途径集成创 新, 成功开发出了己内酰胺绿色生产技术[19], 实现了 传统产业的跨越式技术进步 . 该技术包括钛硅分子 筛与浆态床集成创新用于环己酮氨肟化合成环己酮 肟、 纯硅分子筛与移动床集成创新用于环己酮肟气相 重排、 非晶态合金催化剂与磁稳定床集成创新用于己 内酰胺精制. 在钛硅分子筛与浆态床集成创新用于环己酮氨图7MTO 与 MTP 反应催化剂设计要点 1397谢在库等: 面向资源和环境的石油化工技术创新与展望肟化合成环己酮肟方面, 对于钛硅分子筛的合成, 其 困难主要是钛难以进入分子筛骨架 , 而只有孤立的 四配位 Ti 所形成的硅钛四面体结构, 才是活性中心. 上海石油化工研究院在钛硅分子筛制备方面发明了 水热合成 - 重排改性技术 , 使钛羟基和硅羟基进一步 缩合, 获得了更多的活性中心, 并且在复合助剂作用 下, 利用晶内外结晶速率与溶解速率的差异, 形成晶 内空心结构钛硅分子筛 (HTS), 该催化材料不仅反应 活性高而且扩散性能好 , 保证了催化剂稳定的性能 和长的寿命. 对于反应工程工艺, 主要存在催化剂的 分离和循环以及催化剂的流失和再生等难点 . 中国 石化石油化工科学研究院率先采用浆态床 /膜微滤分 离组合新技术解决了亚微米级钛硅分子筛与反应产 物的分离和循环使用(包括再生)的问题[20], 并实现了 单釜连续制备环己酮肟新技术的工业化应用. 在环己酮肟重排技术方面 , 过去采用液相贝克 曼重排反应工艺, 需要大量液氨、硫酸和硫酸铵, 成 本高并且存在腐蚀设备和污染环境等问题 . 中国石 化上海石油化工研究院通过纯硅分子筛合成与成型 技术、径向移动床反应工程技术, 采用无硫铵、绿色 化、环境友好气相贝克曼重排新工艺, 使得成本和环 境污染风险大大降低. 在己内酰胺精制方面 , 他们创新性地采用非晶 态 Ni 合金催化剂并结合磁稳定床反应器优异的反 应过程强化性能 , 大幅提高了加氢效率和催化剂利 用率. 与传统的己内酰胺生产技术相比 , 采用以上己 内酰胺绿色生产新技术 , 可简化生产流程并使装置 投资下降 70%、生产成本下降 10%、原子利用率由 60%提高到 90%以上、 三废排放仅是引进国外技术路 线的 1/200、无副产硫酸铵. 目前, 已有 3 套 20 万 t/a 工业装置建成和运行 , 产出了重大的经济效益和社 会效益, 是绿色化工的成功范例. 上述只是列举了我国在石油化工催化技术方面 的一些创新实例, 实际上还有很多. 这些石油化工技 术创新过程的实践, 已经从过去的炒菜式、经验式的 创新模式, 发展到目前集成式、理论与实践相结合的 螺旋型创新模式 , 创新水平大大提高 . 未来 , 随着人 们对科学规律认识的进一步积累和提升 , 达到一定 阶段和水平时 , 将有可能采用理性设计和指导型的 创新模式, 即直接从理论或机理入手, 通过材料设计 与合成及工艺设计和开发最终实现技术创新目标.13983石油化工技术未来发展趋势及对策建议未来 , 我国石油化工将面对资源和环境等重大 挑战, 预计将朝着资源高效利用、原料多元化、产品 高值化、过程低碳绿色化的技术创新方向发展(图 8), 具体阐述如下.3.1原料多元化发展与创新展望当前, 我国的石油资源不足, 石油的生产远不能 满足消费之需, 并随着我国经济的不断发展, 石油对 外依存度不断攀升 , 石油资源短缺已成为中国能源 化工长期面临的问题. 因此, 除了立足国内继续加大 石油资源勘探力度、寻找规模优质储量、以及大力开 发海上油气资源外 , 还需大力寻求和发展多元化的 替代能源、清洁能源, 从而减少对进口石油的依赖. 首先, 中国煤炭资源相对丰富, 煤炭已成为重要 的大宗化学品原料, 大力发展煤化工是必然选择. 目 前, 煤制油、煤制烯烃、煤制天然气、煤制二甲醚和 煤制乙二醇 5 个路径的煤化工项目均取得成功并实 现了产业化 ; 煤基甲醇制芳烃 (MTA) 等技术正在进 行工业试验 , 即将走向工业应用 . 但不可否认 , 新型 煤化工产业还处在成长期 , 建议未来重点发展经济 效益好、资源利用效率高以及绿色清洁的煤化工技术, 如甲醇制丙烯、甲醇制芳烃技术、甲苯甲醇烷基化制 对二甲苯等技术 , 还要特别重视煤气化技术研究与 开发. 其次, 作为最现实的大规模接替能源, 天然气未 来将成为构建现代能源产业体系的重要力量 . 纵观 多种能源发展的战略前景, 天然气以其优质、清洁、 高效的明显优势 , 成为全球最现实的大规模绿色接 替能源. 经过近 20 年的发展, 我国天然气生产和消 费已进入快速增长期, 预计到 2030 年我国天然气在 一次能源消费结构中的比例将达到 10%以上 . 值得 一提的是, 随着美国页岩气技术的开发成功[21], 预计 未来 10 年我国的页岩气生产也将从起步到快速增长, 成为能源结构调整的新亮点 . 目前 , 我国及世界有 50 多个国家不同程度地发展了天然气化工 , 年耗天 然气量约占世界天然气消费量的 5%~6%, 全球 80% 以上的合成氨、90%以上的甲醇、80%以上的氢气以 天然气为原料制取 . 随着世界范围内富含甲烷的页 岩气、天然气水合物、生物沼气等的大规模发现与开 采 , 未来除上述天然气化工传统利用途径外 , 合成中国科学: 化学2014 年第 44 卷第9期图8面向资源和环境我国石油化工未来技术创新发展方向油、二甲醚、烯烃、芳烃等新的利用领域将可能会有 较大的发展[22]. 在学术界, 甲烷的选择活化和定向转 化是一个世界性难题 , 长期以来一直是国内外科学 家研究的主题. 目前, 天然气转化通常采用间接法进 行，即首先在高温条件将天然气中的甲烷分子与氧 气、二氧化碳或水蒸气重整反应制得合成气 ; 随后 , 或采用费托 (F-T) 合成方法 , 在特定的催化剂上将合 成气转化为高碳的烃类分子 ; 或先由合成气制备甲 醇, 再经微孔分子筛催化剂脱水, 生产烯烃和其他化 学品. 这类传统的甲烷间接法转化路线较长、投资和 消耗高、总碳的利用率低、二氧化碳排放量大. 最近, 我国科学家在甲烷高效直接转化研究上取得了重大 突破 [23], 制备了单中心低价铁原子镶嵌在氧化硅或 碳化硅晶格的催化剂 , 高温下甲烷分子经自由基偶 联反应直接生成乙烯和其他高碳芳烃分子 (如苯和萘 等), 产物的碳原子利用效率接近 100%. 因此 , 未来 人们将更加关注和努力探索天然气直接转化利用的 有效方法与过程. 再次, 未来我国还需加强可再生能源开发, 发展 生物质炼油化工 [24] 等 . 生物质能具有清洁性、普遍 性、易取性、蕴藏量大、可循环利用等特点, 而且是 唯一可以储存与运输的可再生能源 . 生物质能的技 术研发受到世界各国政府和科学家的广泛关注 , 如 日本制定的阳光计划、印度制定的绿色能源工程、美国制定的能源农场、巴西制定的酒精能源计划等, 各 国均在努力发展生物质能技术 . 部分发达国家的生 物质能技术和装置有些已达商业化应用程度 , 以美 国、瑞典和奥地利为例, 生物质能的规模分别占该国 一次能源消耗的 4%、16%和 10%. 经过数十年的发 展, 我国的生物质能开发利用技术日趋多样化, 为资 源综合利用和增加清洁能源供应提供了丰富的途径 . 但目前我国生物质能开发利用水平总体较低 , 各种 技术的成熟度和商业化水平极不均衡 [25]. 少数生物 质能利用技术已经比较成熟, 具有一定的竞争力, 初 步实现了商业化、规模化应用, 如沼气技术; 还有一 批生物质能利用技术已进入商业化早期发展阶段 , 目前需要通过补贴等经济激励政策促进商业化发展 , 如生物质发电、生物质致密成型燃料以及以粮、糖、 油类农作物为原料的生物质液体燃料等 ; 还有许多 新兴生物质能技术正处于研发示范阶段 , 可望在未 来 20 年内逐步实现工业化、商业化应用, 主要是以 纤维素生物质为原料的生物质液体燃料 , 如纤维素 燃料乙醇、生物质合成燃料和裂解油、生物油藻和微 生物制氢技术等. 相比较而言, 由于可以借鉴煤气化 合成工艺的已有研究成果和产业化经验 , 生物质气 化合成技术比较成熟, 不存在技术障碍, 预期比纤维 素乙醇更容易实现产业化 . 总之 , 开发生物质资源 , 形成能源产业 , 是解决我国能源问题的重要途径之1399谢在库等: 面向资源和环境的石油化工技术创新与展望一, 也是石油化工原料多元化发展的重要方向. 未来, 类似于利用石油建造炼油化工厂一样, 利 用生物质资源可以建造生物质炼油化工厂 , 在生产 大量能量的同时还可以生产诸多化工产品原料 . 生 物质液体燃料在石油替代中发挥重要作用已经成为 一种共识 . 生物质液体燃料近期的主要技术是生物 质制柴油、燃料乙醇, 未来的主要技术是气化合成含 氧类液体燃料、纤维素制乙醇及直接热解液化. 从长 远的技术发展方向和技术选择来看 , 燃料乙醇技术 发展的重点是纤维素制乙醇等 ; 生物柴油的发展则 主要依赖油料植物种植的产量 , 生物质气化生产和 费托合成技术生产柴油 , 或其他生物质液化以及微 藻系统生产生物柴油技术的发展. 此外, 目前国外为 了建立生物质炼油化工厂已经明确遴选了甘油、 乙酰 丙酸、 1,4-碳二酸和山梨醇等 14 种最具发展潜力的生 物质基本化工原料[26](也称平台化合物), 我国今后需 突出重点 , 构筑生物基化工及材料技术创新及产业 化支撑平台和孵化器[27], 发展生物基高分子材料、 生 物基大宗石化产品 (包括研究开发生物质制烯烃、芳 烃和含氧化合物技术等 )以及生物基可降解材料的新 兴产业 , 加强基础和产学研研究 , 争取突破 . 另外 , 生物质制氢既可以用于燃料电池作为分布式电力系 统, 也可成为今后氢燃料的主要来源之一.研发和生产情况 , 需逐步强化高端化学品的研究和 布局, 包括在特种工程塑料、特种橡胶、新型复合材 料、精细化工(如手性化合物等)等领域进行了技术开 发和产品生产, 加大研发力度, 开发新型、高性能产 品. 这里尤其强调 , 需要关注高端化学品的中间体 和聚合单体的生产技术 , 它们是制造高端化学品的 关键. 例如, 目前高纯度的 2,6-二甲基萘是制约高性 能塑料 PEN (聚 2,6-萘二酸乙二醇酯)生产的瓶颈, 因 此, 要生产制造高性能 PEN 塑料, 就必须首先研发 和创新高纯度 2,6-二甲基萘单体的生产技术.3.3绿色化工发展与创新展望3.2高端化学品发展与创新展望当前 , 我国很多传统石化产品的产能基本饱和 , 有些甚至相对过剩 , 而且很多产品同质化现象严重 . 与此同时, 化工新材料、新型专用化学品、合成材料 等一些高端产品比较短缺, 进口量比较大, 化工新材 料及部分单体缺口严重, 工程塑料、特种橡胶和高性 能纤维总体保障能力不足 50%, 对外依存度较高, 所 以未来会有很大的发展空间. 据美国 IHS 化学咨询公 司预测, 2010~2015 年全球高端化学品年均需求增长 率保持在 3.5%左右, 整体高于大宗化学品增长水平, 在亚洲和新兴地区的高端化学品需求增速将高达 10%~15%. 国内的化工产业正面临传统产品产能过剩与高 端专用化学品缺乏的结构性失衡局面 , 亟需瞄准高 端产品开发, 推动行业转型升级[28]. 发展新兴产业、 创新高端化学品生产制造技术是未来石油化工技术 发展的重要方向. 基于石油化工行业主要领域内的高端化学品的1400石油化工不仅是能源消耗和废弃物排放量大的 产业, 也是技术创新快、发展潜力大的产业. 世界各 国都非常重视石油化工的节能、 环保和安全技术的开 发与应用 , 石油化工的内涵和发展模式正在发生变 革, 既注重当前竞争能力的提高, 更注重可持续发展 能力的提高. “绿色石油化工”是当今国际石油化工的 科技前沿, “绿色碳科学”[29]和“绿色氢科学”[30]等新概 念和发展思路相继提出. 要从源头上消除污染, 需高 效循环利用资源能源、降低生产成本, 需发展节能降 耗技术和 CO2 捕集、 存储与转化利用技术. 低碳绿色 发展, 是石油化工产业实现可持续发展的必由之路. 首先, 在 CO2 减排、捕集和化工利用方面, 全世 界对 CO2 问题的关注已达到前所未有的高度 , 减少 CO2 和采用可再生能源是未来发展的重要方向. 基于 可再生能源技术, 进一步通过 CO2-H2 转化为液体燃 料或化学品 , 可以为可再生能源的高效利用提供高 品位的储能介质[31]. 需关注 CO2 资源化利用的技术, 包括 CO2 加氢制合成油、甲烷或甲醇, CO2-甲烷重整 制合成气, CO2-焦炭还原制 CO, CO2 与环氧化合物反 应合成有机碳酸酯单体等技术等 , 其关键是通过开 发新型催化材料 , 提高上述过程的选择性和能量利 用率; 另外，还需关注较长远的技术, 如光催化转化 技术、等离子技术用于 CO2 化学转化等. 其次 , 以环境友好、低废或无废为特征的 “清洁 生产 ”技术是当前和未来均需要关注的热点 [32], 即在 生产过程中如何最大限度地利用资源和能源 , 在追 求经济效益的同时, 实现对环境的污染度最低. 需重 点关注和发展原料绿色化技术, 即采用无毒、无害的 化工原料或用生物废弃物替代有剧毒的、 严重污染环。