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石化工程科技2035发展展望（上篇）

当今世界，科技发展日新月异。随着信息技术、新能源、新材料、生物技术等高新技术向各领域加速渗透、深度融合，引发以智能、融合、绿色为特征的产业变革。新一轮科技革命和产业革命正在萌发。为了准确把握科技发展的方向和重点，以掌握竞争发展的主动权，世界主要国家正在大力推进中长期科技战略规划和科技计划。

在此大背景下，中国工程院开展了《工程科技2035发展战略研究》重大战略咨询项目，以期为政府制定中长期科技战略规划和科技计划，准确把握发展方向和重点提供咨询和支撑。《石化工程科技2035发展战略研究》是中国工程院《工程科技2035发展战略研究》重大战略咨询的子课题，该课题在研究面向2035年的世界石化工程科技发展趋势，深入分析我国经济社会发展对石化工程科技需求的基础上，提出了我国石化工程科技的发展战略思路和目标、重点任务与发展路径以及对策建议。

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2.1 面向2035年世界石化工业发展趋势

（1）世界能源结构中化石能源占比下降

2016年全球能源消费132.8亿吨油当量，未来20年世界能源消费继续保持增长，石油消费比重将持续下降。预计到2035年，全球能源消费将由2015年的131.5亿吨油当量增至174.5亿吨油当量，年均增长1.4%。其中，石油消费由43.3亿吨增至50.4亿吨，年均增长0.8%。

2015-2035年，世界能源结构将发生显著变化，化石能源比重由86.0%下降到80.4%；

非化石能源比重由14.0%上升到19.6%；化石能源中，石油消费比重由32.9%下降到28.7%。

图1 世界一次能源消费预测

（2）原油劣质化趋势明显，重质原油、高硫原油产量增加

全球原油平均品质趋于劣质化。根据哈特能源咨询公司的预测:

图2 2012-2035年全球原油品质变化趋势

（3）化工原料多元化发展趋势明显

过去20多年，石脑油在乙烯原料构成中一直超过50%。近年来，随着北美页岩油气的蓬勃发展和中国煤化工技术的突破，轻烃和煤在乙烯原料构成中占比逐渐增长。

预计到2025年，乙烯原料构成中，石脑油和乙烷比例基本持平，约为38%左右；煤在原料中的占比将由目前不到1%升到近5%，乙烷、丙烷将实现跨洲贸易，化工原料多元化趋势明显。

（4）产业规模不断扩大，产品需求将继续增长

世界石化工业规模不断扩大。预计到2035年，世界炼油能力将由2016年的48.77亿吨增至57.46亿吨，而乙烯能力也将由1.638亿吨增至2.73亿吨。

（5）调整产业结构，不断提升产品质量

调整炼油装置结构，推进油品进一步清洁化。为满足油品质量升级的要求，加氢能力显著提升。2000-2015年，世界炼油能力年均增长率为0.93%，而加氢裂化和加氢处理的年均增速分别高达5.1%和3.1%。预计2015-2035年，世界炼油能力年均增长1.1%，加氢裂化和加氢处理能力年均增速将分别达2.9%和1.6%。

调整石化原料和产品结构有机化工原料的生产技术及进展，提升经济效益。一是世界乙烯原料轻质化、多元化趋势明显，预计2020年世界乙烯轻烃原料比例将由2000年39%增至49%，进一步降低原料成本，提高竞争力。二是产品结构优化调整，通用产品向高性能化发展，不断增加高性能、高附加值和专用化学品生产。

（6）替代能源发展迅速，石油仍是交通运输的主导能源

未来20年全球机动车数量将从目前的12亿辆增至2035年的24亿辆，机动车燃油经济性有望加速提升，虽然机动车数量增加一倍以上，但交通能源需求仅增长约30%。

石油仍是交通运输的主导能源。2015年石油占交通运输燃料的94%左右，电力、天然气和生物燃料合计仅占交通运输燃料的6%左右。预计到2035年，石油在交通运输燃料中的占比仍高达约90%，石油仍将在交通运输燃料中占据主导地位。

（7）信息技术广泛应用，石化生产方式发生变革

未来信息技术将使石化工业发生三方面变化：

一是实现全流程集成和协同运行，不断提高能源和资源利用率。

二是通过信息化平台参与协作，促进企业由内部供应链优化向全产业供应链协同转变。

三是建立新一代的产销研一体化服务平台，促进石化企业由生产型企业向生产服务型企业转变，进一步提升竞争力。

（8）更加重视循环经济理念，绿色低碳引领未来发展

一是不断增加绿色低碳能源生产和使用。

二是不断强化生产过程清洁化、绿色化。

三是不断增产绿色石化产品。

四是不断加强循环经济发展。

以减量化为核心，以再利用和资源化为重要内容，积极构建石化工业发展新模式。

2.2 2035年世界石化工程科技发展趋势

（1）高效炼油石化技术将实现应用

1） 重质、劣质原油生产更加清洁化的液体燃料技术不断进步。面向2035，液体燃料品质要求更加清洁化，而原油总体呈现重质化和劣质化趋势。这将推动劣质、重质原油高效转化技术不断进步，浆态床渣油加氢裂化技术在完成工业示范后将推广应用。

2） 有竞争力的油化结合技术更受重视。以降低生产成本、降低能耗、提高经济效益为目标，低碳烷烃氧化脱氢、石脑油或重油催化裂解生产C2、C3、C4烯烃等高价烯烃生产技术，石脑油催化重整、芳烃转化与分离的高效催化剂及工艺，合理利用炼化装置副产物生产有机化工原料技术等研究活跃。

3） 基于分子水平的炼油技术平台不断完善。从分子水平研究石油的转化规律，开发更高效催化剂和生产工艺，实现对石油烃类分子的定向转化，开发高选择性精细炼制技术，实现对石油资源的最有效利用，并推动石油炼制技术向本质绿色低碳方向发展。

（2）绿色低碳生产技术和装备将普遍应用

采用本质绿色低碳的工艺和装备，实现炼化技术从末端治理向源头消减、过程控制和末端治理全过程控制的转变；开发新型高效催化材料，促进炼油反应过程的本质节能、环保。不断提升催化剂的选择性和活性、优化原材料、创新反应设备、开发反应与反应产物分离及精制耦合新技术，化工生产将更加绿色。

（3）原料多元化技术将快速发展，甲烷直接制乙烯技术将带来深远影响

甲烷一步法生产乙烯可能对传统乙烯工业带来革命性影响。美国Siluria技术公司开发出一种可商业化应用的甲烷氧化偶联直接制烯烃（OCM）纳米线催化剂，并在美国德州建设了1吨/天的甲烷直接生产乙烯的验证装置，已成功运转一段时间。

大连化物所成功实现了甲烷在无氧条件下选择活性，一步高效生产乙烯、芳烃和氢气等产品。中国石化北京化工研究院、中科院兰州化物所也正在开展甲烷直接制烯烃技术研究，并取得较大进展。

甲烷高效转化制乙烯技术一旦实现工业化生产，将对传统乙烯工业带来重大影响。

（4）高端石化产品技术方兴未艾

调整油品产品结构，重点是提高高档润滑油/脂、高档溶剂油、功能性石蜡等高附加值产品比例，特别是生产节能高效的润滑油脂和添加剂。有前景的新型基础油和添加剂包括纳米润滑油及添加剂、离子液体润滑剂、石墨烯类润滑油等，并通过分子设计加快添加剂创新。

石化新材料将根据新型电子电器、交通运输、医疗、农业、航天等行业的需求，开发并生产适用的功能化产品，通过研究功能与分子结构的关系，进行分子设计，实现单体生产、催化剂、反应工艺与工程、加工应用技术的综合集成。

（5）信息技术与石化工业深度融合

物联网、大数据、云计算、智能机器人、在线监测分析仪器等、过程模拟及在线优化技术广泛应用于石化生产过程，石化生产进入数字化、网络化、智能化发展阶段，逐步实现物质流、能量流、信息流、资金流的集成优化，支持资源、资金的高效利用，过程低排放、低污染，提高企业的管理水平、市场应变能力和竞争能力。

（6）本质安全生产技术将快速发展

基于风险管理的设备可靠性在线检测技术、过程危险因素高灵敏度检测、自动报警、智能紧急停车以及自动化修复等技术得到快速发展，进一步为石化生产的本质安全提供保证。2035年，针对目前难以检测的极微量的可燃、有毒、易爆等气体的快速分析仪将应用于众多的石化领域，基于机器人的自修复技术将完成泄露点的修补等等。

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