《石油商報(bào)》70周年特別策劃刊 發(fā)表材料委深度好文 《瞄準(zhǔn)新材料痛點(diǎn),,推動石油行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈升級》 以下為全文內(nèi)容: 我國石油化工產(chǎn)業(yè)始于上世紀(jì)40年代,歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì),,經(jīng)過幾代石化人風(fēng)雨兼程奮斗,,我國石化行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈不斷伸展、趨于成熟,,在物質(zhì)條件,、技術(shù)和人才儲備匱乏的情況下堅(jiān)持自主創(chuàng)新,為如今的石化大國地位奠定了偉大基礎(chǔ),。 而隨著全球能源轉(zhuǎn)型步伐持續(xù)加快,,國際油氣行業(yè)正在進(jìn)入重要轉(zhuǎn)折關(guān)口,面臨著技術(shù)主導(dǎo)未來的歷史性選擇,。 技術(shù)突破全面發(fā)展 躋身石化大國行列 突破勘探開采技術(shù) 保障國家能源安全 新中國成立后,經(jīng)過一代又一代石油人的不懈奮斗,,我國石油工業(yè)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)又一個(gè)從無到有,、零的突破。近年來,,我國石油勘探,、開采技術(shù)不斷向高精度、智能化方向發(fā)展,。目前,,我國在常規(guī)地質(zhì)條件下的鉆井技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟,以近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)為代表的高端技術(shù)也達(dá)到世界領(lǐng)先水平,,并在測井及信息傳輸與控制擁有多項(xiàng)自主專利技術(shù),。 不僅如此,我國還將石油開采的疆域拓展到海上,,海上鉆井平臺技術(shù)也處于世界一流行列,。作為保障海上平臺安全運(yùn)作的基礎(chǔ),早在2012年我國就能夠自主生產(chǎn)EH36以下高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼,;而近年在“藍(lán)鯨1號”的設(shè)計(jì)建造中,,主體鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)力集中區(qū)域所用的大厚度超高強(qiáng)度鋼板也在研發(fā)團(tuán)隊(duì)和鞍鋼的通力合作下實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化,,填補(bǔ)了我國在該領(lǐng)域中的空白,。 除此之外,隨著常規(guī)石油資源的開采難度不斷上升,,低滲,、特低滲石油、天然氣的勘探和開發(fā)以及老油氣井的改造也被提上議程,。壓裂技術(shù)作為上述資源增產(chǎn)與提高采收率的主要手段,,而壓裂支撐劑是這一工藝的核心材料,目前國內(nèi)以石英砂和陶粒為主的壓裂支撐劑已經(jīng)可以滿足多數(shù)油田的開發(fā),,更高端的樹脂覆膜支撐劑也在不斷完善之中,。 依托成熟的技術(shù),我國石油產(chǎn)量在石油資源日漸緊缺的背景下實(shí)現(xiàn)了從1億噸到2億噸的跨越,,為我國能源安全作出巨大貢獻(xiàn),;更積極踐行“一帶一路”設(shè)想,與阿聯(lián)酋,、莫桑比克,、緬甸、土庫曼斯坦等沿線十幾個(gè)國家政府,、能源企業(yè)建立能源合作,,共筑跨國油氣戰(zhàn)略通道,,為我國資源保障和國際形象填上濃墨重彩的一筆。 攻克煉化關(guān)鍵技術(shù) 助力成為煉化強(qiáng)國 自新中國成立以來,,我國的石油煉化產(chǎn)業(yè)主要經(jīng)歷了從完全依賴進(jìn)口到實(shí)現(xiàn)自給自足,,從海外高新技術(shù)引進(jìn)到實(shí)現(xiàn)自主消化吸收,從單純主導(dǎo)國內(nèi)市場到走出國門3個(gè)階段,。 新中國成立伊始,,我國只在大連、上海,、玉門等地有幾家小型煉油廠,,石油產(chǎn)品主要依賴進(jìn)口。隨著我國油田產(chǎn)業(yè)的開發(fā),,1958年引進(jìn)蘇聯(lián)的煉油設(shè)備和技術(shù),,在蘭州建立了年加工能力為100萬噸的原油加工廠,標(biāo)志著我國初步掌握了現(xiàn)代化的煉油技術(shù),。煉化裝置的關(guān)鍵材料也逐步實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化,。20世紀(jì)80年代初,針對密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和新材料研發(fā),,上海材料研究所和浙江大學(xué)相繼研究出了膨脹石墨密封材料,,填補(bǔ)了國內(nèi)空白。 同時(shí),,為解決接地裝置的腐蝕易引起的漏油現(xiàn)象,,降阻劑、納米碳防腐導(dǎo)電涂料,、連鑄銅覆鋼等新材料逐漸被研發(fā)并投入使用,。2007年,攀鋼集團(tuán)研發(fā)出抗高溫氧化和耐硫化氫高溫腐蝕的優(yōu)質(zhì)P9無縫鋼管,,并首次實(shí)現(xiàn)了石油煉化裝置中大直徑P9(直徑≥168毫米)無縫鋼管的國產(chǎn)化,。 隨著我國原油需求量的增加,2018年國內(nèi)原油的年加工能力達(dá)到了8.3億噸,。再加上原油產(chǎn)品質(zhì)量的提高,、品種增多、國家標(biāo)準(zhǔn)與國際標(biāo)準(zhǔn)的不斷接近,,我國石油煉化產(chǎn)業(yè)也開始走出國門,,為海外的煉油廠提供技術(shù)服務(wù)。 催化劑是石油煉化產(chǎn)業(yè)中的核心材料之一,。截至2018年,,我國各類化工催化劑的總產(chǎn)量已經(jīng)突破50萬噸。中國石化催化劑公司作為國內(nèi)化工催化劑生產(chǎn)企業(yè)的代表,多年來不斷發(fā)展壯大,,為我國石油煉化及其下游產(chǎn)業(yè)的延伸保駕護(hù)航,,包含煉油催化劑、聚烯烴催化劑,、基本有機(jī)原料催化劑,、煤化工催化劑等幾大類催化劑產(chǎn)品在滿足國內(nèi)市場需求的同時(shí),產(chǎn)品還遠(yuǎn)銷歐美,、亞洲,、非洲等國際市場。 化工技術(shù)多元發(fā)展 重要基礎(chǔ)產(chǎn)品產(chǎn)量居世界前列 改革開放促進(jìn)了我國石化行業(yè)的發(fā)展,,技術(shù)上不斷有新突破,。 20世紀(jì)70年代,我國通過引進(jìn)一批大型化工,、化肥,、化纖裝置設(shè)備與相關(guān)技術(shù),拉開了石化工業(yè)大規(guī)模發(fā)展的序幕,。40年來,,我國通過消化吸收引進(jìn)技術(shù)、組織人員攻關(guān)核心關(guān)鍵技術(shù),,先后開發(fā)出丁橡膠,、異戊橡膠生產(chǎn)技術(shù),乙烯及芳烴成套技術(shù)裝備,,一些合成纖維,、尼龍、己內(nèi)酰胺的生產(chǎn)技術(shù)裝備也打破了國際壟斷,,達(dá)到或接近世界先進(jìn)水平,,不少依靠進(jìn)口的石化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了進(jìn)口替代。 鎮(zhèn)海煉化 乙烯被稱為“石化工業(yè)之母”,,是石油化工基礎(chǔ)原料。20世紀(jì)60年代,,中國首套蒸汽裂解裝置于蘭州石化公司建成投產(chǎn),,開啟了中國以乙烯裝置為龍頭的石油化工歷史,年生產(chǎn)能力僅為6萬噸,。1970年,,我國從聯(lián)邦德國引進(jìn)年產(chǎn)3.6萬噸乙烯砂子爐裝置在蘭州石化建成開車,標(biāo)志著我國石化工業(yè)向前邁出重要一步,。1990年1月8日,,我國自行研發(fā)的第一臺年產(chǎn)25萬噸乙烯新型裂解爐(北方爐)通過國家鑒定驗(yàn)收。2005年6月29日,上海賽科90萬噸/年乙烯工程正式投入運(yùn)行,。 中國石化聯(lián)合多家單位先后開發(fā)了CBL型裂解爐技術(shù),,與魯瑪斯公司合作開發(fā)了SL-I、SL-Ⅱ型裂解爐技術(shù),,單爐能力達(dá)到了10萬噸/年以上,。我國首臺15萬噸/年裂解爐在鎮(zhèn)海煉化乙烯裝置上投用。隨后,,天津石化裂解氣壓縮機(jī),、鎮(zhèn)海煉化丙烯壓縮機(jī)、中國石油撫順石化乙烯壓縮機(jī)組,、武漢石化乙烯壓縮機(jī)組等大型機(jī)組紛紛國產(chǎn)化,。2018年,我國乙烯產(chǎn)量已達(dá)2532.5萬噸,。 從20世紀(jì)70年代開始,,中國石化石油化工科學(xué)研究院與上海石化院等單位接連研發(fā)出芳烴抽提、二甲苯異構(gòu)化,、甲苯歧化和烷基轉(zhuǎn)移等芳烴單元生產(chǎn)技術(shù),,但PX吸附分離技術(shù)一直未能攻克,成為芳烴成套技術(shù)最后的壁壘,。2009年,,中國石化成立了芳烴成套技術(shù)攻關(guān)領(lǐng)導(dǎo)小組,于2011年利用最新研發(fā)的RAX-3000型國產(chǎn)吸附劑成功實(shí)現(xiàn)了吸附分離技術(shù),。 我國橡膠產(chǎn)業(yè)從蘭州石化合成橡膠廠開始生根發(fā)芽,,隨后他們的工作足跡遍布大江南北。蘭州石化1956年創(chuàng)造了中國第一塊丁苯橡膠,,1960年又合成了第一塊丁腈橡膠,。20世紀(jì)80年代開始,國內(nèi)外技術(shù)相結(jié)合,,促使中國合成橡膠工業(yè)進(jìn)入快速增長期,。1996年7月10日,我國首套年產(chǎn)萬噸溶聚丁苯橡膠裝置在燕山石化公司投產(chǎn)成功,,產(chǎn)品物理機(jī)械性能達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平,。如今,我國橡膠產(chǎn)量2018年達(dá)到600噸,,位居全球首位,。 面臨時(shí)代挑戰(zhàn) 石油工業(yè)優(yōu)化升級任重道遠(yuǎn) 經(jīng)過70年的艱苦奮斗,我國在石油領(lǐng)域取得了輝煌成就,。在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革大勢下,,全球新材料產(chǎn)業(yè)格局發(fā)生重大調(diào)整,。然而,我國新材料產(chǎn)業(yè)起步較晚,,底子尚且薄弱,,關(guān)鍵材料保障能力不足,對于油氣領(lǐng)域仍然存在許多挑戰(zhàn),。 資源稟賦欠佳向技術(shù)提出更高要求 納米材料的可降解壓裂球 熱塑性復(fù)合材料管道 然而,我國目前在合金鉆桿,、壓裂支撐劑,、海下油氣管道用鋼及其防腐技術(shù)等領(lǐng)域都尚不能滿足實(shí)用要求,。美國早在20世紀(jì)60年代中期就開始采用2014和7075鋁合金厚壁管鉆探石油與天然氣,,然而我國至今尚無法實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代。 壓裂支撐劑是開發(fā)重油,、致密油等非常規(guī)石油資源的重要材料,,該材料旨在保持巖層裂縫的高導(dǎo)流能力,,使油氣暢通,以增加產(chǎn)量,。國外早在20世紀(jì)60年代初便開始研究,,經(jīng)過多年發(fā)展,已逐步淘汰昂貴的陶瓷支撐材料,,轉(zhuǎn)而發(fā)展相對廉價(jià)并能有效降低產(chǎn)水量的樹脂覆膜砂材料,;我國相關(guān)行業(yè)尚處于起步階段,仍以陶瓷材料為主,。 作為近年來石油開發(fā)的主戰(zhàn)場,,我國在海洋石油資源的開采方面起步較晚,開采設(shè)備國產(chǎn)化率總體不高,,制約我國海洋石油事業(yè)發(fā)展。我國在深水鉆井系統(tǒng)配套設(shè)備,,特別是在深海油氣API X60,、X65、X70等管道的供應(yīng),以及水下閥門的合金堆焊,、超音速噴涂表面硬化等技術(shù)都不得不依賴進(jìn)口,。 近年來,我國石油開采仍然存在技術(shù)更新不及時(shí),、適用性不足等問題,,相關(guān)設(shè)備在可靠性、市場競爭力方面仍與進(jìn)口產(chǎn)品存在差距,。 關(guān)鍵技術(shù)缺乏 是石化行業(yè)結(jié)構(gòu)性產(chǎn)能過剩的病灶所在 近些年,,隨著我國煉油行業(yè)的快速發(fā)展,煉油產(chǎn)業(yè)逐漸出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性產(chǎn)能過剩的現(xiàn)象,。 2018年,,我國原油一次加工能力為8.3億噸,原油加工量為6億噸,,結(jié)構(gòu)性產(chǎn)能過剩的現(xiàn)象尤為突出,。同時(shí),我國落后的產(chǎn)能導(dǎo)致煉油過程中能耗較大,,標(biāo)準(zhǔn)的單位能耗應(yīng)低于8.5千克/噸,,但我國達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)能僅占總產(chǎn)能的21%,說明我國先進(jìn)產(chǎn)能仍然不足,,變相提高了煉油成本,。 截至2018年,我國約有200家煉油廠,,平均產(chǎn)能只有412萬噸,,而世界煉油廠的平均煉油規(guī)模為759萬噸。 由于我國石化產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)的缺乏,、創(chuàng)新能力不足等因素,,導(dǎo)致了我國傳統(tǒng)石化產(chǎn)品產(chǎn)能過剩,高技術(shù)含量和高端的產(chǎn)品國內(nèi)供應(yīng)嚴(yán)重不足,,仍大量依賴進(jìn)口,。 2018年,我國聚乙烯進(jìn)口依賴度為49.6%,,合成橡膠進(jìn)口依賴達(dá)49.9%,,光伏、涂覆,、熱熔膠,、太陽膜等高端乙烯—乙酸乙烯共聚樹脂(EVA)進(jìn)口依存度一直維持在60%以上。此外,,乙烯,、丙烯,、純苯、苯乙烯等基礎(chǔ)產(chǎn)品國內(nèi)對外仍有一定的依存度,,約在10%~25%之間,。 能源結(jié)構(gòu)變革給傳統(tǒng)石油行業(yè)帶來挑戰(zhàn) 近年來,我國新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,,在開發(fā)總量,、新增容量、新增投資以及消費(fèi)占比等多個(gè)領(lǐng)域位居世界前列甚至是首位,。 我國能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃中提出,,要著力推動能源生產(chǎn)利用方式變革,優(yōu)化能源供給結(jié)構(gòu),,提高能源利用效率,,建設(shè)清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系,。 相對于傳統(tǒng)化石能源,,新能源來源形式豐富、普遍可再生且低碳環(huán)保,,符合國家建設(shè)清潔低碳,、高效安全的未來能源體系的要求,因此,,加快新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)成為我國下一階段能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整的必然選擇,,這將對以石油為代表的傳統(tǒng)能源行業(yè)產(chǎn)生不利影響。 根據(jù)國家信息中心的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),,預(yù)計(jì)到2029年前后我國石油消費(fèi)規(guī)模將達(dá)到7.05億噸的峰值,。在達(dá)到峰值之前,受到汽車保有量的快速增長以及大量烯烴產(chǎn)品需求的影響,,新能源的發(fā)展并不能抵消傳統(tǒng)石化能源的增長勢頭,。但是在到達(dá)峰值之后,由于對傳統(tǒng)石化能源的需求已趨于穩(wěn)定,,而且新能源的快速發(fā)展也將導(dǎo)致更大部分的能源需求被替代,,石油等傳統(tǒng)能源消費(fèi)將處于持續(xù)下降態(tài)勢。 因此,,新能源的發(fā)展會在一定程度上改變未來能源供應(yīng)與需求的格局,,給傳統(tǒng)石化企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營帶來前所未有的影響。 堅(jiān)持科技創(chuàng)新 發(fā)力新材料 助力企業(yè)轉(zhuǎn)型升級 加強(qiáng)技術(shù)儲備,、改善工藝 實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展 很長一段時(shí)間里,,中國的石油工業(yè)從技術(shù)到裝備都與發(fā)達(dá)國家存在一定的差距。石化能源作為未來一段時(shí)間里仍不可替代的工業(yè)基石,,新技術(shù),、新裝備,、新材料的應(yīng)用是未來石化企業(yè)競逐的關(guān)鍵,。我國的石化產(chǎn)業(yè)也應(yīng)順應(yīng)潮流,,抓住機(jī)遇,在技術(shù)和裝備材料領(lǐng)域打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 在技術(shù)領(lǐng)域注重智慧地質(zhì),、勘探開發(fā),、智能油田、納米智能驅(qū)油,、井下油水分離,、地下原位改質(zhì)、高精準(zhǔn)智能壓裂,、海域天然氣水合物安全高效低成本開發(fā)等技術(shù)的積累,;在裝備方面,注重特殊地質(zhì)條件下裝備的研發(fā),,如水深超1000米的超深海域作業(yè)所需海床井口,、水下BOP(防噴器)、鉆井用隔水管,、鉆井作業(yè)用絞車等,。 同時(shí),還應(yīng)加強(qiáng)自主研發(fā)設(shè)計(jì)制造關(guān)鍵部件,,如部分金剛石地質(zhì)鉆頭,、發(fā)動機(jī)組、液壓,、電氣控制裝置等關(guān)鍵配套部件,。 此外,還應(yīng)注重新材料在石油工程領(lǐng)域的開發(fā)及應(yīng)用,,如長輸管線用微合金化低合金鋼,、加氫反應(yīng)器用高端鉬鉻鋼、鎳基合金和低溫材料用國產(chǎn)焊接材料,、防腐蝕用雙相不銹鋼等,。值得注意的是,深海油氣開發(fā)中碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料憑借其優(yōu)異的力學(xué)性能以及耐腐蝕性已經(jīng)出現(xiàn)取代傳統(tǒng)材料的趨勢,。 氣凝膠—相變微膠囊復(fù)合隔熱材料因其良好的耐熱性能和相對較小的空間占用率將在深井,、超深井以及地?zé)峋茹@井設(shè)備隔熱領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。還有功能梯度材料,、自修復(fù)聚合物材料等,,這些新型材料的開發(fā)和應(yīng)用將對未來石油工程技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展產(chǎn)生積極且重大的影響。 推動戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型升級 重點(diǎn)發(fā)展石化新材料 目前,,國際上知名的石油公司均在開拓清潔能源,、可再生能源和替代能源業(yè)務(wù),,從石油供應(yīng)商向能源供應(yīng)商轉(zhuǎn)變。BP和道達(dá)爾均在80年代開始進(jìn)入太陽能領(lǐng)域,。90年代后,,一些國際石油公司主要集中在風(fēng)能、太陽能,、地?zé)岷蜕锶剂系阮I(lǐng)域,。因此,我國石油公司也可加強(qiáng)對可再生能源投資方面的部署,。 另一方面,,新型城鎮(zhèn)化和消費(fèi)升級將極大地拉動石化產(chǎn)品需求。 我國石化行業(yè)應(yīng)加快化工新材料等新產(chǎn)品的應(yīng)用技術(shù)開發(fā),,如高耐環(huán)境老化改性聚丙烯,、聚酰亞胺、光學(xué)薄膜用PVA等,,提升產(chǎn)業(yè)鏈的附加值,。還要注重與終端消費(fèi)需求的結(jié)合,加快培育新產(chǎn)品市場,,比如傳統(tǒng)塑料制品僅有9%可被回收再利用,,大量的塑料制品給環(huán)境帶來了沉重負(fù)擔(dān),而以聚乳酸為代表的新型可降解材料可以有效緩解這一問題,。 另外,,堅(jiān)持綠色可持續(xù)發(fā)展方針可以從源頭對高污染、高能耗的技術(shù)加大改造力度,。??松梨陂_發(fā)了一種從原油直接制備化工產(chǎn)品的新工藝,省去了煉油過程,,降低成本的同時(shí)也減少了污染,。 樹立創(chuàng)新發(fā)展理念 持續(xù)擴(kuò)大國際合作 我國石化技術(shù)經(jīng)過70年的發(fā)展積累,走出了一條屬于自己的道路,。國際石化協(xié)會聯(lián)合會主席羅慕科曾表示,,中國石化行業(yè)會為整個(gè)全球石化行業(yè)在未來幾十年的發(fā)展作出貢獻(xiàn)并起到領(lǐng)導(dǎo)作用。展望未來,,我國油氣,、化工等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將更加多元、更加開放,。 首先,,資源領(lǐng)域要將發(fā)展天然氣提升到資源戰(zhàn)略地位,樹立“油氣并舉”的發(fā)展理念,以全球化視野規(guī)劃未來能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的格局,。 其次,,持續(xù)擴(kuò)大海外合作,鼓勵(lì)骨干企業(yè)通過投資,、并購,、重組等方式獲取化工新材料和高端專用化學(xué)品生產(chǎn)技術(shù),強(qiáng)化技術(shù)吸收再創(chuàng)新,,促進(jìn)國內(nèi)產(chǎn)業(yè)升級,。 最后,國內(nèi)油氣,、化工企業(yè)在進(jìn)行海外資源開發(fā)時(shí),應(yīng)注重靈活多樣的聯(lián)合開發(fā)模式,。在油氣東道國和消費(fèi)國間努力進(jìn)行全產(chǎn)業(yè)鏈的合作,,資本輸出的同時(shí)也要注重技術(shù)輸出,形成可持續(xù)發(fā)展的良性循環(huán),。 本文作者:材料委天津院行業(yè)分析師于璇,、雷紅娜、張翛然 本文責(zé)編:王寧寧 |
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