随着新能源和可再生能源的快速发展，以石油为主要燃料的石化格局正在发生重大转变。同时，我国原油和化工产品对外依存度均居高不下，怎样利用原油/重油最大化地生产化工原料，怎样提高化工品的产收率，实现炼化企业转型升级、提质增效？在近日召开的“2021中国国际石化及下游产业技术大会”期间，清华大学教授、绿色反应工程与工艺北京市重点实验室主任魏飞介绍的《新型多级逆流下行床重油催化裂解制化学品专利技术(mdcp)》引发了广泛关注，会议间隙魏飞教授接受了本刊记者的独家专访。
化学品收率高达70%，原油直接制化学品缓解国内供需矛盾
【ccn】原油直接制化学品技术近年来为何广受业界关注?
【魏飞】这与全球能源格局的变化相关，新能源和可再生能源的发展，让油气为主的能源消耗现状悄然生变。亚太地区的快速发展与世界能源结构的转型决定了亚太地区是未来大宗化学品的主战场，炼油能力过剩和化学品供应不足的矛盾日益突出。中国作为亚太区重要经济体，原油对外依存度在73%，50%的化学品依赖进口，炼厂转型迫在眉睫。目前不同炼厂的化学品收率：炼油型在8%左右，炼化一体化型在18%左右，化工型在50%左右，而原油直接裂解可高达70%。炼厂只有从炼油型向化工型或者原油直接裂解制化学品转型，才能减少原油进口，多产化工产品，化解国内原油和化学品的供需矛盾。
【ccn】与埃克森美孚和沙特阿美的技术相比，您开发的mdcp技术有哪些优势？
【魏飞】传统的原油制化学品工艺主要有蒸汽裂解和催化裂解两类。其中，蒸汽裂解采用均裂的方式，遵循自由基反应机制，以石脑油为原料时，乙烯收率高，和丙烯的总量占比在45%左右，“三烯”“三苯”均可通过该方法来生产，但该路线反应温度高、对原料要求高、效率较低。催化裂化工艺采用催化剂，可将反应温度从800℃降至500多℃，减少能耗，提高选择性。但催化裂化所产化工品主要以丙烯为主，乙烯产量很低。当前大多数炼厂都是采用以上两种工艺相结合的模式，根据产品需求结构进行调整优化。
原油氢碳比与烯烃 芳烃产品氢碳比基本平衡，原油直接制化学品需抑制脱氢、结焦与生成甲烷等反应。埃克森美孚和沙特阿美原油直接裂解制化学品工艺目前比较受关注。埃克森美孚新加坡工厂的原油加工能力接近3000万吨/年，基本石化原料生产能力超过800万吨/年，收率约为24%。其创新点在于，完全绕过常规炼油过程，将原油直接供给蒸汽裂解炉，并在裂解炉对流段和辐射段之间加入一个闪蒸罐。沙特阿美路线是以下行床催化裂解为主，产物以丙烯为主。
我们开发的工艺路线核心机制不同，采用多级逆流下行的催化裂解模式，可实现逆流平推流反应再生。并发挥烃池反应机制使乙烯和丙烯产量相当，单程乙烯、双烯 btx的收率高达58%，可不出油品、油浆，且不用加氢裂解。
【ccn】目前这种工艺在国内推广的情况如何？
【魏飞】事实上，下行床催化裂解技术（dcp）最早于2003年在济南炼厂完成15万吨/年工业试验，这也是国际上首套工业试验装置。而后才有韩国的百万吨下行床催化裂解装置。下行床技术近年来在煤化工方面发展很快，目前该技术在国内有数百台套在运行。多级逆流床则在水泥和其他行业中有广泛的应用。采用逆流下行机制的好处是可先用失活的催化剂接触重芳烃组分，然后再逆流向上使脱除重组分的轻组分和再生催化剂接触，从而发挥煤池催化的高效率同时生产乙烯和丙烯。我们将这种技术应用在原油、重油裂解中，取得了乙烯、丙烯、单环芳烃收率大幅度提高的效果。现在我们仍在和国外公司合作，研究如何进一步优化催解条件并正确选择裂解原料油，以及匹配催化剂的课题。
在目前的能源供需新形势，以及双循环新格局下，该技术应该说获得了新的发展契机。
从研发到工业化存瓶颈 产学研合作机制待优化
【ccn】近几年，随着产能的增长，我国炼化能力在全球占比不断攀升。您认为我国炼化催化技术在国际上的核心竞争力如何？
【魏飞】众所周知，催化剂是工业命脉。我国炼化催化技术的研发能力与国外先进水平相比，仍有一定差距。
国际上大型的炼油化工企业，像埃克森美孚、康菲是有着上百年历史的传统企业，它们都十分重视研发，往往和学术界密切联系，开发的很多催化剂都有较高的市场占有率。其中埃克森美孚公司的分子筛在全球商用分子筛领域占有高达60%~70%的市场份额。
过去几十年，国际上逐渐演变出一批专注于催化剂的公司，像南方化学（现已被科莱恩收购）、格雷斯、雅宝等，它们生产的催化剂在业内有着较高的美誉度。这些公司与大的炼化企业、工程公司之间有着良好的合作关系，不隶属于某一个大集团。
国内还没有形成竞争力强的催化剂公司，只是大量采用或模仿国外技术和产品。其实国内也有一些高校在催化方面取得了不错的研究成果，特别是在一些新的纳米结构催化概念在催化过程的应用方面，但总体上和产业界的合作还有差距。
研发本该是开放的体系，需要有充分的市场竞争，通过用户进行优化组合。但目前国内大部分的研发还是比较封闭，特别是在炼化催化剂领域，除了大集团自己的研究院，只有少数顶尖的国外公司才有机会参与竞争。涉及到催化裂解技术的催化剂，目前国内也进行了数十年深入的工作，一些国内大公司如中石油及一些小型科技公司也有可与国外公司抗衡的催化剂，这也是我们的工艺可以取得较好成绩的原因之一。
【ccn】随着恒力、浙石化等民营炼化企业的崛起，市场竞争格局也发生了改变，您提到的这种情况是否会有所改观？
【魏飞】当然，中国民营炼化企业正在快速崛起，新建炼厂的技术水平和产能规模在行业中都处于领先地位。但我们也不得不承认，这些民营企业的创新研发能力还不足，研发体系尚未真正建立起来，很多核心技术还只能受制于人，特别是精细化、高端化的化学品与材料我们的差距较大。
总体来说，国内产学研一体化的市场机制还不够好，科技创新领域存在“虚胖”的现象。特别是针对我国与亚太人口众多、资源不足的条件下超前的战略性研发投入的缺失，以及大型油化企业更关注油品，使得目前我们对高端材料的研发储备不足，现在很多技术“卡脖子”的问题也都出在这里。
抓住良机，重塑我国工业体系
【ccn】去年我国提出要加快适应双循环的发展新格局，对于原油直接裂解制化学品技术来说，有哪些机会？
【魏飞】在内循环里，我们的化学品不足，特别是高端精细化学品与材料与发达国家相比差距巨大，而成品油过剩。针对这一矛盾，原油直接制化学品技术是理想的ag凯发k8国际的解决方案。外循环的话更是如此，东南亚和整个亚太区市场，都面临着跟中国相似的问题。问题的核心是你能不能走出一条和别人不一样的路子。我觉得这是中国千载难逢的机会，因为我们的化工行业规模比欧美加起来都大，正处于发展的黄金期。
【ccn】您认为未来哪个领域有希望在全球竞争中获得话语权？
【魏飞】至少可再生能源的崛起是肯定的，相关材料及电子化学品研发的竞技场上，我们也将有新的机会，这在全球都是有目共睹的。ag凯发k8国际的优势是国内工业体系庞大，新兴的工业领域颇具活力，有利于重新塑形。我们在光伏、电动车等行业已经走在了世界前列，甚至胜过欧洲，无论从产业规模还是发展态势上我们拥有绝对优势。建议国家在“十四五”期间要给予这些行业更多关注，重塑中国工业体系。