11月25日在天津舉辦的2025中國石油和化工民營經濟高質量發展大會分論壇——石化行業國家級創新平臺科技創新成果交流論壇上,來自多個全國重點實驗室的專家學者介紹了微化工、工業人工智能(AI)、綠色分離技術、高性能新材料制備等創新成果。面對行業發展的多重壓力,覆蓋原料利用、反應工藝、系統集成的全鏈條技術創新成果正在為行業注入全新動能。
技術協同多點突破:工藝更綠色、更安全
本質安全與綠色低碳依然是創新方向。
清華大學化學工程系黨委書記呂陽成介紹了微化工技術——以微結構元件為核心,在微米或亞毫米受限空間內進行化工過程,減小裝置體積以提高安全性和可控性,將實驗室成果快速轉化為工業生產。
“微化工的核心不是通道大小,而是在微納尺度上精準控制反應過程,通過強化混合傳遞,規避相似放大帶來的風險。”呂陽成表示,該團隊開發的首套600噸/年重氮鹽絕熱微反應合成工藝、首套1000噸/年氯苯絕熱硝化微反應工藝,實現了效率提升與能耗降低的雙重突破,被應急管理部和中國化學品安全協會視為危險化工工藝創新的典范。
與呂陽成同屬化學工程與低碳技術全國重點實驗室的天津大學王志教授介紹了精餾技術、膜分離技術等降碳領域的創新成果。該技術圍繞二氧化碳捕集、能源氣體脫碳純化、水脫鹽及分鹽等國家重大需求,建立了我國首條二氧化碳分離復合膜規模化生產線。據悉,該團隊研發的膜材料不僅應用于碳捕集,還在水處理、電解水制氫等領域實現了產業化。
化工資源有效利用全國重點實驗室分部負責人、北京化工大學項頊教授介紹了實驗室電解水制氫耦合氧化與綠氫提效降本、碳酸鹽熱解耦合加氫制新源合成氣、趨肥靶向耦合超穩礦化與土壤安全、耦合反應脫水與鹽湖資源有效利用四大核心原創技術成果,均具備顯著的產業化與大規模應用潛力。
管理從精細到更精細:工業AI成破局關鍵
“幾十年前,自動化專業在化工領域只是配角,而如今,數字化、AI技術已成為行業不可或缺的核心力量。”中控創始人、寧波工業互聯網研究院創始人兼院長褚健在會上直言。
AI能為化工行業帶來什么?褚健以“燒菜”作比喻:“就像大廚要兼顧味道、成本與出菜速度,化工企業需在安全前提下,實現質量穩定、能耗最低、市場響應最快。一個人要想習得所有的菜系,成為全能廚師是很難的,化工也是如此。怎么才能成為全門類的專家?工業AI就是答案。”
當前,我國化工行業規模持續擴大,煉化一體化的形式逐漸成為主流,控制系統需覆蓋幾十萬甚至百萬點個I/O(輸入/輸出)點,對自動化與數字化的水平提出更高要求。褚健強調,AI三要素中,算力易解決、算法可探索,唯有數據成為制約瓶頸。
褚健表示,化工行業的核心數據包括物理參數數據、化驗室質量數據、設備安全數據和流程模擬數據,這些數據多為時間序列數據,與圖像、文本等數據不同,需要針對性的算法模型進行處理。此外,數據積累和整合也存在不足。為破解這些難題,中控構建了時間序列大模型TP,并優化推出2.0版,已在多個項目中實際應用,在蘭州石化百萬噸級乙烯項目中的應用每年可增效益2000多萬元。
產學研融合提速:校企合力共建創新生態
在分享科技創新成果時,中國科學院長春應用化學研究所研究員、國家工程技術研究中心主任欒世方笑稱自己是“銷售員”。其團隊在高分子材料、稀土材料、電化學儀器3個領域均有多項科研成果,希望通過股權、轉讓、階段研發收費等多種合作方式進一步推進工程化進程。
高校與企業的精準對接成為技術轉化的關鍵橋梁。大連理工大學化工學院教授、精細化工全國重點實驗室副主任樊江莉介紹道,他們實現了“從分子設計到產業應用”的貫通式創新,開發的腫瘤靶向熒光手術導航染料,可在手術中實時監測腫瘤位置,解決了傳統病理檢測周期長、易遺漏的痛點。元素有機化學全國重點實驗室(南開大學)教授苗志偉依托學校有機合成優勢,與企業合作開發烯烴氫甲酰化新型催化劑,應用于丁辛醇生產,其團隊在農藥綠色合成、有機功能材料等領域有多項成果。
天津科技大學輕工科學與工程學院院長、天津市制漿造紙重點實驗室主任劉洪斌聚焦生物基纖維材料,利用非糧生物硬纖維原料,開發纖維素納米纖維、木質素基材料等產品,在石油鉆井助劑、碳紙等領域實現應用,推動纖維材料從石油基向生物基轉型。
能源催化轉化全國重點實驗室主任陳忠偉團隊深耕化石能源低碳利用與氫能領域,其開發的第三代甲醇制烯烴技術實現成本大幅下降,合成氣制低碳烯烴關鍵指標全球領先,還建成兆瓦級氫燃料電池電站與海水制氫中試裝置,推動氫能多場景應用。
“化工行業的高質量發展,離不開基礎研究、技術創新與產業應用的深度融合。”褚健的發言得到了眾多與會科研學者們的認同。目前多所高校已與企業建立聯合實驗室,加速成果轉化,但多位專家均提出,良好的創新生態仍需多方合力共建,讓實驗室成果真正落地生根。
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