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张炜：打造一体化规模化智能化绿色化创新型石化企业

来源：《中国石化》杂志 | 日期：2024-7-19 14:41:26 | 访问：次 | 字号：大 中 小

张炜：打造一体化规模化智能化绿色化创新型石化企业

张炜

中国石化化工和材料领域烯烃工艺高级专家

中国石化化工事业部正高级工程师

石油化工产业是国民经济的重要支柱产业，目前我国已跻身世界石油化工大国行列，2023年中国大陆乙烯、对二甲苯产能分别达到5090万吨/年和4400万吨/年，均位居世界第一。

当前，我国石化行业已迈入由大转强的新发展阶段，主要面临四个挑战。一是石化产品结构性过剩矛盾突出。一方面，基础化学品及合成材料产能集中释放，明显过剩；另一方面，部分高端专用化学品和新材料供给不足，甚至完全依赖进口。二是行业绿色低碳转型在探索中前进，相关技术有待不断开发和完善。三是不少存量产能由于资源优化不足、生产规模小、设备效能低、智能化水平不高，生产成本依然偏高。四是行业创新能力不足，急需建立高效、协调的产学研用新体系。必须深化供给侧结构性改革，发展新质生产力，通过技术革命性突破、生产要素创新性配置、产业深度转型升级推动行业高质量发展，打造一体化、规模化、智能化、绿色化、创新型石化企业。

一、一体化是做好资源优化的基础

炼化一体化就是统筹规划炼油和化工装置布局，将炼油和化工生产运营紧密结合，延长产品链，丰富和完善产品结构，有利于全面开展分子炼油和分子化工，从分子层面优化炼油和化工装置原料；有利于统筹大量炼化装置不同能源需求，做到能量品位由高到低梯级利用，大幅提高能源使用效率；有利于上下游装置通过管道直供料，压减储运成本；有利于统筹供汽、供电、供水及废物处理等公用工程设置，保障稳定供给、低成本运行；有利于根据市场变化及时调整产品结构，更好地满足市场需求的同时，获得最大经济效益，最终实现资源整体优化利用。

近年来，基础石化产品产能过剩的市场环境下，对比企业经济效益，炼化一体化企业明显高于产品结构基本相同的非一体化企业，部分非一体化企业甚至已处于无边际效益的边缘，炼化一体化已成为石化行业转型发展的趋势。未来五年，乙烯行业拟建产能将达到3359万吨/年，基本是炼化一体化项目，具有产业链长、资源精深加工、能源使用效率高的特点，可以有效降低各项运营成本，提高产品附加值。

二、规模化是提高生产效率的要素

当前，基础石化产品市场竞争日趋白热化，由于生产工艺已十分成熟，工艺技术差异对成本影响很小。装置规模大型化对降低单位产品建设成本、减少人工费用、提高生产效率十分重要，甚至成为企业生存发展的前提条件。2023年12月，国家发展改革委修订发布了新版《产业结构调整指导目录》，对新建石化装置规模进行限制，包括80万吨/年以下石脑油裂解制乙烯、20万吨/年以下聚乙烯、100万吨/年以下精对苯二甲酸等基础石化装置。

应当指出的是，在企业转型升级过程中，装置建设规模并非越大越好，应当综合权衡企业可获得资源、市场需求变化及运行优化余量等多种因素，科学确定装置规模和产品结构，既要确保装置达到经济规模，又要使原料具有一定的生产优化弹性，防止出现不匹配情况。

三、智能化是保障安全高效的手段

石化行业产品种类多、工艺流程长、物料物性复杂、工艺条件苛刻，多涉及重点监管的危险化工工艺、重点监管的危险化学品和重大危险源。在资源环境约束不断增强，绿色安全发展任务日益紧迫的形势下，数字化转型、智能化改造成为保障安全高效生产经营的重要手段之一。

目前，在数字化建设和智能制造方面，石化企业总体上构建了以ERP为核心的经营管理层，以MES、PIMS、APC、RTO、AIPC、自动开停工等系统为重点的生产执行层，以DCS、SIS系统为支撑的操作控制层，围绕生产管控、供应链管理、能源管理、设备管理、安全环保、辅助决策等展开应用，推动了企业生产方式和管控模式变革，促进了生产效率提升。

未来，大数据、人工智能、数字孪生、5G等新一代信息技术将与石化产业链深度融合，聚焦运营优化、风险管控、智能工厂设计等应用场景开发。比如，畅联市场和生产运行数据，构建生产经营、市场和供应链等分析模型，强化全过程一体化管控；完善现场感知网络，建设基于安全生产案例库、安全风险特征库、设备失效数据库的异常预警和故障诊断系统，增强超前预警预防能力；使用“机理+人工智能”的工艺模型实现生产智能控制。

四、绿色化是实现持续发展的要求

实现碳达峰碳中和，是贯彻新发展理念、构建新发展格局、推动高质量发展的内在要求，是党中央统筹国内国际两个大局作出的重大战略决策。石化行业主要原料是能源，生产过程要消耗大量能源，产品的碳足迹越来越受到高度关注，碳交易规模逐渐扩大，绿色低碳正成为企业持续发展的核心竞争力。下一步，石化企业实施绿色转型需重点抓好三方面工作：

一是存量产能的结构调整和转型升级。通过上大压小、淘汰落后，有序推动炼化一体化整合；通过开发和应用新生产工艺，提高原料转化率和选择性、降低能源消耗、减少排放；通过采用高效的传热、传质、能源转换设备，应用热集成、热联合技术，做好能源梯级利用，减少有效能损失，提高能源使用效率。

二是着力探索推动绿色能源与石化产业融合发展。我国化石能源相对匮乏，石油、天然气对外依存度高，即使资源较丰富的煤炭进口量也呈增加趋势。近年来，随着风、光等新能源发电技术不断进步，绿电规模迅猛增加，成本不断降低，石化企业使用绿电降低生产成本和碳排放对未来发展至关重要。为增加绿电使用，要大力提升石化装置电气化率。随着国家电网绿电占比不断提高，绿电使用量也将相应增加；针对绿电使用中波动大的难点，可充分利用企业天然气管网、燃气系统、锅炉煤炭供给系统、汽轮机控制系统的操作弹性，并适当增加储能设施，共同抵消波动，以绿电顶替加热炉和锅炉燃料，减少汽轮机凝汽。

另外，利用可再生能源电力直接驱动化学品合成。比如，利用绿电电解水获取绿氢，绿氢、绿电与煤化工耦合大幅减少碳排放，还可以进一步研究如何高效利用电解水过程中的活性氧和活性氢实现高值化学品电合成。总之，绿色能源与石化产业深度融合正在探索中前行，目前存在前期投入高、技术缺乏和不完善、产品竞争力暂时不强、安全生产风险识别难度大等困难，需要行业加大研发投入、积极实践探索，也需要国家政策大力支持。

三是提高资源循环利用率和环保治理水平。废旧塑料回收再利用是循环经济的重要组成部分，当前我国废旧塑料回收率仅15%左右，预计2060年我国将建立全产业链回收体系，回收率有望在40%以上，其中化学回收路线具有广阔前景，将对石化产业产生深远影响。二氧化碳捕集、利用与封存（CCUS）与石化行业关联度高，截至2022年底，我国已投运及规划建设CCUS示范项目近百个，现捕集能力约400万吨/年，随着捕集过程能耗降低、各种二氧化碳利用技术不断成熟，有望大规模应用。石化行业“三废”治理技术也在向低碳高效、近零排放、协同治理和资源化利用方向发展。

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