11月25日在天津舉辦的2025中國石油和化工民營經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展大會分論壇——石化行業(yè)國家級創(chuàng)新平臺科技創(chuàng)新成果交流論壇上,來自多個全國重點實驗室的專家學(xué)者介紹了微化工、工業(yè)人工智能(AI)、綠色分離技術(shù)、高性能新材料制備等創(chuàng)新成果。面對行業(yè)發(fā)展的多重壓力,覆蓋原料利用、反應(yīng)工藝、系統(tǒng)集成的全鏈條技術(shù)創(chuàng)新成果正在為行業(yè)注入全新動能。
技術(shù)協(xié)同多點突破:工藝更綠色、更安全
本質(zhì)安全與綠色低碳依然是創(chuàng)新方向。
清華大學(xué)化學(xué)工程系黨委書記呂陽成介紹了微化工技術(shù)——以微結(jié)構(gòu)元件為核心,在微米或亞毫米受限空間內(nèi)進(jìn)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(zhuǎn)化為工業(yè)生產(chǎn)。
“微化工的核心不是通道大小,而是在微納尺度上精準(zhǔn)控制反應(yīng)過程,通過強(qiáng)化混合傳遞,規(guī)避相似放大帶來的風(fēng)險。”呂陽成表示,該團(tuán)隊開發(fā)的首套600噸/年重氮鹽絕熱微反應(yīng)合成工藝、首套1000噸/年氯苯絕熱硝化微反應(yīng)工藝,實現(xiàn)了效率提升與能耗降低的雙重突破,被應(yīng)急管理部和中國化學(xué)品安全協(xié)會視為危險化工工藝創(chuàng)新的典范。
與呂陽成同屬化學(xué)工程與低碳技術(shù)全國重點實驗室的天津大學(xué)王志教授介紹了精餾技術(shù)、膜分離技術(shù)等降碳領(lǐng)域的創(chuàng)新成果。該技術(shù)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(fù)合膜規(guī)模化生產(chǎn)線。據(jù)悉,該團(tuán)隊研發(fā)的膜材料不僅應(yīng)用于碳捕集,還在水處理、電解水制氫等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。
化工資源有效利用全國重點實驗室分部負(fù)責(zé)人、北京化工大學(xué)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(wěn)礦化與土壤安全、耦合反應(yīng)脫水與鹽湖資源有效利用四大核心原創(chuàng)技術(shù)成果,均具備顯著的產(chǎn)業(yè)化與大規(guī)模應(yīng)用潛力。
管理從精細(xì)到更精細(xì):工業(yè)AI成破局關(guān)鍵
“幾十年前,自動化專業(yè)在化工領(lǐng)域只是配角,而如今,數(shù)字化、AI技術(shù)已成為行業(yè)不可或缺的核心力量。”中控創(chuàng)始人、寧波工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究院創(chuàng)始人兼院長褚健在會上直言。
AI能為化工行業(yè)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(yè)需在安全前提下,實現(xiàn)質(zhì)量穩(wěn)定、能耗最低、市場響應(yīng)最快。一個人要想習(xí)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(yè)AI就是答案。”
當(dāng)前,我國化工行業(yè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大,煉化一體化的形式逐漸成為主流,控制系統(tǒng)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(shù)字化的水平提出更高要求。褚健強(qiáng)調(diào),AI三要素中,算力易解決、算法可探索,唯有數(shù)據(jù)成為制約瓶頸。
褚健表示,化工行業(yè)的核心數(shù)據(jù)包括物理參數(shù)數(shù)據(jù)、化驗室質(zhì)量數(shù)據(jù)、設(shè)備安全數(shù)據(jù)和流程模擬數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)多為時間序列數(shù)據(jù),與圖像、文本等數(shù)據(jù)不同,需要針對性的算法模型進(jìn)行處理。此外,數(shù)據(jù)積累和整合也存在不足。為破解這些難題,中控構(gòu)建了時間序列大模型TP,并優(yōu)化推出2.0版,已在多個項目中實際應(yīng)用,在蘭州石化百萬噸級乙烯項目中的應(yīng)用每年可增效益2000多萬元。
產(chǎn)學(xué)研融合提速:校企合力共建創(chuàng)新生態(tài)
在分享科技創(chuàng)新成果時,中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所研究員、國家工程技術(shù)研究中心主任欒世方笑稱自己是“銷售員”。其團(tuán)隊在高分子材料、稀土材料、電化學(xué)儀器3個領(lǐng)域均有多項科研成果,希望通過股權(quán)、轉(zhuǎn)讓、階段研發(fā)收費等多種合作方式進(jìn)一步推進(jìn)工程化進(jìn)程。
高校與企業(yè)的精準(zhǔn)對接成為技術(shù)轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵橋梁。大連理工大學(xué)化工學(xué)院教授、精細(xì)化工全國重點實驗室副主任樊江莉介紹道,他們實現(xiàn)了“從分子設(shè)計到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用”的貫通式創(chuàng)新,開發(fā)的腫瘤靶向熒光手術(shù)導(dǎo)航染料,可在手術(shù)中實時監(jiān)測腫瘤位置,解決了傳統(tǒng)病理檢測周期長、易遺漏的痛點。元素有機(jī)化學(xué)全國重點實驗室(南開大學(xué))教授苗志偉依托學(xué)校有機(jī)合成優(yōu)勢,與企業(yè)合作開發(fā)烯烴氫甲酰化新型催化劑,應(yīng)用于丁辛醇生產(chǎn),其團(tuán)隊在農(nóng)藥綠色合成、有機(jī)功能材料等領(lǐng)域有多項成果。
天津科技大學(xué)輕工科學(xué)與工程學(xué)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(fā)纖維素納米纖維、木質(zhì)素基材料等產(chǎn)品,在石油鉆井助劑、碳紙等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用,推動纖維材料從石油基向生物基轉(zhuǎn)型。
能源催化轉(zhuǎn)化全國重點實驗室主任陳忠偉團(tuán)隊深耕化石能源低碳利用與氫能領(lǐng)域,其開發(fā)的第三代甲醇制烯烴技術(shù)實現(xiàn)成本大幅下降,合成氣制低碳烯烴關(guān)鍵指標(biāo)全球領(lǐng)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(yīng)用。
“化工行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展,離不開基礎(chǔ)研究、技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的深度融合。”褚健的發(fā)言得到了眾多與會科研學(xué)者們的認(rèn)同。目前多所高校已與企業(yè)建立聯(lián)合實驗室,加速成果轉(zhuǎn)化,但多位專家均提出,良好的創(chuàng)新生態(tài)仍需多方合力共建,讓實驗室成果真正落地生根。
中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會 中華人民共和國工業(yè)和信息化部 中華人民共和國應(yīng)急管理部 中華人民共和國生態(tài)環(huán)境部 中華人民共和國科學(xué)技術(shù)部 中華人民共和國財政部 中華人民共和國商務(wù)部 中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會
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