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　　烃的热转化和催化转化之间存在合作和谐干系

　　烃的热转化和催化转化之间存在合作和谐干系。热化学转化有三条路子：燃烧是完整氧化，会发生净化物；气化是部门氧化，能效进步，净化物削减；热解长短氧化，能进一步进步能效、削减净化物，天生二氧化碳起码，能够较低本钱获得能源和化学品，更具开展远景。

　　从生物油来看，最便利的法子是生物制油，当前最理想可行的就是从分离到集合，如许对熵变历程比力有益，先在分离的小范畴内把生物量变成油，再集合运输到炼油化工基地，如许所需求的能量最低也最公道。矿物油与生物油共炼，今朝国表里曾经开端理论。关于上游来讲，生物资液化是公道路子，液态是化工行业范围化加工的幻想物态，此中热解是枢纽步调。炼厂引入生物资路子最简朴的就是催化裂化和加氢。

　　据预算，我国每一年可作为能源操纵的生物资资本总量约4.6亿吨尺度煤。曹湘洪以为，多年来生物制作在炼化行业没有开展起来，次要是质料供给链的成绩。生物资的产出有时节性，与生物制作的持续性很难婚配，并且生物资的能量密度较低、运输本钱高、集合贮存风险大。

　　“双碳”目的下，能源加快低碳转型，绿色成为高质量开展明显底色。将来，化石能源逐渐削减能源用处，转向质料舞台。在更绿色的将来，假如石油化工逐步不以石油为原质料，会以甚么为原质料？其远景怎样？在中国石化克日主理的“勋绩不朽、薪火永传”发扬闵膏泽科学家肉体学术论坛上，诸多院士专家对此停止了讨论，本版收拾整顿刊发部门概念，敬请存眷。

　　中国科学院院士何鸣元说，生物资是地球最丰硕的含碳的可再生能源，但以生物资为能源化工质料，从低能量密度向高能量密度改变是熵值低落的历程，需求输入能量、衡算得失。同时，生物资发展速率慢，美国在多年前就开展微藻塑料质料验收尺度，以为微藻能够凭仗最大的能量密度来消费，并且能够养殖，不需求占用耕地，即便如许，微藻方案到如今也不是很胜利，以是生物资真正成为能源化工大范围不变的质料供给，还存在很大成绩。关于能源化工企业来讲，未来不依托石油，需求重构供应链和代价链，公道的良性的代价链意味着每走一步都需求代价是正的，如许才气维系运转。

　　中国科学院院士、中国石化总工程师谢在库说，生物资质料经生物炼制能够获得生物基质料和化合物，包罗生物基聚酯、生物基橡胶、生物基聚酰胺塑料模具图片、生物基复合质料等，令人类从不成再生的“碳氢化合物”时期走向可再生的“碳水化合物”时期。如纤维素两步法制对二甲苯，集成度高、流程简约、中心产品易于别离、能耗低，今朝海内百吨级生物基PX（对二甲苯）树模线已在建立中。

　　关于SAF的手艺，当前成熟手艺是动物油间接加氢制SAF，生物资气化费托分解制SAF和乙醇制SAF手艺还需求5~10年，生物资热解加氢制SAF和绿电与二氧化碳制SAF则需求更长的工夫。

　　中国工程院院士、美国国度工程院外籍院士曹湘洪说塑料模具图片，生物资是天然界独一的可再生的次要含碳氢元素的物资，将份子构造中另外一种次要元素氧去掉后，它的碳氢元素比和石油十分靠近。碳水化合物和碳氢化合物资料性状差别，形成转化手艺差别。一旦质料酿成分子构造不异的根底化学品，好比一氧化碳和氢气、乙醇、甲醇，进一步转化成生物基运输燃料、分解质料单体及聚合物，手艺是完整能够通用的。

　　热解是将石油大份子改变为小份子的历程，从热裂化、催化裂化到深度催化裂化再到催化热解，热转化水平进一步进步后，从而能够消费更多的烯烃。

　　何鸣元说，二氧化碳也能够与烃耦合制芳烃，由于二氧化碳无氢而石脑油富氢，经由过程调解质料氢碳比，能够进步芳烃收率，完成二氧化碳高值化操纵，同时增进石脑油制芳烃产业的低碳化开展。甲烷制氢也具有良好性，经由过程等离子体合成为氢和碳，碳能够做成碳质料，也能够将甲烷氧化制甲醇。这些都是烃加工的开展标的目的。

　　中安结合在煤气化安装展开耦合生物资能的SE—东方炉粉煤气化产业实验（生物资掺烧）。 赵天奇 摄

　　生物制作，就是以生物资为质料，在微生物、酶或化学催化感化下停止碳氢化学品分解，或进一步转化身分解质料的历程，也可称为生物炼制。早在2006年2月，82岁的闵膏泽院士就在《化学停顿》上揭晓了《操纵可再生农林生物资资本的炼油厂——鞭策化学产业迈入“碳水化合物”新时期》一文，明白提出头具名向将来要开展操纵生物资消费生物燃料的炼油厂，展示出科学巨匠鼠目寸光的计谋目光。

　　近期，碳捕捉和转化生物手艺公司LanzaJet颁布发表环球首个将乙醇转化为可连续航空燃料的消费工场开业。该工场位于美国佐治亚州，每一年将操纵低碳和经认证的乙醇消费1000万加仑契合美国和环球尺度的可连续航空燃料和可再生柴油。

　　北京化工大学将生物制作与野生智能相分离，成立了具有自立常识产权的微生物代谢收集软件平台、优化算法和代谢收集模子，打造了数字化细胞工场。

　　德国伍德公司也方案设置PtX（绿电转化为多种情势）与生物资手艺，构建可连续燃料化工基地，将生物资气化获得分解气，再与绿电绿氢分离，消费甲醇、化肥、航煤等能源化学品。

　　何鸣元说，废塑料未来也是炼油化工企业一大质料滥觞。据统计，到2050年，塑料消费60%的质料未来自轮回。废塑料能够物理轮回操纵，但要真正使废塑料回到单体，必需经由过程热加工化学轮回操纵。

　　中国工程院院士、北京化工大黉舍长谭天伟说，生物制作是计谋性新兴财产，是将生物经济的立异产物推向贸易范围的引擎，是一种新质消费力。分解生物学是生物制作的枢纽支持手艺。生物制作可在许多产业部分阐扬应对天气变革的潜力。从最后的医药、保健品，到将来的农业、食物，另有化学品和新质料，都能够用生物制作。

　　可再生质料会改进蒸汽裂解目的产品的挑选性，引入可再生石脑油和可再生柴油后，乙烯与丙烯的比例比通例蒸汽裂解有很大幅度的进步。

　　曹湘洪指出，面向将来，炼油化工行业开展生物制作，是绿色低碳的主要转型标的目的，也是开展新质消费力的严重办法。

　　谢在库说，在CCUS（碳捕集、操纵与封存）手艺系统中，二氧化碳的操纵很主要。今朝曾经产业化的手艺有二氧化碳制无机碳酸盐、二氧化碳制碳酸氢铵和尿素、二氧化碳制一氧化碳、二氧化碳制水杨酸塑料质料验收尺度、二氧化碳制碳酸酯和聚碳酸酯等，正在开辟的手艺有二氧化碳两步法加氢制甲醛、二氧化碳自然气重整制分解气等，正在探究的手艺有光催化或生物催化法二氧化碳制化学品、电解法二氧化碳制甲酸甲醇等化学品。二氧化碳的生物操纵方面，将一种梭菌停止遗传工程革新，革新后的工程细菌可将产业消费中的二氧化碳等废气转化为丙酮和异丙醇，供给了“负碳排放”制备化学品的手腕。

　　我国开展生物制作短少全财产链成熟手艺撑持的成绩比力凸起。曹湘洪倡议，石油化工行业转型开展生物制作，现阶段要重点打破的手艺是生物资转化成根底化学品手艺。能够在生物制作中使用的石油基化学品及分解质料手艺，要按照生物制作的请求，停止婚配性、合用性研讨开辟。要实时将石油基化学品及质料研讨开辟的新熟悉、新思绪、新手艺融入生物制作手艺的研讨开辟。要尽快研讨订定生物制作产物碳脚印评价尺度和办法，指导生物制作财产的开展。要尽快研讨提出已有煤气化安装掺炼生物资、已有炼化安装掺炼生物油后终端产物中绿色低碳产物产量的审定办法及产物碳脚印计较办法，申请国度有关部分核准后，能按生物基产物或碳轮回产物进入市场。

　　如，氨基葡萄糖是一种保健食物，已往都是从虾蟹壳中提掏出来的，受质料资本所限价钱比力贵。北京化工大学操纵模子计较谷氨酸棒状杆菌生物分解氨基葡萄糖的最好路子，并停止连续优化，使氨基葡萄糖的产量最高到达138.9克/升，对葡萄糖的得率到达0.44克/克，也就是说，1克葡萄糖能获得0.44克氨基葡萄糖，本钱能够大幅降落。

　　据理解，壳牌莱茵能源化工基地计划到2030年革新完成，质料除一部门油，另有废塑料、生物资，和太阳能、风能等可再生能源，经由过程差别质料和工艺消费可连续航空燃料、液化自然气、生物燃料、氢气，和光滑油等传统产物。

　　再好比，杜邦公司起首产业化消费1,3-丙二醇，从葡萄糖到甘油再到1,3-丙二醇，专利曾经局部申请，这十几年以内都没有获得打破，它的益处就是得率很高，每克葡萄糖实际上能够获得0.59克1,3-丙二醇，但最大的成绩是要增加维生素B12，本钱很高。数字化细胞工场设想出一条新路子，每克葡萄糖实际得率也到达0.59克1,3-丙二醇，但不需求增加维生素B12，经由过程培育基及培育前提优化，如今1,3-丙二醇产量开端到达11.21克/升。

　　热解与催化热解产品的比例、产品挑选性有很大的差别，热解-化学轮回将成为新一代塑料制烯烃手艺，也能够用超临界水解聚手艺，使热解历程更好地停止塑料质料验收尺度。

　　何鸣元说，可连续航空燃料（SAF）是未来最主要的以烃为质料消费的一种燃料。作为航空范畴脱碳最有期望的燃料，SAF与其他燃料比拟，其能量密度、体积密度都是最优良的，险些不成替换。

　　他倡议从四个方面动手处理质料供给链成绩。一是打破范围经济的观点束缚，成立从质料到产物的分离与集合相分离的生物制作财产形式，按县域量体裁衣多点建立搜集加工和贮存质料的加工场、集合点上质料建立1~2个低级产物工场、打破县域集合低级产物建立终端产物工场的财产链。二是追求处所当局和林场撑持，鞭策工农工林互惠协作。三是按市场纪律对证料加工场供给的产物定时节、质量订价收买。四是把质料搜集加工场和贮存基地作为撑持村落复兴的项目，成立生物制作有红利、乡村农人林业工人能增收、生物制作与乡村林场配合开展的新机制。

　　生物制作的产物和手艺道路具有多样性，怎样挑选？曹湘洪以为，产物挑选的准绳是碳减排最大化、简单市场化。倡议炼化行业转型开展生物制作的重点产物为以生物航煤为主的可连续燃料、以生物基聚烯烃为主的可连续分解质料。生物基乙醇是可连续燃料，还能够用来消费生物基聚烯烃，因而炼化企业开展生物炼制，应把乙醇作为主要的根底化学品。

　　谢在库说，废塑料的收受接管操纵方面，穿插烷烃复合成手艺能够将高密度聚乙烯（HDPE）转化为干净柴油或高品格蜡，氢解-芳构化串连催化手艺能够将低密度聚乙烯（LDPE）间接转化为长链烷基芳烃。可收受接管质料的高值化轮回操纵很有须要，但最底子的仍是泉源设想，接纳产物全流程思想，开辟一些能够聚合的单体，消费的产物颠末简朴的热、光或催化处置后，又回归到单体，便可完成轮回利用。这是一个弘远目的塑料模具图片。

　　近来一段工夫，新能源的热门是绿色甲醇。绿色甲醇由生物资气化或二氧化碳与绿氢反响制得，可以完成二氧化碳零排放。生物资气化或生物资热裂解分解绿色甲醇是此中一条道路，其手艺经济性间接干系绿色甲醇的将来。

　　操纵农林烧毁物、有机渣滓等生物资，经由过程生物制作能够消费出各类生物基运输燃料、根底化学品、精密化学品和高份子质料，种类之多，使人夺目。好比，以农作物秸秆为质料，经由过程气化、生物资糖、快速催化热解等路子，能够获得甲醇、乙醇、乙二醇、对二甲苯等，继而获得聚丙烯、聚乙烯、丁二烯橡胶、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等。研讨陈述《生物基质料单体及聚合：2020-2025年环球产能及趋向》指出，基于生物基质料生物制作的单体及分解质料根本笼盖了今朝市场上的石油基通用高份子质料。

　　手艺道路挑选的准绳是历程碳排放最小化、质料性状与转化手艺婚配最好化、低级转化历程宁静性好、公用工程及“三废”处置易配套。倡议以农作物秸秆与林业烧毁物为质料的生物制作，第一挑选是气化途径，第二挑选是糖平台途径；以畜禽粪便、城镇厨余渣滓为质料的生物制作，挑选厌氧发酵消费沼气途径，沼气脱水后酿成生物甲烷，相称于一口口吻井，能够用管道运送，集合后催化转化身分解气，既能够挑选厌氧发酵消费乙醇，也能够挑选费托分解制油，可进一步转化成为可连续生物航煤。