推动石油化工绿色可持续发展——记石科院石油化工催化材料与反应工程国家重点实验室

□ 彭欣欣 杜诗画

科研人员利用扫描电镜进行催化剂表征。胡庆明 摄

随着环保要求日趋严格，实现石油资源最大化合理利用对于经济社会可持续发展具有重要战略意义。2007年7月9日，国家科技部正式批准，依托中国石化石油化工科学研究院建设石油化工催化材料与反应工程国家重点实验室。经过4年努力，2012年3月29日通过科技部验收。

作为首批建设的36家企业国家重点实验室之一，该实验室面向能源环境绿色可持续发展及产业转型需求，围绕石油高效转化、清洁燃料生产、生物质高效利用和绿色化工等技术，针对催化材料、催化反应过程和工程等共性关键技术问题开展基础研究和应用研究，实现引领性、变革性技术创新，解决制约产业发展的关键技术难题。自建成以来，实验室先后承担国家重大科技项目23项，获得国家级奖励5项、省部级奖励25项，出版专著6部，为我国油品质量升级、关键化学品清洁高效生产提供了有力的技术支撑。

瞄准关键领域，填补国内空白

催化技术是现代炼油和石油化工行业最重要的科学技术基础，60%以上的新产品和90%以上的新工艺都是基于催化作用。而其中，新催化材料和新反应工程是催化技术发展的驱动力。

“新催化材料是创造发明新催化剂的源泉，新反应工程是开辟新反应技术的重要途径。从催化科技自身发展的历史规律看，只有在这两方面进行创新，才有可能取得跨越式技术进步。”国家重点实验室主任、中国石化首席专家宗保宁介绍。

过氧化氢俗称双氧水，是国际公认的绿色环保产品。我国是双氧水生产和使用第一大国，消费量占全球一半以上，但生产技术落后于国外。自2012年起，实验室便开展相关催化剂、工艺及关键设备等创新开发，先后承担两项首批国家重点研发项目，历时8年成功开发出浆态床蒽醌法制双氧水成套技术，较传统工艺提高了产能、降低了能耗物耗且对环境友好，并建成国内首套具有自主知识产权的浆态床蒽醌法制双氧水生产装置，整体技术达到国际先进水平，打破国外技术垄断，为中国石化己内酰胺和环氧丙烷等下游绿色化工和环保行业大规模发展奠定了坚实基础。

己内酰胺是尼龙-6纤维和工程塑料的单体，是重要的基本有机化学品，但生产工艺极为复杂。宗保宁告诉记者，20世纪80年代，我国花费百亿元引进国外生产技术，但国外转让的技术濒临淘汰，导致企业每年亏损超过20亿元。为扭转我国己内酰胺行业被动局面，20世纪90年代初，石科院开始进行己内酰胺绿色生产技术研发。在此基础上，实验室继续寻求突破，将钛硅分子筛与浆态床集成用于生产环己酮肟，将纯硅分子筛与移动床集成用于环己酮肟重排，将非晶态镍催化剂与磁稳定床集成用于己内酰胺精制。同时，从原子经济角度引入氮原子，简化工艺流程，成本大幅下降，解决了影响装置“长、稳、安、满、优”的生产技术难题。2020年，己内酰胺绿色生产成套技术获得被誉为中国工业奥斯卡奖的“中国工业大奖”。

环氧丙烷是产量仅次于聚丙烯的第二大丙烯衍生物，主要用于树脂、表面活性剂和聚氨酯领域。双氧水法制环氧丙烷（HPPO）反应条件温和、工艺流程简单、绿色环保，然而国外公司对该技术进行封锁，不转让中国。实验室与4家单位联合开发出具有自主知识产权的HPPO成套技术，并于2014年建成国内首套10万吨/年HPPO工业示范装置，使中国成为全球第三个掌握该技术的国家。

基于双氧水法烃氧化及烃氮化制备己内酰胺和环氧丙烷绿色新工艺，实验室为巴陵石化和南京化学工业公司化工生产基地提供全流程生产技术，被国家生态环境部和工信部树为沿江化学品生产企业异地还建的标杆。

双氧水、己内酰胺、环氧丙烷等化工产品清洁高效生产技术的成功研发，只是实验室多年来坚持自主创新的缩影。实验室始终紧密围绕石油化工领域涉及国计民生的热点问题开展研究：研发具有自主知识产权的新型硫酸法烷基化技术，填补国内空白，推动清洁汽油质量升级；开展增产低碳烯烃和芳烃关键技术攻关，支撑企业由燃料型向炼化一体化转型发展；锁定微藻用于减排氮氧化物和二氧化碳的科学问题，开发微藻高值化利用成套技术，将炼厂排放的烟气废水变废为宝。

构建高端平台，助力人才成长

科研人员在开展碳基纳米材料研究。赵洪锋 供图

经过十多年发展，围绕石油化工领域的关键问题，实验室逐步建成分子筛高通量合成平台、贵金属高效利用技术平台、双氧水烃氮化和烃氧化技术平台、催化材料分析表征平台等。在新能源领域，按世界一流标准搭建了制氢储氢技术平台、燃料电池关键材料和关键部件技术平台、生物质能源技术平台、碳与储能材料技术平台等。实验室与多家炼化企业开展良好合作，搭建起从研发到应用的桥梁，为技术持续创新奠定了扎实的平台基础。

长期以来，实验室积极鼓励青年科研人员参与和承担重大项目，选派青年科研骨干赴国外一流大学进修学习。夏长久在实验室获得博士学位后，进入瑞典斯德哥尔摩大学材料与环境化学系从事博士后研究，回国后再次进入实验室。参加工作后，夏长久参与了HPPO成套技术开发，并在多个重大项目中经受历练、逐渐成长。如今的他已成为分子筛合成与催化氧化课题组组长，今年初，他被评选为中国石化2020年优秀青年科技创新人才。实验室还高度重视人才队伍建设，拥有两名中国石化首席专家、两个中国石化优秀创新团队，40岁以下的科研人员占比近四成。

放宽视野，拓展高层次人才引进渠道，推进柔性引才。依托石科院的博士后流动站和研究生培养体系，实验室每年都能吸引来自国内外知名高校和科研院所的优秀青年投入创新研发工作。2018年，一次性引进4名博士后，增强了实验室在工程化方面的研究力量。

合作共赢发展，促进产学研紧密结合

实验室一直倡导开放合作的运行管理理念，通过整合优势力量，促进高效产出创新成果。以“激发活力、提升效率”为出发点，开展科研体制机制改革试点研究，从人才成长通道、任职资格、科研产出、职级评定等多角度完善制度建设，营造“环境宽松、交流充分、团结协作、勇于创新”的学术氛围。

实验室聘请15位来自国内知名高校及科研院所的院士、教授组建学委会，为实验室科研规划及长远发展“把脉问诊”。通过设置开放课题，向学界抛出实验室关注的前沿科技问题，每年吸引20余位学者参与课题竞争申报，经过学委会评审，促成合作研究。近年来，实验室深化与学界合作，通过交流互访与国内10余所高校及科研院所建立了长期交流合作机制，共同承担国家科研课题。

谈到未来的发展，宗保宁表示，实验室仍将面向我国经济和社会发展对能源和环境可持续发展的要求，针对能源化工领域的核心技术问题，加强创新研发。作为企业国家重点实验室，必当践行“国家队”的使命和担当，发挥桥梁纽带作用，促进产学研紧密结合，为发展具有自主知识产权的技术提供科技基础，支撑和引领石油化工行业技术进步，使实验室成为本领域原创性成果培育基地、人才培养基地和学术交流中心。