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中国石化行业面临关键技术问题及对策建议摘要当今世界正处于百年未有之大变局，科技成为大国博弈的焦点，中国要实现石化产业高质量发展，建成世界石化强国，还有诸多技术问题亟待解决。从仪器仪表、工业软件、高端润滑油脂、高端化工材料、设备等方面进行详细分析，系统阐述了当前中国石化行业发展面临的关键技术问题及原因，并针对性地提出了相关建议和措施一一中国石化产业应加强基础研究、推进高端仪器设备国产化、构建科技创新联合体、鼓励企业使用国产技术、积极发展新兴化学品产业。关键词;石化行业；关键技术；仪器仪表；工业软件；化工材料；对策建议当今世界正处于百年未有之大变局，新一轮科技革命和产业变革突飞猛进，新冠肺炎疫情深度冲击全球政治经济格局，大国博弈加剧,科技创新成为博弈的焦点。中国已步入高质量发展阶段，石化工业经过多年的发展取得了巨大成就，具备了依靠自有技术建设千万吨级炼厂、百万吨级乙烯装置和百万吨级芳燃装置能力，总体技术达到世界先进水平，部分技术处于世界领先水平。但是，中国石化工业自主创新能力还不强,缺少部分关键核心技术,存在一些“卡脖子”关键技术隐患，严重制约了中国石化工业高质量发展和强国建设。1石化行业面临的关键技术问题1.1高端仪器、仪表制造尚存短板，产品大量依赖进口一是在线分析仪表精度要求高，国内产品不能满足需求。目前新建炼化项目仪器仪表中国制造率已达70%以上，尽可能使用国内制造仪器仪表和控制系统已经成为仪表自控专业人员的共识。但在线仪表属于精密仪表,结构和应用原理较为复杂，加工精度要求高，国内专业制造企业较少，缺乏基于科学原理的研发与投入，目前即使有一些产品，也均属于低端仿制，性能指标达不到设计和生产要求，大量在线仪表仍需进口，具有代表性的进口在线仪器仪表见表1。表1代表性进口在线仪器仪表清单仪器仪表名称技术来源气相色谱分析仪瑞士、美国、日本在线质谱分析仪美国、瑞士在线傅里叶近红外分析仪德国、瑞士、日本在线拉曼光谱分析仪美国、德国、瑞士烟气在线监测分析仪德国、美国、瑞士、日本磁氧分析仪英国、美国微量水分析仪英国、美国热值分析仪美国、德国熔融指数分析仪美国、意大利二是实验室仪器、设备大多依赖进口，制约科研创新安全。国内仪器公司大多规模较小，对研发尤其是对创新型研发的投入较少，基本都是模仿国外产品或生产一些中低端产品。中国石化工业实验室中使用的高端科研仪器、试验设备几乎全部源于进口，严重影响中国石化行业的科研创新安全。石化实验室需引进的典型仪器仪表见表2o表2实验室需引进的部分仪器设备仪器或设备技术来源固体核磁波谱仪瑞士、德国、美国傅里叶变换离子回旋共振质谱仪德国、美国、英国球差透射电镜英国扫描电镜瑞士电子能谱仪英国、美国拉曼光谱仪日本、法国L2石化工业软件起步晚，部分领域尚处空白工业软件是工业技术长期积累、沉淀并在应用中迭代进化的软件化产物，是工业化成熟度的体现。石化行业工业软件涉及研发设计、生产管控、石油供应链管理、资产管理类和经营管理五大类，目前基本被国外软件垄断，国外软件占比90%以上o尽管近年来中国在石化工业软件取得一些进展，如浙江浙大中控信息技术有限公司（简称浙大中控）已实现石化行业DCS系统（分散型控制系统）国产化，并在九江石化等企业得到应用；浙大中控、北京清大华亿科技有限公司（简称清大华亿）的先进过程控制软件技术也和美国ASPenteCh（艾斯本技术有限公司）的DMC3相当；但在专业性更强的工艺设计软件、通用流程模拟平台软件方面则基本处于空白，全部需要引进,成为目前石化工业软件中“卡脖子”最为严重的一类工业软件。石化行业的主要流程模拟软件见表3o表3石化行业主要应用的流程模拟软件一览应用到的软件及平台软件类型及用途所属公司Aspenplus及AspenHysys流程模拟及反应过程模拟AspentechPROII工艺流程模拟计算SchneiderElectricSA（施耐德电气有限公司）Petro-SIM系列软件流程模拟及反应过程模拟KBCAdvancedTechnologiesplc（横河电机子公司KBC,简称KBC）UniSim工艺流程模拟计算Honeywell（霍尼韦尔）Coilsim-Craft乙烯炉模拟GhentU11irersity（根特大学）SPYRO乙烯炉模拟设计KBR（凯洛格布朗路特集团公司）VMG-三im流程模拟及反应过程模拟Schlumberger（斯伦贝谢）1.3部分高温高压设备不能自主设计制造，依赖进口目前，中国石化行业的绝大部分设备已经实现国产化，但仍有部分高温高压设备需要引进，如高温高压的压缩机、高温高压泵及高压聚乙烯反应器等（详见表4）,生产制造技术仍掌握在国外少数公司手中，国内不具备设计、制造能力。表4石化行业仍需引进的主要设备类别引进技术应用装置动设备超高压柱塞式压缩机LDPE（低密度聚乙烯）/EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）装置动设备高温高压大流量离心泵沸腾床加氢、浆态床加氢装置动设备高温高压柱塞泵煤直接液化装置、UOP浆态床加氢工艺及Shell渣油制氢工艺动设备烟机入口蝶阀催化裂化动设备再生风机催化重整静设备高压聚乙烯装置超高压反应器高压聚乙烯装置1.4高端润滑油脂生产技术落后，且规模不能满足需求在炼油工艺技术领域，中国实现了绝大部分催化剂和工艺技术的国产化，部分技术和催化剂处于世界领先水平，但在高端润滑材料方面还存在一些技术短板。一是合成润滑剂技术尚不成熟，产品质量品种差距大。合成润滑剂用于对润滑性能要求较高的场合，主要由PACK聚烯煌）、POE（聚多元醇酯）和PAG（聚酸）等合成基础油加上复合剂调制，这三类基础油总量超过中国合成基础油需求总量的90%o中国在PAO.POE及PAG生产方面均有自己的技术，但技术成熟度低、生产规模较小，总量不能满足需求，且产品质量和品种存在较大差距。二是高端装备用润滑油脂研发投入不足，跟跑限制水平提高。随着高铁、新能源汽车、风电、海洋工程、机器人及特种船舶等高端制造业的不断发展，配套用高性能润滑油脂需求快速增长。目前，中国高端设备配套用油脂大量依靠进口，如风电润滑油国产化率不足5%。国内市场上的工业机器人主要依赖进口，国产机器人的核心部件也多从国外引进，其初装油和指定用油均被国外公司垄断。受研发能力和开发成本等因素的限制，高端装备用油所需的复合剂仍主要依赖进口。国内润滑油添加剂厂商在新型或特色单剂方面的研发也不足，较难实现规模化生产，如高质量环保型极压抗磨剂及高质量黏度指数改进剂等。国产品牌机器人专用油的研发还处于空白，市面上也无对应的国产机器人专用油产品。最为严峻的挑战是，这些高端设备的原始设备制造商绝大多数为国外公司，均有自己的配套用油，中国的相关润滑剂研发属于跟跑，通过厂家的认证较难且费用极高，限制了国产配方的研发和配方成熟度的提高。1.5化工和新材料领域存在技术短板在化工及新材料技术领域，中国拥有百万吨级乙烯成套技术、高效环保芳煌成套技术、聚烯煌工艺及催化剂技术、聚酯和合成橡胶等高端石化产品生产技术。但在部分高端合成树脂材料、高性能合成橡胶、高性能纤维等方面尚存在一些技术短板。L5.1高端合成树脂材料及单体高压聚乙烯技术是在高温高压条件下生产制备LDPE、EVA、乙烯丙烯酸酯共聚物、乙烯丙烯酸共聚物等产品的技术。高压聚乙烯工艺和产品开发，从聚合设备、工艺技术及高附加值的聚合物产品均被国外供应商所垄断，国内相关研究较少，且技术水平差距较大。聚烯煌弹性体既可用作橡胶，又可用作热塑性弹性体，还可用作塑料抗冲改性剂及增韧剂，被广泛应用于汽车领域、建筑领域、电子电器领域、日用制品及医疗器材等领域。目前国内尚无中试规模以上制备技术，产品需求全部依赖进口oMAO（甲基铝氧烷）是聚烯烧工业的重要助催化剂，其生产技术被国外公司高度垄断，已成为制约中国茂金属催化剂及聚烯煌材料高性能化的关键因素。HBPA（氢化双酚A）是生产氢化双酚A型特种环氧树脂的关键原料单体，可用于电子封装材料、电子电气材料、密封剂、汽车涂料等领域。目前只有少数国外公司掌握该产品的生产技术，国内有相关企业生产过HBPA,但由于产品纯度达不到要求，下游环氧乙烷树脂企业无法使用。1.5.2高性能合成橡心HNBR（氢化丁晴橡胶）作为耐油性、耐高低温、耐化学品性能优异的特种橡胶，主要用于汽车领域（包括汽车同步带、密封件）、油田领域和空调行业。但由于其独特的性能，是航空航天、高铁航运、深海潜航、深层钻井采油等关键领域不可或缺的重要战略材料资源。其生产工艺被日本瑞翁株式会社和阿朗新科公司垄断，且两家公司均不对外许可技术，目前国内产品全部依赖进口。SSBR（官能化溶聚丁苯橡胶）具有优异的低温性能、高抗湿滑性、低滚动阻力、低生热性和良好的回弹性，能赋予汽车良好的刹车安全性、舒适性，以及低油耗，是高性能绿色轮胎胎面胶的理想原材料。目前中国国产轮胎等级大多在欧盟轮胎标签法C级以下，C级及C级以上的轮胎均采用进口SSBR9O1.5.3高性能纤维长碳链尼龙单体（包括PAlKPA12等）具有耐磨、柔韧性和低吸水率等特点，被广泛用于军工、航天、汽车和高端电器等领域，目前其制备技术主要掌握在国外少数几家公司手中。ADN（己二月青）是一种重要的有机化工中间体，主要用于聚己二酰己二胺（尼龙66）、HDI（1,6-己二异鼠酸酯）及尼龙610等材料生产。中国己二月青全部依赖进口，其制备技术主要由InViSta（英威达）、ASCend（奥升德）、AsahiKASEI（旭化成）等公司控制10。2, 6-NDA（2,6-蔡二甲酸）是合成功能性聚合物PEN（聚蔡二甲酸乙二醇酯）、PBN（聚蔡二甲酸丁二醇酯）及LCP（液晶聚合物）的重要中间体，也是医药、电子、农药、染料行业的重要原料。其生产技术和市场主要被美国AmoCo（阿莫科公司）和日本三菱瓦斯化学株式会社垄断。国内关于2,6-NDA的研究仍处于实验室研究阶段。2存在关键技术问题的原因2.1 原始创新能力不足，基础研究积累不够中国石化工业起步较晚，在发展过程中，采用“自力更生为主，争取外援为辅”的发展理念，发挥后发优势，借鉴国外技术发展的经验，少走弯路，通过大量引进国外技术，消化吸收再创新来实现自有技术的开发。近年来已经取得了长足的进步，但原始创新能力不足，科技发展缺乏原动力，技术一直处于追赶地位，在技术更新较快的高端合成材料方面，还存在“卡脖子”现象。部分产业发展迅速，配套技术没有跟上，直接引进国外技术和产品，导致国内产业缺乏足够基础研究积累，难以实现进一步的创新和发展。如，汽车行业在中国发展起步较晚而产业发展迅速，主要依靠国外进口和国内合资生产，基本全部采用国外技术，导致国内技术发展较慢，配套的润滑油等相关技术和产品也没有发展起来，润滑油市场发展较快，而添加剂技术没有跟上，导致高端润滑油的配方和复合添加剂基本都掌握在国外公司手中。2.2高端仪器设备制造存短板，制约科研开发高端科研仪器的自主研制水平是一个国家自主创新能力的重要标志，而这部分依旧是中国的短板。国外技术封锁是一方面；另一方面中国多数仪器厂家主要生产方向是中低端仪器,大多数国产仪器公司规模太小，对研发尤其是对创新型研发的投入太少，基本在模仿国外产品。实验室不仅是技术创新的摇篮，也是新型高精尖设备应用的场所。“工欲善其事，必先利其器。”但中国高端科研仪器制造水平与国外差距较大，导致实验室的高端设备主要依靠国外引进，而真正的最新设备往往是买不来的，实验室设备落后于国外先进实验室，必然影响科技创新水平。以高压聚乙烯生产工艺为例，其压力高达300MPa以上，而国内目前难以有该压力下的实验设备生产，因此影响了其工艺技术的开发。