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工业催化:不该被忽视的创新制高点——前沿催化技术展望(上)

2022-01-03 01:23:03 | 作者:乐虎国际电子游戏平台

  编者按 12月14~15日,重质油国家重点实验室成立30周年学术研讨会暨2019精细化工催化联盟年会在北京召开。多位院士和科院院所围绕炼油、新材料及催化相关领域的最新科研成果及推动产业化应用的思路进行了交流。本版从今日起推出《前沿催化技术展望》系列报道,对其中部分代表性内容进行解读,以飨读者。

  以催化材料、高效催化剂为核心的先进催化技术,早已成为世界各国特别是跨国公司竞相研究的重点领域和抢占的科技制高点。但国内对催化领域的关注还不够,石油和化工企业要想在国际竞争中争得主动,工业催化必须尽快迎头赶上。12月14~15日,隆冬的北京,中国科学院院士何鸣元、段雪、张涛、徐春明、李亚栋,以及中国工程院院士欧阳平凯等众多科技界大咖在中国石油大学(北京)发出了一致的呼声。

  “它是化学的灵魂、化工的发动机、化学化工永恒的主题、也是衡量一个国家科技水平的标志。”谈及催化,李亚栋院士用这样4个短语对催化的重要作用进行了概括。

  “催化技术是化学工业最重要的关键技术之一,60%的化学品、90%的化工工艺过程与催化有着密切关系,可以说化工行业创新的核心工作之一就是催化领域的创新。”中国石油和化学工业联合会副秘书长兼科技与装备部主任、工业催化产业技术创新战略联盟理事长胡迁林表示,一种新型催化工艺或是催化剂的诞生,往往会引起革命性的工艺变革,产生巨大的社会和经济效益。中国煤化工之所以能在2000年后异军突起,一批技术水平达到国际领先水平,主要就是得益于技术的突破。而DMTO、煤制油、煤制乙二醇等重大技术突破中,没有一个离得开催化体系的突破。跨国企业也将催化技术作为抢占科技制高点的独门武器,比如,陶氏化学、埃克森美孚等公司凭借茂金属催化剂,让通用塑料一下子“身价百倍”。

  “各界对催化的关注也较弱,‘十三五’规划中,催化是石化基础材料里面一个子课题的一个方向。中石化的‘十条龙’项目里面也未将精细化工催化作为重点。在国家规划的能源领域前沿技术、重大技术中,与能源技术关系十分密切的催化体系占比也非常低。这是应该引起重视和改变的。”何鸣元院士说。

  而正在编制的《国家中长期科技发展规划(2021~2035)》中,圈定了50多个战略研究方向,包括科技部牵头并参与的七大板块30多个专题,以及科研院校承担的20个社会招标课题。但在内部征求意见稿中,作为国民经济支柱产业,“化学”出现的次数不超过2次,“化工”和“催化”更是不见身影。

  在省一级科技规划的层面上,“催化”也并未得到重视。上海正在建设的国家科技创新中心、江苏的科技指南等省级规划中,也都遍寻不到“催化”的字眼。

  近年来我国催化技术的基础研究工作已得到较快发展,在催化剂的表征、催化机理的研究等方面更是达到了国际先进水平,在石油炼制、石油化工和生物化工等领域的催化技术上也取得了一大批重大技术突破。相关催化剂的工业化生产也已初具规模,形成了相对独立的产业,基本满足了我国化工生产的需求。

  “但总体来看,我国工业催化与发达国家相比,还存在着较大差距。特别是由于资金缺乏、工程转化薄弱以及风险分担体制机制不健全等原因,催化剂的产业化和工业应用还比较薄弱,在关键催化材料制备技术、催化材料的质量稳定性等方面都还存在短板,许多先进材料和高性能催化剂技术被跨国公司长期垄断,制约了我国化学工业的发展,有的甚至变成‘卡脖子’技术。”胡迁林说道。

  “现在,面向传统化工的创新不足,大家都在关心新材料、电子化学品这些‘风口’。其实真正体量大、急需提升的还是传统化工。”南京工业大学校长乔旭提出,破解化工行业自身困局的一个关键加速因子就是催化技术。比如在安全方面,如果能进一步提升催化体系的性能,那么反应条件也就没有那么苛刻了;用新的催化方法、新的工艺,也能解决环境问题。

  “国内催化领域的研究多集中在石油化工、煤化工领域,对精细化工的催化研究重视还不够。”段雪院士表示。与之相对应的是2018年的精细化率中国约为48%,美国、欧盟及日本等发达经济体达到或超过70%,瑞士更是高达95%。精细化工率作为衡量一个国家/地区化工发展水平的重要指标,差距明显。

  “工业催化重要的是‘工业’。”“学术界和工业界真正坐到一起,才能尽快补上催化技术的短板。”“未来十年竞争的焦点是技术造富,技术造富的核心是必须把原创技术与产业相结合。对化工行业来说,关键词就是两个——工业催化、产业技术。”段雪院士、何鸣元院士、徐春明院士都不约而同地表达了同样的观点——通过提升“催化”能力,进而提高化工行业的整体竞争力,成果转化、工业化应用是要务。

  “高校因评价体系问题导致写论文的居多、干工业化项目的少。怎么才能吸引更多的人来关注国家的需求?与‘论文导向’争人才,还需要做大量的工作。”段雪院士表示。

  “值得欣慰的是,很多老师已经意识到了这一点,主动在做。希望可以在联盟的带领下,集聚全国的催化力量,体现国家的需求,满足当前的急需,围绕几个最关键的大领域,对关键核心技术一起组织攻关。”浙江工业大学校长李小年说。

  “打通政产学研用各个环节,让进行创新的人有参与感和成就感,就有很大潜力可挖。”张涛院士勉励道。

  这在联盟也已有成功经验。比如,中科院大连化物所与延长石油等多家单位紧密合作,开展的10万吨/年煤经合成气制乙醇工业示范、2000吨/年邻二甲苯液相氧化—酯化装置工业试验、合成气制高碳醇万吨级评价试验等一批中试和产业化创新项目,都已经实施。

  近日,中国科学院上海高等研究院工程科学团队在3D打印技术制备车载甲醇重整制氢催化剂研究中取得进展,有望推动甲醇重整制氢技术在车载燃料电池等领域的发展。

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