当今世界，科技发展日新月异。随着信息技术、新能源、新材料、生物技术等高新技术向各领域加速渗透、深度融合，引发以智能、融合、绿色为特征的产业变革。新一轮科技革命和产业革命正在萌发。为了准确把握科技发展的方向和重点，以掌握竞争发展的主动权，世界主要国家正在大力推进中长期科技战略规划和科技计划。

在此大背景下，中国工程院开展了《工程科技2035发展战略研究》重大战略咨询项目，以期为政府制定中长期科技战略规划和科技计划，准确把握发展方向和重点提供咨询和支撑。《石化工程科技2035发展战略研究》是中国工程院《工程科技2035发展战略研究》重大战略咨询的子课题，该课题在研究面向2035年的世界石化工程科技发展趋势，深入分析我国经济社会发展对石化工程科技需求的基础上，提出了我国石化工程科技的发展战略思路和目标、重点任务与发展路径以及对策建议。

2.1  面向2035年世界石化工业发展趋势

（1）世界能源结构中化石能源占比下降

2016年全球能源消费132.8亿吨油当量，未来20年世界能源消费继续保持增长，石油消费比重将持续下降。预计到2035年，全球能源消费将由2015年的131.5亿吨油当量增至174.5亿吨油当量，年均增长1.4%。其中，石油消费由43.3亿吨增至50.4亿吨，年均增长0.8%。

2015-2035年，世界能源结构将发生显著变化，化石能源比重由86.0%下降到80.4%；非化石能源比重由14.0%上升到19.6%；化石能源中，石油消费比重由32.9%下降到28.7%。

图1 世界一次能源消费预测

（2）原油劣质化趋势明显，重质原油、高硫原油产量增加

全球原油平均品质趋于劣质化。根据哈特能源咨询公司的预测:

图2 2012-2035年全球原油品质变化趋势

（3）化工原料多元化发展趋势明显

过去20多年，石脑油在乙烯原料构成中一直超过50%。近年来，随着北美页岩油气的蓬勃发展和中国煤化工技术的突破，轻烃和煤在乙烯原料构成中占比逐渐增长。

预计到2025年，乙烯原料构成中，石脑油和乙烷比例基本持平，约为38%左右；煤在原料中的占比将由目前不到1%升到近5%，乙烷、丙烷将实现跨洲贸易，化工原料多元化趋势明显。

（4）产业规模不断扩大，产品需求将继续增长

世界石化工业规模不断扩大。预计到2035年，世界炼油能力将由2016年的48.77亿吨增至57.46亿吨，而乙烯能力也将由1.638亿吨增至2.73亿吨。

（5）调整产业结构，不断提升产品质量

调整炼油装置结构，推进油品进一步清洁化。为满足油品质量升级的要求，加氢能力显著提升。2000-2015年，世界炼油能力年均增长率为0.93%，而加氢裂化和加氢处理的年均增速分别高达5.1%和3.1%。预计2015-2035年，世界炼油能力年均增长1.1%，加氢裂化和加氢处理能力年均增速将分别达2.9%和1.6%。

调整石化原料和产品结构，提升经济效益。一是世界乙烯原料轻质化、多元化趋势明显，预计2020年世界乙烯轻烃原料比例将由2000年39%增至49%，进一步降低原料成本，提高竞争力。二是产品结构优化调整，通用产品向高性能化发展，不断增加高性能、高附加值和专用化学品生产。

（6）替代能源发展迅速，石油仍是交通运输的主导能源

未来20年全球机动车数量将从目前的12亿辆增至2035年的24亿辆，机动车燃油经济性有望加速提升，虽然机动车数量增加一倍以上，但交通能源需求仅增长约30%。

石油仍是交通运输的主导能源。2015年石油占交通运输燃料的94%左右，电力、天然气和生物燃料合计仅占交通运输燃料的6%左右。预计到2035年，石油在交通运输燃料中的占比仍高达约90%，石油仍将在交通运输燃料中占据主导地位。

（7）信息技术广泛应用，石化生产方式发生变革

未来信息技术将使石化工业发生三方面变化：

一是实现全流程集成和协同运行，不断提高能源和资源利用率。

二是通过信息化平台参与协作，促进企业由内部供应链优化向全产业供应链协同转变。

三是建立新一代的产销研一体化服务平台，促进石化企业由生产型企业向生产服务型企业转变，进一步提升竞争力。

（8）更加重视循环经济理念，绿色低碳引领未来发展

一是不断增加绿色低碳能源生产和使用。

二是不断强化生产过程清洁化、绿色化。

三是不断增产绿色石化产品。

四是不断加强循环经济发展。

以减量化为核心，以再利用和资源化为重要内容，积极构建石化工业发展新模式。

2.2  2035年世界石化工程科技发展趋势

（1）高效炼油石化技术将实现应用

1） 重质、劣质原油生产更加清洁化的液体燃料技术不断进步。面向2035，液体燃料品质要求更加清洁化，而原油总体呈现重质化和劣质化趋势。这将推动劣质、重质原油高效转化技术不断进步，浆态床渣油加氢裂化技术在完成工业示范后将推广应用。

2） 有竞争力的油化结合技术更受重视。以降低生产成本、降低能耗、提高经济效益为目标，低碳烷烃氧化脱氢、石脑油或重油催化裂解生产C2、C3、C4烯烃等高价烯烃生产技术，石脑油催化重整、芳烃转化与分离的高效催化剂及工艺，合理利用炼化装置副产物生产有机化工原料技术等研究活跃。

3） 基于分子水平的炼油技术平台不断完善。从分子水平研究石油的转化规律，开发更高效催化剂和生产工艺，实现对石油烃类分子的定向转化，开发高选择性精细炼制技术，实现对石油资源的最有效利用，并推动石油炼制技术向本质绿色低碳方向发展。

（2）绿色低碳生产技术和装备将普遍应用

采用本质绿色低碳的工艺和装备，实现炼化技术从末端治理向源头消减、过程控制和末端治理全过程控制的转变；开发新型高效催化材料，促进炼油反应过程的本质节能、环保。不断提升催化剂的选择性和活性、优化原材料、创新反应设备、开发反应与反应产物分离及精制耦合新技术，化工生产将更加绿色。

（3）原料多元化技术将快速发展，甲烷直接制乙烯技术将带来深远影响

甲烷一步法生产乙烯可能对传统乙烯工业带来革命性影响。美国Siluria技术公司开发出一种可商业化应用的甲烷氧化偶联直接制烯烃（OCM）纳米线催化剂，并在美国德州建设了1吨/天的甲烷直接生产乙烯的验证装置，已成功运转一段时间。

大连化物所成功实现了甲烷在无氧条件下选择活性，一步高效生产乙烯、芳烃和氢气等产品。中国石化北京化工研究院、中科院兰州化物所也正在开展甲烷直接制烯烃技术研究，并取得较大进展。

甲烷高效转化制乙烯技术一旦实现工业化生产，将对传统乙烯工业带来重大影响。

（4）高端石化产品技术方兴未艾

调整油品产品结构，重点是提高高档润滑油/脂、高档溶剂油、功能性石蜡等高附加值产品比例，特别是生产节能高效的润滑油脂和添加剂。有前景的新型基础油和添加剂包括纳米润滑油及添加剂、离子液体润滑剂、石墨烯类润滑油等，并通过分子设计加快添加剂创新。

石化新材料将根据新型电子电器、交通运输、医疗、农业、航天等行业的需求，开发并生产适用的功能化产品，通过研究功能与分子结构的关系，进行分子设计，实现单体生产、催化剂、反应工艺与工程、加工应用技术的综合集成。

（5）信息技术与石化工业深度融合

物联网、大数据、云计算、智能机器人、在线监测分析仪器等、过程模拟及在线优化技术广泛应用于石化生产过程，石化生产进入数字化、网络化、智能化发展阶段，逐步实现物质流、能量流、信息流、资金流的集成优化，支持资源、资金的高效利用，过程低排放、低污染，提高企业的管理水平、市场应变能力和竞争能力。

（6）本质安全生产技术将快速发展

基于风险管理的设备可靠性在线检测技术、过程危险因素高灵敏度检测、自动报警、智能紧急停车以及自动化修复等技术得到快速发展，进一步为石化生产的本质安全提供保证。2035年，针对目前难以检测的极微量的可燃、有毒、易爆等气体的快速分析仪将应用于众多的石化领域，基于机器人的自修复技术将完成泄露点的修补等等。

3.1  我国石化工业发展趋势

（1）我国能源消费结构将发生根本性变化

随着经济发展方式转变和能源效率不断提高，未来能源消费增速将不断下降。预计到2035年，我国能源需求为56.7亿吨标准煤，比2016年消费总量的43.6亿吨标准煤增长约30%。化石能源的比重将下降到76.5%，煤炭的比重由2015年的65.1%降至45.7%，石油的比重由17.3%降至16.3%，天然气比重由6.0%提高到14.5%，非化石能源的比重由11.6%提高到23.5%。

（2）化工原料多元化趋势仍将继续

2015年我国乙烯产能2121万吨/年，其中石脑油路线生产乙烯产能占86%，催化裂解（CPP/DCC）生产乙烯产能占1.90%，甲醇（煤）制烯烃MTO路线生产乙烯产能约占13.7%。2017年我国乙烯产能2456万吨/年。

预计2020年，我国乙烯产能将达2900万吨/年，煤（甲醇）制烯烃份额将达23.3%左右, 石脑油制乙烯产能约占75%左右，传统石脑油制乙烯仍占主要份额，但比重下降。

预计到2035年，乙烯生产能力将达4300万吨/年，当量消费5850万吨，供需缺口将达到1750万吨左右。受环保政策的影响，预计未来煤（甲醇）制烯烃项目将大幅减少，正在试验验证的甲烷直接制乙烯技术正酝酿突破。

（3）成品油及石化产品需求明显放缓

2009年以后中国经济进入换挡期。受产业结构调整，经济增速放缓，商用车需求下滑，柴油消费增速大幅放缓，加之各种石油替代产品的发展，我国成品油消费增速明显放缓，2010-2015年年均增长4.9%。2017年我国成品油产量3.58亿吨，增长3%。

预计未来20年，随着产业结构调整、资源环境制约，加之国内外主要机构预测中国人口数量将在2020-2025年之间达到峰值，将使中国GDP增速逐步放缓。在经济增速放缓的同时，替代燃料又迅速发展，预计成品油消费将进入中低速增长阶段，2025年左右会进入平台期。国内成品油需求预测见表1。

  表1 国内成品油需求预测（万吨）

随着城镇化的发展和全面建设小康社会的实现，我国石化产业仍有持续发展空间。2000-2035年我国主要石化产品需求增长情况见表2：

表2 2000-2035年主要石化产品供需情况（万吨，万吨/年）

（4）产能过剩态势比较严重

1） 经过60多年的发展，目前我国炼油产能约7.8亿吨/年，2017年实际加工量5.68亿吨，产能利用率仅72.8%，远低于全球炼油企业83%的平均开工率。

综合考虑未来国内经济增长、汽车保有量、天然气及电动汽车替代等多种因素影响，预计2020年国内成品油需求量为3.7亿吨，按照65%的成品油收率和83%的开工率计算，届时合理配置的炼油能力约为7亿吨/年。但当前民营企业发展炼油产业的势头迅猛，预计2020年全国炼油能力将超过9亿吨/年，炼油能力过剩局面将进一步加剧。

2） 主要石化产品生产能力状况

2015年我国主要化工产品七成以上平均开工率低于80%，呈现产能过剩态势。

预计未来，随着在建项目陆续投产，下游消费因国内经济减速以及出口竞争力下降，国内过剩产能仍将无法有效消化。加之美国2018年前后1000余万吨乙烯产能投产，部分低成本乙烯、丙烯衍生物将流入亚洲市场，将对国内市场进一步造成过剩压力。

（5）石化产品质量将持续升级

为减轻汽车尾气污染，国家正在加快油品质量升级步伐。2017年1月起，全国供应国V标准车用汽柴油；2017年7月和2018年1月，全国范围内供应国Ⅳ、国V标准的普通柴油。计划于2019年在全国实施国VI汽柴油质量标准，北京于2017年开始实施国VI汽柴油质量标准。

随着工业化、城镇化的不断发展，市场对石化产品的品质要求逐步提升。功能化、高性能、节能环保型新材料和新型精细化工产品将成为石化产品发展的方向和热点。

（6）交通运输替代能源继续保持较快发展势头

预计到2035年，生物燃料、天然气和电动汽车将替代汽柴油消费约6300万吨，如果进一步考虑煤制油可能带来1000万吨替代量，届时汽柴油替代量可达7300万吨。

（7）环保法规越来越严格

为了保护环境，国家相继出台了一系列新的环保法规，对炼油和石化工业发布了新的排放标准，大幅提升了排放限值。2015年4月正式发布了《石油炼制工业污染物排放标准》（GB31570-2015），《石油化学工业污染物排放标准》（GB31571-2015）,新标准对于炼化企业的污染物排放提出了更高要求。越来越严格的环保法规将给石化产业发展带来巨大压力。

3.2  对石化工程科技发展的重大战略需求

4.  我国石化工程科技的发展战略思路与目标

4.1  发展思路

以“创新驱动、两化融合、重点突破、绿色低碳”为指导方针，加强石化工程科技的创新发展，集中力量在关键领域实现重点突破和跨越式发展，大力推进清洁生产，努力建设资源节约和环境友好型石化产业，努力促进信息化与石化产业的深度融合，实现我国石化产业的绿色低碳发展，进一步增强石化产业的整体竞争力，推动我国发展成为石化强国。

4.2  战略目标

2025年目标:建成世界一流、具有中国特色的石化工程科技创新体系，突破一批具有国际领先水平的石化工程核心技术和专项技术，石化技术总体达到世界先进水平。智能工厂试点完成，具备全面推广条件。

2035年目标:全面建成以创新引领、智能高效、绿色低碳为核心的石化工程科技创新体系，支撑我国石化强国建设。自主创新能力大幅度提升，炼化成套技术、劣质渣油高效转化等核心关键技术达到世界领先水平，科技支撑和创新引领作用得到充分发挥。

5.我国石化工程科技2035年重点任务

5.1  需突破的关键核心技术

（1）劣质原油和渣油、重油加工技术

包括原油在线调和技术、渣油加氢高效转化技术、渣油转化组合技术、催化裂化增产优质汽油技术、化石能源制氢新技术。

（2）清洁油品生产技术

包括焦化及催化柴油高效改质技术、大幅度增产航煤技术、优质汽柴油组分生产技术。

（3）油化结合技术

包括生产化工原料的炼油技术、乙烯副产的高乙苯含量二甲苯高效异构化生产对二甲苯技术、炼厂干气和液化气高值化利用技术等。

（4）高性能润滑油/脂、功能性石蜡等高附加值石油产品生产技术

包括高档润滑油基础油生产技术、润滑油/脂产品配方和添加剂新技术、特种油脂生产技术、润滑油新产品技术、功能性石蜡等其它新产品生产技术。

（5）低碳烯烃生产技术

为提高石脑油裂解制烯烃的竞争力，开发新一代裂解炉管在线清焦和在线涂层技术，裂解炉实现5年以上长周期运行；高效膜分离、吸附分离与深冷分离耦合的低能耗乙烯回收技术；裂解副产碳四组分聚合分离技术；乙烷氧化脱氢制乙烯、丙烷氨氧化制丙烯腈等烷烃活化技术获得突破，建成工业示范装置。

（6）增产芳烃技术

包括催化重整多产芳烃技术、重质芳烃高效轻质化新技术、苯/甲苯和甲醇甲基化高选择性制对二甲苯等技术。

（7）聚烯烃可控聚合及先进加工技术

包括单活性中心催化剂生产关键技术、结构可精确控制的烯烃共聚合和接枝聚合技术、合成树脂取向加工技术等。

（8）生物基工程塑料生产技术

包括具有生物基特征的聚酰胺10T、聚酰胺9T等高性能的生物基工程塑料生产技术等。

（9）绿色轮胎用橡胶生产技术

包括溶聚丁苯橡胶、高顺式聚丁二烯橡胶等高性能橡胶生产技术，完成纳米橡胶填充改性技术的产业化，开发溴化丁基橡胶生产新工艺，以及废旧轮胎制备精细胶粉的回收利用技术等。

（10）纤维高性能化及功能化技术

包括高强高模碳纤维、低成本碳纤维、抗菌纤维、抗静电纤维、光致变色纤维等，进一步提升聚乙烯纤维、芳纶、聚酰亚胺纤维等特种高性能纤维的技术水平。

（11）高性能功能高分子材料

包括长寿命抗菌材料、高隔氧隔水食品包装材料、阻燃无毒新型外墙保温材料、高性能润滑油脂用助剂等技术。

（12）石化工程技术

包括适应装置大型化工程技术、高效反应工程和过程强化技术、以膜分离技术为代表的高效精细分离工程技术等。

（13）节能减排技术

包括炼化节能新技术，催化裂化本质减排技术，“三废”处理新技术，CO2捕集、封存和资源化利用技术等。

5.2  需开展的基础研究的主要技术领域

要围绕以下技术领域凝练科学问题，开展基础研究：

5.3  需实施的石化重大工程

（1）智能石化厂工程

2025年，完成“数字化石化厂”示范，包括三维数字化工厂建设、数字化生产运营、数字化移动巡检等；2035年，物联网技术、云计算技术、工业无线技术、智能传感器技术、机器视觉技术、在线优化技术等在石化厂广泛应用，结合商务智能等信息技术，数字化、智能化贯穿整个石化厂从设计、建设、生产运维、经营管理，直至新产品开发全过程。

（2）甲烷制乙烯工程

包括甲烷制乙烯催化剂工业化制备、专用反应器开发、分离精制工艺及工程放大技术，流程集成及大型工业化装置建设。

（3）聚合分离及高性能聚合物工程

聚合分离技术即采用高效的聚合体系，将烷烯烃混合物中的端烯烃进行聚合，未聚合物料以混合烷烃为主，可作为优质的乙烯原料，降低乙烯原料成本；高性能聚合工程，包括基于性能要求的聚合物分子结构设计、单体生产技术、聚合催化剂及工艺、反应器及生产流程开发，加工应用技术与装备开发，实现上述技术的综合集成，形成多种聚合物的商业化生产。

（4）农业设施专用高分子材料工程

包括制备长寿命、防雾滴、选择性透光棚膜及可降解地膜的高分子材料生产技术开发及加工技术与装备开发，实现大面积推广应用。

5.4  需开展的重大工程科技专项

（1）生物质利用技术

包括大型纤维素乙醇生产技术与专用设备开发、城市有机垃圾生产生物燃气技术与专用设备开发、以微藻为原料的生物炼制技术开发、生物基化学品生产技术开发、生物基材料生产及加工应用技术开发，实现纤维素乙醇、生物基化学品、生物基材料的推广应用。

（2）新型制氢与储氢技术

包括开发低成本电解水制氢技术、生物催化制氢技术、光催化制氢技术等制氢技术，开发多孔材料储氢、芳香烃化学储氢等储氢技术，实现上述制氢储氢技术的应用，支持国家发展氢燃料电池的战略目标。

（3）石化产业“两化”融合技术

包括开发过程物质流、能量流综合优化技术，流程模拟和在线优化技术，原料与产品性能的在线检测调控技术，设备可靠性在线检测及预警技术，生产过程安全性预警及自动紧急停车技术等，支持石化智能工厂的建设。

（4）废旧高分子材料低成本、高附加值回用技术

包括开发基于“力化学”的废弃高分子材料回收利用技术，开发热固性高分子材料、高分子复合材料、废弃轮胎橡胶、交联高分子材料和高分子发泡材料等难回收利用的高分子材料制备高性能复合粉末材料的工业化技术，并进行复合粉末材料的应用研究。

6.对策建议

6.1  持续完善以石化企业为主体的科技创新体系，构建合理享受创新成果的知识产权保护制度，深化产学研用协同创新机制，推进创新联盟建设。

6.2  加强石化领域科技人才队伍建设，培育多层次人才队伍。持续加强人才成长通道建设，着力培养学科带头人，强化青年人才培养。积极搭建技能人才培养平台，强化在职技能人才的培训。营造鼓励创新、宽容失败的氛围，充分调动科技人员的积极性。

6.3  加大科技投入，提高科研装备水平。根据科研业务需要，加大对小试、中试等试验装置建设的支持力度，不断完善功能化高性能高分子材料加工应用等研究设施，持续推进“产学研用”紧密结合的协同创新。

6.4  制定支持石化产业创新发展的财税政策。从国家层面支持石化领域面向2035的关键核心技术开发，设立石化工程科技专项，提供科技经费支持，对重大工程的实施提供税收优惠。制定支持石化产业创新发展的财税政策，鼓励石化企业加大研发投入力度。

6.5  加强国际合作，鼓励创新主体“引进来”和“走出去”。重视高端智力引进，将我国石化产业建设成为高水平科技合作的重要基地。制定相关政策，支持国有企业到国外设立研究机构，收购国外专利技术或小型科技公司，努力建设中国石化工业国际化创新平台。

（设计院网整理，作者袁晴棠院士）