8月21—22日,由中国中化生产经营部、中国化工信息中心和沈阳化工研究院联合主办的“2025化工分离及过程强化技术会议”在沈阳顺利召开。本次大会以“技术赋能产业 创新引领发展”为主题,汇集了来自化工分离及过程强化领域的业界专家学者及企业代表,聚焦核心技术,链接产、学、研、用,进行了深入探讨。
近年来,我国化工分离与过程强化技术呈现“应用引领、基础突破”的发展态势,在若干细分领域已形成全球影响力。中国化工信息中心党委书记、总经理刘韬在致辞中指出,全球目前正经历新一轮科技革命和产业变革,化工领域的竞争焦点已从规模扩张逐渐转向对技术制高点的争夺,而分离与过程强化技术作为这场激烈竞争的战略要冲,在资源高效利用、节能减排等方面意义重大,是提升化工产品竞争力的核心要素,是推动化工行业可持续发展的核心动力,其重要性愈发凸显。同时,我国化工产业既面临实现“双碳”目标的重大挑战,又肩负突破受限技术的历史使命。在化工的新兴领域,例如芯片制造所需的超高纯度电子化学品,新能源领域的氢燃料提纯,也都对分离技术提出了更高精度和更高能效的严苛要求。同时,工业化放大的工程壁垒、复杂体系适配等挑战和难题也依然存在。
共谋“十五五”高质量发展
2024年,我国化工新材料产能约7000万吨/年,产量约4250万吨,产值历史上第一次突破万亿,成为产业新赛道,正在改变世界化工高技术领域的竞争格局。“十四五”前四年,石化行业总产值增加超过47%,今年上半年利润相比高点下降38%。表明中国石化产业进入动能转换,产业升级,开辟新赛道的新阶段。
中国石油和化学工业联合会副会长兼秘书长赵俊贵指出,化工新材料仍是我国化学工业的最大短板,有的已成为制约我国战略性新兴产业发展的瓶颈,推动石化工业从原料型向材料型精细化转变,大力发展化工新材料是“十五五”的主要任务之一。“十五五”期间新经济、新业态、新生活、新质生产力,正在为化工新材料工业提供广阔的市场空间。首先是消费升级,人民高品质消费需求,拉动了包装、医药、食品用化学品的快速增长。其次是产业升级,新能源、航空航天、电子信息等战略性新兴产业的快速发展,拉动化工新材料和高端专用化学品的快速增长。再次是社会现代化发展必将拉动教育、卫生、文化、养老、公共安全、生态环境等领域化工新材料的快速发展。未来制造、未来信息、未来材料等未来产业必将开辟越来越多的化工新材料赛道。
化工新材料的研发、降本、提质升级离不开高效的分离和过程强化技术。各类新兴产业所需的化工新材料往往具有“成分复杂、纯度要求极致、热敏/易氧化”等特点,传统分离技术难以满足要求。“十五五”期间新经济等带来的化工新材料需求,本质上是对“更高效率、更高纯度、更绿色、更适配复杂体系”的化工工艺技术的需求。
落实安全边界,促进本质安全
国家应急管理部重点实验室主任、沈阳化工研究院首席科学家程春生认为,化工过程安全技术开发应用,填补了能量转化与传递技术与数据缺失,架起工艺向工程转化的桥梁,形成关键要素重新组合,驱动了化工产业向高端化、智慧化、绿色化转型升级。对于精细化工而言,提高精细化率是国家战略,发展精细化工也是全球化的战略发展方向。因此,工艺、安全与工程协同创新,突破了精细化工风险高、动力学研究不充分、工程放大和过程强化难等技术瓶颈,助力新质生产力快速发展。过程安全技术开发应用,为化学品储存、运输、生产,以及预警和应急处置提供相关参数,从而落实安全边界,促进本质安全绿色增长。
新技术赋能产业发展
北京化工大学教授、北京化工大学传质与分离工程研究中心主任李群生表示,高端化学品和电子化学品是目前最具活力的发展方向之一。高端化学品和电子化学品制备过程中,物料在与塔设备、罐设备等接触时易被污染,从而影响化学品的纯度,当前迫切需要解决化学品二次污染的问题。例如,李群生团队发明了“高强贴附”特殊材料真空衬里技术,可显著降低渗入的杂质,实现了最高级别的G5级湿电子化学品生产。此外,李群生还强调了节能减排及绿色化生产的重要性。精馏是化工分离的能耗主要来源,要优化整个精馏系统的热量、塔端组成等诸多参数,确定最优进料位置、回流比等工艺条件,从而实现精馏塔的优化与节能。
针对面临的挑战,高端化学品制造呼唤新的发展模式。高端化学品绝大多数通过间歇搅拌反应生产,创新难度大、放大困难、设备体积大、相对粗放、能耗高、效率低、环境和安全问题突出。清华大学化学工程系党委书记吕阳成介绍了微化工技术的几大特点:特点一,通过微尺度强化传递,改变反应表观速率,提高反应选择性和产物收率,并且提供安全可控的反应环境;特点二,具有在微小时空尺度上调控复杂多相体系结构的能力,是连续可控制备单分散微米颗粒产品的新方法;特点三,采用连续流动合成方式,避免反应釜放大效应,是纳米材料、聚合物产品规模化准确可控制备的潜在方法;特点四,以“数量放大”为核心的放大模式使微化工设备放大效应大幅减小,具有将实验室成果快速转化为生产力的潜力;特点五,基于模块化方法构建微化工系统具有单元组合灵活、流程构建快速、产量和产品牌号柔性等特点,符合高端化学品对快速柔性生产的要求 。吕阳成表示,微化工技术能够助力化工产业绿色高质量发展,提高传统产业的安全性和效率,生产精细、高值化的化工产品,实现更加清洁和灵活的制造过程,促进化学和化工的融合发展。作为化工过程强化和产品创新的新平台,微化工技术将有力地推动化工产业向着绿色、安全、高效的方向迈进。
中北大学原校长、中国化工学会化工过程强化专业委员会常务副主任刘有智介绍道,超重力技术有开车停车快、气象阻力小、设备体积小、自清洗防堵等特点。未来,化工过程强化技术的将呈现“三化”特征:第一,极致高效化,设备微型化与能耗降低同步实现,支撑化工行业能效提升50%以上;第二,深度绿色化,与生物技术、碳捕集、利用与封存(CCUS)融合,助力全行业碳减排30%~40%;第三,智能泛在化: AI+数字孪生覆盖研发到生产全链条,推动个性化化学品定制成为可能。
沈阳化工研究院党委书记、院长胥维昌指出,当前行业发展面临低端内卷、高端受限的问题。目前,新能源汽车、光伏、储能等行业成为“内卷”重灾区。微化工技术相对于传统化工装置,凭借其高效的传质传热效率,以及与智能化技术的便捷结合,显著提升了生产效率,推动实现节能减排与安全生产。但当前微化工技术仍然存在工艺-设备不匹配、研发-应用体系不连贯等问题。针对上述问题,沈阳院构建了从设备与工艺同步开发到放大、产业转化的全链条技术开发能力,能够根据实际需求迅速开展全过程研发工作,有效提高成果转化效率和质量。利用配分碰撞流技术、动态碰撞混合技术,自主设计制造新型微通道混合器,解决多相体系物料快速混合传质传热难题,突破液-固体系混合容易堵塞的难题。
沈阳化工研究院化工过程技术研究所副所长刘东总结了微化工技术的特点和发展历程,对我国目前微化工技术从工艺开发到生产应用所存在的现实问题,以及成功开发的微化工工艺技术进行了介绍,分析了微化工技术走向大规模工业应用面临的挑战,对未来发展方向进行了展望。
AI技术提升效率
胥维昌还介绍了AI技术在研发及生产中的应用。当前,智能化已成为化工行业转型升级的重要驱动力,企业通过AI技术赋能,加速推动研发及生产范式的全面变革。但由于化学反应的复杂性,在实际应用中存在复杂反应机理建模困难、放大生产具有不确定性、实时监测时效性不足等问题,制约了AI技术在化工行业更多场景中的应用。对此,应以数据挖掘为核心针对聚合反应等细分场景,开发融合化学工程机理的混合AI模型,提升预测精度与可解释性。构建覆盖研发-生产-运维的数字孪生平台,实现从分子设计到工厂运营的闭环优化,降低试错成本。部署轻量化AI模型至工业边缘设备,实现毫秒级工艺参数调整,突破DCS延迟限制。
华东理工大学教授漆志文围绕溶剂介质强化分离和反应目标,介绍了基于机器学习的溶剂性质预测基本框架和模型,列举了有机溶剂和离子液体的单性质和多性质预测案例;在预测结果基础上,提出了针对吸收、萃取、萃取精馏、共沸精馏及反应过程的溶剂筛选策略和典型应用。
本次会议还邀请了天津大学化工学院讲席教授、精馏技术国家工程研究中心主任李鑫钢,浙江工业大学教授计建炳,天津大学化工学院讲席教授张金利和中国中化西南化工研究设计院变压吸附所副总工程师管英富等专家和学者就相关化工分离和过程强化技术的研发及产业化应用进行了相关分享。