可降解材料制作的花朵

時(shí)隔一年半，2023中關(guān)村論壇展覽(科博會(huì))在5月26—5月30日舉行，可謂是眾望所歸。筆者走進(jìn)科博會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，與八方賓客共赴這場(chǎng)精彩的科技盛宴。展會(huì)上，具有綠色低碳特點(diǎn)的新材料、新技術(shù)、新能源等創(chuàng)新成果集中亮相，引領(lǐng)新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，彰顯中國(guó)創(chuàng)造的最新成就。

新材料

創(chuàng)新引領(lǐng)新賽道

新材料產(chǎn)業(yè)具有很強(qiáng)的基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性，是此次科博會(huì)的重要展示部分。多個(gè)展區(qū)展示了高性能纖維、新型顯示材料、生物可降解材料等關(guān)鍵戰(zhàn)略材料。

前沿科技與未來(lái)產(chǎn)業(yè)展是科博會(huì)的核心展區(qū)之一。智能制造與新材料板塊作為該展區(qū)的重要板塊，多種原創(chuàng)性、顛覆性前沿新材料在這里亮相。

北京石墨烯研究院帶來(lái)了一系列石墨烯材料制品。“風(fēng)機(jī)葉片附上石墨烯玻璃纖維后，通電可以迅速加熱到可控溫度，且熱轉(zhuǎn)化效率達(dá)到98%以上，既節(jié)省了電耗，又達(dá)到了快速除冰的目的。”北京石墨烯研究院相關(guān)負(fù)責(zé)人透露，采用該材料的風(fēng)電葉片樣機(jī)吊裝成功，未來(lái)該材料在風(fēng)電除冰等民用領(lǐng)域也將大放異彩。此外，研究院展出的烯碳/芳綸高強(qiáng)復(fù)合纖維是一類(lèi)具有高強(qiáng)度、高模量、抗沖擊性強(qiáng)、生命周期長(zhǎng)的高性能聚合物材料，可應(yīng)用于特種裝備制造；石墨烯薄膜年產(chǎn)能可達(dá)3萬(wàn)噸，可應(yīng)用于柔性顯示、電子器件、傳感器、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。

由中國(guó)建材凱盛科技集團(tuán)自主研發(fā)的厚度為30~70微米的柔性可折疊玻璃系列產(chǎn)品也在該板塊展出，彎折壽命突破100萬(wàn)次，可應(yīng)用于折疊手機(jī)/平板、卷軸電視、穿戴顯示、集成電路等多個(gè)領(lǐng)域。該集團(tuán)同步打造了“原片生產(chǎn)—精密加工—模組貼合”全制程、全國(guó)產(chǎn)化完整產(chǎn)業(yè)鏈，保障了我國(guó)柔性可折疊玻璃的產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈安全，引領(lǐng)了柔性顯示材料的創(chuàng)新發(fā)展。目前，該產(chǎn)品已開(kāi)始批量化交付，即將實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)超薄柔性可折疊玻璃在折疊手機(jī)及其他終端的應(yīng)用。

北京科技大學(xué)北京材料基因工程高精尖創(chuàng)新中心科技成果吸引了一大批參觀者駐足。據(jù)了解，該中心聚焦材料高通量、自動(dòng)化、智能化等先進(jìn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)與裝備的創(chuàng)新研究，自主研發(fā)了一系列材料先進(jìn)制備表征技術(shù)裝備，實(shí)現(xiàn)了新材料成分—工藝的高效篩選優(yōu)化與材料性能的快速評(píng)價(jià)。

走進(jìn)信息科技與智能制造展區(qū)，在中國(guó)石化展廳，好像踏上了一段“化生萬(wàn)物”奇妙之旅，深刻感受到一滴小小的石油是如何演變成為各類(lèi)化工產(chǎn)品，服務(wù)我們生活的方方面面。在“化生萬(wàn)物”多媒體景觀空間，擺放著具有“輕、固、美”特點(diǎn)，能耐800℃高溫，被稱(chēng)為“黑黃金”的“新材料之王”——碳纖維。2022年冬奧會(huì)火炬“飛揚(yáng)”就是用中國(guó)石化碳纖維編制而成。此外，在多媒體景觀空間，筆者還看到生物可降解材料制成的動(dòng)態(tài)花朵；干法單向拉伸鋰電池隔膜用聚丙烯；讓塑料包裝由“棉服”變“T恤”的雙向拉伸聚乙烯(BOPE)；扯不斷、割不破、泡不爛的超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯。

此外，屏幕上循環(huán)播放著中國(guó)石化自主研發(fā)的其他新材料：保障我們健康生活的抗菌聚丙烯樹(shù)脂；成為新能源電池與高端電工膜產(chǎn)業(yè)最優(yōu)選擇的高端高性能膜材料；填補(bǔ)國(guó)內(nèi)技術(shù)空白的高等規(guī)聚丁烯-1；助力高端醫(yī)用高分子材料國(guó)產(chǎn)化的醫(yī)用SEBS；符合高性能輪胎對(duì)安全、高速、節(jié)能要求的稀土順丁橡膠……

固碳技術(shù)

助力“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)

在科博會(huì)展區(qū)，眾多固碳新技術(shù)也紛紛亮相。

在綠色“雙碳”展區(qū)的中央展臺(tái)上，有一排小巧的模型，展示著圓球形的二氧化碳儲(chǔ)存罐、圓柱形的氫氣儲(chǔ)存罐等，通過(guò)發(fā)光的管線，連接到一個(gè)淀粉合成裝置上。據(jù)展臺(tái)負(fù)責(zé)人介紹，這里是二氧化碳人工合成淀粉的沙盤(pán)展示區(qū)。二氧化碳人工合成淀粉是中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所所長(zhǎng)馬延和團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)重要科研成果。馬延和在中關(guān)村論壇第二屆碳達(dá)峰碳中和科技論壇上表示：“在‘雙碳’目標(biāo)下，如果我們能把二氧化碳作為工業(yè)原料用起來(lái)，將為經(jīng)濟(jì)綠色可持續(xù)發(fā)展提供戰(zhàn)略支撐。以二氧化碳作為工業(yè)原料，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品、石化產(chǎn)品的生物合成，有著廣闊的發(fā)展前景。”

北京首鋼朗澤科技股份有限公司展示了工業(yè)尾氣生物固碳新技術(shù)。“通過(guò)我們自主研發(fā)的合成生物技術(shù)，可將含一氧化碳、二氧化碳的工業(yè)尾氣直接轉(zhuǎn)化為生物乙醇及微生物蛋白等高附加值產(chǎn)品，將無(wú)機(jī)碳和氮直接轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳和氮，實(shí)現(xiàn)工業(yè)體系重塑。”首鋼朗澤副總經(jīng)理晁偉介紹，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)二氧化碳零排放，對(duì)減少化石能源消耗，保障國(guó)家糧食安全、能源安全具有重要意義。

二氧化碳捕集利用與封存(CCUS)是應(yīng)對(duì)全球變化的關(guān)鍵之一，是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要路徑。多家大型能化央企在科博會(huì)上展現(xiàn)了其在CCUS方面取得的突破性成果。

走進(jìn)中國(guó)石化展廳，宣講員就向筆者介紹了中國(guó)石化在CCUS方面的進(jìn)展。目前，中國(guó)首個(gè)百萬(wàn)噸級(jí)CCUS項(xiàng)目齊魯石化—?jiǎng)倮吞锇偃f(wàn)噸級(jí)CCUS項(xiàng)目已投入運(yùn)行，每年可減排二氧化碳100萬(wàn)噸，相當(dāng)于植樹(shù)近900萬(wàn)棵、近60萬(wàn)輛經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)停開(kāi)一年。

從中國(guó)海油展廳了解到，我國(guó)首個(gè)海上二氧化碳封存示范工程項(xiàng)目在南海東部海域正式投用。據(jù)介紹，二氧化碳回注的地層具有“穹頂”式的地質(zhì)構(gòu)造，該地質(zhì)構(gòu)造類(lèi)似一個(gè)倒扣在地底下的“巨碗”，具有自然封閉性，能實(shí)現(xiàn)二氧化碳長(zhǎng)期穩(wěn)定封存。

中國(guó)石油展廳也展出了CCUS產(chǎn)業(yè)化成果。中國(guó)石油在理論技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、工業(yè)應(yīng)用等方面加速推進(jìn)CCUS全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，二氧化碳年注入能力達(dá)到100萬(wàn)噸，產(chǎn)油31萬(wàn)噸，累計(jì)埋存二氧化碳超過(guò)550萬(wàn)噸，已完成CCUS—EOR項(xiàng)目全產(chǎn)業(yè)鏈商業(yè)示范。

國(guó)家能源集團(tuán)首創(chuàng)了煤化工二氧化碳捕集與封存成套技術(shù)，建成世界首個(gè)煤化工10萬(wàn)噸級(jí)二氧化碳捕集與封存工程，在陜西神木錦界電廠建成目前國(guó)內(nèi)最大規(guī)模的15萬(wàn)噸/年燃燒后二氧化碳捕集示范裝置。

工藝升級(jí)

推動(dòng)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展

越來(lái)越多化工工藝的研究推廣和落地應(yīng)用，正在推動(dòng)著相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和轉(zhuǎn)型升級(jí)。

在中國(guó)海油展區(qū)，甲烷化催化劑吸引了眾多觀眾的駐足。據(jù)該展區(qū)相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，甲烷化催化劑是煤制天然氣工藝的核心和重要載體，對(duì)提高甲烷轉(zhuǎn)化效率至關(guān)重要。然而目前國(guó)內(nèi)甲烷化催化劑普遍依賴(lài)進(jìn)口。2013年，中國(guó)海油與西南院合作完成甲烷化催化劑中試放大研究。2022年7月，甲烷化催化劑成功應(yīng)用于新疆慶華13.75億立方米/年煤制氣項(xiàng)目，最大生產(chǎn)負(fù)荷達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)的110%，天然氣產(chǎn)品質(zhì)量合格，催化劑各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)值，打破了國(guó)外長(zhǎng)期對(duì)該產(chǎn)品的壟斷。

在新疆區(qū)域展廳，氣固相法合成氯化聚氯乙烯、合成氣制低碳醇、煤焦油全餾分加氫等多項(xiàng)工藝亮相。新疆天業(yè)聚氯乙烯上下游一體化新材料項(xiàng)目系列產(chǎn)品的研發(fā)與推廣應(yīng)用，有效提升了國(guó)內(nèi)聚氯乙烯專(zhuān)用樹(shù)脂產(chǎn)品的性能。新疆天業(yè)合成氣制低碳醇技術(shù)是現(xiàn)代煤化工重大創(chuàng)新技術(shù)組合，他們先后攻克了合成氣制乙二醇核心催化劑國(guó)產(chǎn)化、核心反應(yīng)器大型化、甲醇低溫合成等關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)推動(dòng)煤炭清潔高效利用及國(guó)家能源安全具有重要意義。新疆宣力環(huán)保能源股份有限公司采用中低溫煤焦油全餾分加氫成套工藝對(duì)危廢煤焦油進(jìn)行改造和蘭炭尾氣提氫，實(shí)現(xiàn)了膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的完全轉(zhuǎn)化，突破了煤焦油原料精深加工利用的技術(shù)瓶頸，推動(dòng)了煤焦油加氫行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

在青海區(qū)域展廳，青海鹽湖工業(yè)股份有限公司天然氣裂解制乙炔引進(jìn)再創(chuàng)新及尾氣制30萬(wàn)噸/年合成氨技術(shù)集成引起了觀眾的興趣。項(xiàng)目針對(duì)天然氣裂解制乙炔裝置出現(xiàn)的制約生產(chǎn)問(wèn)題，從工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、操作方法等方面進(jìn)行研究，對(duì)工藝管道、設(shè)備等進(jìn)行了一系列改造，使裝置運(yùn)行維護(hù)和生產(chǎn)成本費(fèi)用大幅降低;對(duì)合成氨工藝進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化和集成，將天然氣裂解的乙炔產(chǎn)品用于平衡氧化鉀深加工產(chǎn)生的氯氣，進(jìn)而生產(chǎn)聚氯乙烯，副產(chǎn)尾氣制合成氨。該工藝具有投資少、運(yùn)行成本低和操作安全簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，為國(guó)內(nèi)天然氣裂解制乙炔裝置提供了借鑒。

“氫”裝上陣

擘畫(huà)綠色未來(lái)

氫能是來(lái)源豐富、應(yīng)用廣泛、清潔高效的二次能源。科博會(huì)集中展示了當(dāng)前我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)中的制備供應(yīng)，以及氫能在道路交通領(lǐng)域的最新應(yīng)用進(jìn)展。

中國(guó)石化展臺(tái)以擁抱“氫”春未來(lái)為主題的沙盤(pán)形式展示了中國(guó)石化布局的氫能現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)鏈。“中國(guó)石化建立了涵蓋‘制儲(chǔ)運(yùn)加用研’的氫能全產(chǎn)業(yè)鏈條，聚焦氫能交通、綠氫煉化兩大領(lǐng)域，大力發(fā)展氫能一體化業(yè)務(wù)，推動(dòng)綠色化轉(zhuǎn)型發(fā)展，在綠電制綠氫、加氫站、氫燃料電池、儲(chǔ)氫材料等多個(gè)領(lǐng)域均取得突破。”該展臺(tái)負(fù)責(zé)人介紹說(shuō)，中國(guó)石化在氫能交通領(lǐng)域，大力布局氫能供給和加氫基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，目前已在9家煉化企業(yè)建成氫純化及充裝設(shè)施，總供氫能力1.9萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)立方米/時(shí)，加氫站已累計(jì)建成98座;在綠氫生產(chǎn)領(lǐng)域，依托煉化基地推進(jìn)“源網(wǎng)荷儲(chǔ)氫”一體化建設(shè)，穩(wěn)步推進(jìn)新疆庫(kù)車(chē)、內(nèi)蒙古烏蘭察布和鄂爾多斯風(fēng)光融合綠氫示范項(xiàng)目建設(shè)。

作為中國(guó)石化布局氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)典型代表，燕山石化在綠色“雙碳”展區(qū)設(shè)立展臺(tái)，氫能產(chǎn)業(yè)示范基地沙盤(pán)展示出從電解水制氫到加氫站供應(yīng)的全流程。相關(guān)工作人員介紹，北京冬奧會(huì)的手持火炬以及主火炬“大雪花”使用的燃料氫能都來(lái)自燕山石化，它已成為國(guó)內(nèi)實(shí)際供氫量最大的供氫中心。

歷經(jīng)13年，北京氫璞創(chuàng)能科技有限公司研發(fā)的全球首款300kW碳復(fù)合板電堆，在綠色“雙碳”展區(qū)揭開(kāi)神秘面紗。“電堆是燃料電池產(chǎn)業(yè)的核心零部件，是氫能源的核心動(dòng)力引擎，其技術(shù)發(fā)展一直受到業(yè)內(nèi)外的關(guān)注。”北京氫璞創(chuàng)能科技有限公司董事長(zhǎng)歐陽(yáng)洵介紹：“300kW碳復(fù)合板電堆的性能數(shù)據(jù)，率先突破了行業(yè)‘天花板’。這不但滿足重卡滿載的連續(xù)高速巡航，同時(shí)也保證了最低的氫耗。”

氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)連續(xù)幾年出現(xiàn)在科博會(huì)上。此次筆者又看到了由北京億華通科技股份有限公司開(kāi)發(fā)的氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)。“我們的這款氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)M180是億華通自主開(kāi)發(fā)的一款燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)，可搭載城際客車(chē)、城際公交車(chē)、牽引車(chē)、自卸車(chē)等車(chē)型。與以往產(chǎn)品相比，該產(chǎn)品具有大功率、高效率、智能化、動(dòng)態(tài)響應(yīng)等優(yōu)勢(shì)，綜合性能達(dá)到國(guó)內(nèi)同類(lèi)產(chǎn)品領(lǐng)先水平。”億華通展臺(tái)負(fù)責(zé)人介紹說(shuō)。

在前沿科技與未來(lái)產(chǎn)業(yè)展區(qū)的現(xiàn)代汽車(chē)展臺(tái)，氫燃料電池車(chē)NEXO吸引了觀眾的目光。“這3個(gè)橘黃色的罐子就是儲(chǔ)氫罐，氫氣從儲(chǔ)氫罐到達(dá)氫燃料電池系統(tǒng)，和氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電力，并以此電力作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力。”展臺(tái)工作人員指著該車(chē)的剖面立體圖向觀眾詳細(xì)地講解著工作原理。在這一過(guò)程中，氫燃料電池車(chē)排出的只有水，真正實(shí)現(xiàn)了“零污染”。

除了布局氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展外，筆者注意到，中國(guó)石油、國(guó)家能源集團(tuán)、隆基綠能等多家企業(yè)也在地?zé)帷⒐夥L(fēng)能等領(lǐng)域不斷探索，扎實(shí)推進(jìn)化石能源潔凈化、潔凈能源規(guī)模化、生產(chǎn)過(guò)程低碳化、能源產(chǎn)品綠色化。（中國(guó)化工報(bào) 丁青松 楊藝）