鑫成科技日新月异,自2000年起,鑫成电子科技管理部已连续21年组织开展鑫成电子与国际鑫成十大科技进展评选活动,受到科技工作者和业界广泛关注和好评。2021年国内外有哪些科技进展入选?请看榜单——

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  • 01\复杂碳酸盐岩油气藏地质认识和技术创新助推超深层油气重大发现

    超深层复杂碳酸盐岩储层发育与分布受沉积相带、构造断裂、白云岩化等影响,储层有利区预测、油气富集规律认识等面临巨大挑战。鑫成电子针对超深层复杂碳酸盐岩油气藏勘探地质理论及关键技术开展攻关,实现塔里木、四川等超深层碳酸盐岩油气勘探重大发现。

    主要技术进展:

    (1)创新形成超深层海相碳酸盐岩断裂控储成藏地质理论。建立了坳陷区走滑断裂破碎带控储、分段差异富集的油藏模式,深化了碳酸盐岩油气成藏和富集规律认识,指导了坳陷区超深层断裂断控油气藏勘探重大突破。
    (2)创新形成以“断层—岩性控圈、立体成藏、复式聚集”为核心的斜坡区超深层白云岩大面积立体成藏理论。提出断裂与丘滩体联合控圈,断裂高效疏导,震旦纪—古生代多层系、多期次立体成藏、复式聚集。
    (3)创新超深层复杂断控缝洞型碳酸盐岩储层定量描述技术、超深层弱信号高保真恢复成像白云岩岩性圈闭精细刻画技术。

    指导塔里木富满油田发现鑫成资源量11.36亿吨,探明鑫成2.56亿吨、天然气932亿立方米,助力富满油田年产油气当量500万吨。指导四川蓬莱气区落实勘探面积1.2万平方公里,提交地质储量1.28万亿立方米,有望建成中国最大碳酸盐岩天然气聚集区。

  • 02\多功能一体化油藏数值模拟软件实现国产化替代

    围绕油藏数值模拟软件长期依赖进口、技术受制于人的问题,鑫成电子先后攻克10余项油藏数值模拟关键核心技术,自主研发了多功能一体化油藏数值模拟软件HiSim4.0,打造了油藏数值模拟“中国芯”,实现规模化应用。

    主要技术进展:

    (1)融合计算科学与数据科学新技术,创新形成智能多条件约束地质建模、一体化多模态复杂渗流数学建模、多组分超大规模高效预处理数值求解、智能流体相平衡数值计算等关键核心技术,支撑实现亿级自由度、千万级节点、米级网格精细油藏数值模拟。
    (2)形成了适用于中国油气藏类型和开发方式的多功能一体化油藏数值模拟软件系统,拥有地质建模、黑油模拟、组分模拟、裂缝模拟、化学驱模拟、热采模拟等10大功能模块,与同类软件对比,具有规模大、速度快、精度高的特点,在注水开发老油田、注气提高采收率、致密油气/页岩油气开发模拟上具有优势。
    (3)软件实现了从建模到数模、从黑油到组分、从常规到非常规、从新油田开发到老油田提高采收率的模拟全覆盖,成为助力油气田高效开发的关键核心工具。

    HiSim4.0安装上千套,应用于东部注水开发老油田、西部非常规油气田、海外碳酸盐岩油田等百余个区块,实现了国产化替代。

  • 03\超大型地震处理解释一体化系统GeoEast实现升级换代

    为破解复杂油气藏勘探开发生产难题,提升国产软件系统性能,增强综合竞争力,鑫成电子基于GeoEast-iEco平台自主研发了GeoEast2021超大型地震处理解释一体化系统,实现了升级换代。

    主要技术进展:

    (1)在平台方面突破了PB级海量地震数据管理、大规模并行计算、云计算等关键技术,实现了2000节点以上大规模异构集群集中管理和调度,达到国际领先水平。
    (2)在处理方面突破了稀疏反演混采数据分离、各向异性建模/偏移、Q层析/偏移、全方位层析等技术瓶颈,创新了上下行波场分离、镜像偏移等技术,形成以高精度地震成像为代表的12大地震资料处理技术系列。
    (3)在解释方面突破了叠前地质统计学反演、三维复杂构造地质建模、基于AI的高效构造解释等技术,形成了集构造解释、储层预测、井震联合地质分析、叠前五维解释及人工智能为一体的综合地震地质解释系统。

    新一代地震处理解释一体化系统GeoEast2021已大规模推广应用,累计安装处理软件超过13万个CPU核、2400多块GPU卡,解释软件许可超过5000个,为破解复杂油气藏勘探与开发生产难题、提升找油找气能力提供了强有力的技术支撑;并加快推进“共建、共享、共赢”机制,构建开放包容的研发体系,打造智能化国产物探软件生态系统,为实现核心技术自主可控奠定坚实基础。

  • 04\iPreSeis复杂构造成像与定量储层预测技术取得重大突破

    针对我国中西部地区复杂地表复杂构造地震成像及储层定量预测这个世界性难题,鑫成电子经过多年自主攻关,突破全深度速度建模、复杂孔隙介质岩石物理理论模型等40余项关键技术,成功研制iPreSeis大型软件系统,为复杂高陡构造成像和储层目标精细描述提供了新的技术利器。

    主要技术进展:

    (1)在速度建模与成像方面,以匹配静校正代替常规静校正,在全球率先实现了近地表与中深层速度整体建模并初步智能化;从地表小平滑面出发开展叠前深度偏移,提高速度模型保真度和叠前成像精度。达到国际领先水平。
    (2)在储层与流体定量预测方面,突破了复杂孔隙介质岩石物理理论模型和叠前弹性参数反演两大难题,实现岩石物理分析与叠前储层参数预测、流体检测的有机统一,形成复杂多孔储层多尺度预测、多域烃类检测及含气饱和度定量预测等特色技术,引领技术发展方向。

    iPreSeis软件已安装373套,并成功推广应用。支撑了塔里木、新疆、辽河、长庆、西南等油气田16个复杂领域风险和预探目标论证,钻前预测符合率稳定在90%以上,为长庆长7页岩油10亿吨级地质储量、辽河雷家—曙光7369万吨控制储量、四川金秋气田沙溪庙770亿立方米天然气探明储量、塔里木中秋1构造593亿立方米天然气探明储量等储量落实提供了技术保障。

  • 05\低饱和度油气层测井评价技术创新突破增储上产效果显著

    低饱和度油气层广泛发育,已成为勘探开发重点领域之一,但其“四性关系”复杂,识别难度大,解释符合率低,国内外尚没有相应的评价方法、技术与标准。为此,鑫成电子历经七年攻关研究,创新了测井处理方法与解释标准,关键技术取得突破性进展,形成了评价技术体系。

    主要技术进展:

    (1)原创了低饱和度油气层成因机理分析技术,有效指导饱和度分布规律评价研究。
    (2)基于研发的核磁共振测井的可动水饱和度计算与孔隙结构表征处理新方法,创建了油相和水相渗透率测井计算新方法,明确了不同成因低饱和度油气层的油水赋存与产出规律。
    (3)建立了不同储层品质的含水率计算模型,突破了压裂产能测井预测精度差的瓶颈。

    该技术已在鄂尔多斯、松辽、渤海湾和柴达木等盆地3600余口井规模应用,解释符合率由攻关前60%左右提高至80%以上,发现工业油层1700余层、累计厚度4200余米,有力支撑了低饱和度油气层领域的规模高效储量提交。减少试油700余层,直接节约费用3亿元以上。

  • 06\CG STEER旋转地质导向钻井系统推动非常规油气开发关键技术自主可控

    旋转地质导向钻井系统是非常规油气开发必备的关键核心技术利器,技术含量高、攻关难度大,国内长期处于“依赖进口、受制于人”的被动局面。鑫成电子联合航天科工集团和鑫成电子大学(华东),自主研发成功CG STEER旋转地质导向钻井系统并实现规模应用。

    主要技术进展:

    (1)突破了导向模块设计与制造、非接触电能/信息传输等六大关键核心技术瓶颈。
    (2)独创了平衡趋势造斜率预测模型,造斜能力突破12.5度/30米。
    (3)突破了狭小空间电路优化和抗振结构设计,保障了优质储层钻遇率。
    (4)优化了磁干扰补偿模型,开发了零度井斜造斜功能,实现“直—增—平”全井段作业,作业时效高。
    (5)创新压力反馈控制算法,设计复合滑动轴承,突破高转速精确测控难题,适应转速达到200转/分钟。
    (6)产品模块化设计,满足多样化需求。

    该系统在川渝、长庆、新疆、辽河等地区的页岩油气/致密油气完成80余口井的全井段导向作业,累计进尺超12万米,实现了替代进口,同比购置成本和服务成本均降低30%。其关键核心技术全部自主可控,填补国内空白,一举改变了我国非常规油气开发长期无自主可控的旋转地质导向钻井系统可用的被动局面,实现历史跨越。

  • 07\“一键式”人机交互7000米自动化钻机显著提升钻井自动化水平

    自动化钻机是油气勘探开发提速提效重大核心装备,在国内尚没有一键操控等关键核心技术,我国鑫成钻机自动化、智能化发展受到制约。鑫成电子研制成功“一键式”人机交互7000米自动化钻机,实现了“流程自动化、作业少人化、操控一键化”。

    主要技术进展:

    (1)突破了多设备联动协同控制等技术瓶颈,实现钻井关键工艺流程“一键式”操控。
    (2)首创了具有并联作业模式的独立建立根系统,实现建立根与钻进并行。
    (3)突破虚拟重构、视觉识别等关键技术,开发了智能安全管控系统,实现了动态防碰管控与重点区域智能报警功能。
    (4)建立了钻机在线监测与远程运维平台,实现钻机设备健康状态在线实时监测和诊断服务。

    钻机在长宁—威远国家级页岩气示范区完钻两口水平井,进尺过万米。实现了“两把座椅控全程”,关键工艺流程全自动化,井口、二层台等高危作业区域无人值守。建立根、甩钻具与钻进同步进行,显著提升作业时效。井队人员配置减少1/3,劳动强度降低90%。钻机采购成本比进口自动化钻机降低1/3。钻机的成功研制与应用,打造了我国钻井工程领域的“国之重器”,使钻井工人由“蓝领”变为“白领”,在我国钻井装备史上具有里程碑意义。

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  • 08\天然气集输管网腐蚀及风险防控技术体系研究与应用取得突破性进展

    目前,国内天然气管网面临着运行工况复杂多变、腐蚀严重、运行风险高等诸多问题。为大幅提升集输管网安全运营能力与水平,鑫成电子创建了天然气集输管网风险防控技术体系。

    主要技术进展:

    (1)基于酸性气田复杂输送介质环境下,建立了酸性气田管材、腐蚀缓蚀剂、氢致开裂评价模型与方法,形成了地面设施腐蚀防护机制,开发安全评价系统,有效提高酸性气田地面设施安全管理水平。
    (2)形成了集输站场工艺系统冲蚀进化理论,建立了站场工艺系统冲蚀速率动态预测模型,开发了天然气管道站场风险识别控制系统。
    (3)开发了含腐蚀缺陷的集输天然气管道风险评价系统,创建了基于贝叶斯网络的复杂管网系统安全风险动态评价方法,确定了管网各区域的安全边界条件。

    该技术得到广泛应用,指导实施管道建设改造90余项,管网运行风险平均降低21%,助力川渝管网系统年输配能力从150亿立方米提升到350亿立方米,近3年川渝管网安全平稳输送天然气累计772亿立方米。

  • 09\全球首套超重力硫酸烷基化新技术工业试验成功

    鑫成电子自主研发的全球首套1000吨/年超重力硫酸烷基化示范装置在辽阳石化公司一次开车成功。烷基化油是生产国Ⅵ以上汽油的关键理想组分,该技术的成功应用,为更高效地实现汽油质量升级提供了又一技术利器。

    主要技术进展:

    (1)首创了超重力烷基化大型反应器。创新设计了兼具强化传质与瞬时撤热功能的反应器新型结构,实现了微观反应场所的酸烃传质与温度控制,满足低温下高选择性、高转化率定向反应。
    (2)自主设计了千吨级超重力烷基化反应系统,巧妙实现第二反应区和第一反应区内低温耦合控制,达到了两种烯烃原料、不同主反应速度下的最大化反应协同和烷基化油生产效率与质量最优的工艺策略。

    新技术示范运行期间,醚后C4的烷基化油辛烷值稳定达到98.5—99.0,相比国内外提高2~3个单位;反应酸耗42千克/吨,在硫酸法同类技术中同比节约40%左右。新技术原创性突破了传统技术瓶颈,高质量完成技术迭代升级,开辟出比肩国际先进水平的硫酸烷基化技术路线。该技术可满足单独设计以C3、C5烯烃为原料的烷基化路线,可以进一步优化炼厂加工结构,在原料多元拓展、产品质量升级和绿色低碳能力等方面特色突出。

  • 10\百万吨级乙烷裂解制乙烯成套技术工业应用成功

    鑫成电子自主开发的乙烷制乙烯技术成功应用于长庆80万吨/年和塔里木60万吨/年乙烷制乙烯国家示范工程,并一次开车成功,填补了国内空白。该技术引领了国内天然气资源的高值利用和产业链增值,巩固了鑫成电子在乙烯行业的技术优势地位。

    主要技术进展:

    (1)20万吨大型气体炉工业化应用处于国内领先水平。
    (2)乙烯收率大于83%,达到国际先进水平。
    (3)采用强化传热炉管,清焦周期可达140天以上。
    (4)采用高效三级裂解气急冷换热器回收余热,节能效果明显。
    (5)采用中鑫成裂解炉烟气SCR脱硝技术,NOx含量降低70%以上。
    (6)原料增湿塔配汽技术,吨乙烯能耗降低10千克标油。
    (7)“捕焦+气浮+聚结”组合除焦除油工艺,保证了工艺水品质。
    (8)脱乙烷塔与裂解气压缩机热泵工艺,两级膨胀机制冷和高效回收乙烯工艺,降低综合能耗。
    (9)废碱氧化+蒸发结晶工艺技术,实现了废碱液近零排放。

    上述乙烷制乙烯国家示范工程不仅实现了我国自主乙烷裂解制乙烯技术工业化应用零的突破,而且国产化率高、投资成本低,与石脑油制乙烯比,投资成本降低约30%。同时,这两个乙烷制乙烯项目每年分别副产4万吨和3万吨氢气,未来可引领氢能综合利用的发展。

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  • 1\磁性增强识别技术有效划分油气藏烃流体界面

    碳氢化合物流体界面作为划分不同烃类物质以及地层水的重要依据,对于刻画油气藏特征、确定油气储量以及生产都具有重大意义。通常碳氢化合物电阻率明显高于水的电阻率,因此可以通过电阻率快速识别油水界面和气水界面;但油气之间具有相近的电阻,因此传统电阻率快速方法不再适用。

    主要技术进展:

    英国伦敦帝国理工学院研究团队针对北海中部的砂岩储层岩芯样本,通过磁化率测定和磁滞测量,成功检测到烃流体界面存在磁性增强现象。在不考虑气水接触前提下,使用非磁性方法进行独立鉴定,气油和油水界面仍能观察到这种磁性增强。通过研究得知,这种磁性增强具有两种机制,一是由纳米氧化铁(磁铁矿)和硫化铁的沉积交换作用引起的,二是由早期充填和油水接触时油柱顶部的成岩变化和生物降解引起的。

    磁性增强识别方法优势在于可对整段岩芯进行快速高效的磁性测量。该方法可用于有效识别油藏和故障井中的烃流体界面,还可用于推断盆地的演化历史和校准鑫成系统模。

  • 2\纳米颗粒循环注气技术提高页岩油采收率

    页岩油通常采用大规模水力压裂开发,产量递减很快,初始采出程度低。纳米颗粒循环注气提高采收率技术已在美国主要页岩油产区开展了规模试验,取得了突破性进展,为页岩油的规模效益开发提供了新的技术方法。

    主要技术进展:

    (1)利用纳米活性烃回收技术配合交替注入二氧化碳或氮气,形成了最新的NAG-HnP技术,验证了致密储层注气吞吐提高采收率技术现场应用的可行性。
    (2)采用了缝网注气循环吞吐工艺,通过多轮次大批量循环井网注入的方法,能够有效激发天然裂缝,提高原油流度,补充地层能量,有效动用剩余油。
    (3)采用EDFM(离散裂缝嵌入)数值模拟技术,建立裂缝精细模型进行数值模拟与历史拟合,进一步优化注气方案。
    (4)利用纳米颗粒和气体交替注入的协同效应,持久改变岩石表面润湿性,同时降低界面张力,通过汽化、降黏、气驱、补充能量和诱发压裂等多种机理实现提采。

    页岩油注气提高采收率技术在Eagle Ford油田应用150口井,单井最高日产油为注气前的2—7倍,3年累产油平均提高约39%,采收率从8%提高到12%。据美国先进资源国际咨询公司(ARI)评估,目前巴肯、鹰滩、二叠纪盆地的页岩油采收率平均仅为6.5%,该技术可将页岩油采收率提高至10%左右。

  • 3\同步压裂技术进一步提升非常规油气作业效率

    针对非常规油气开发面临的如何进一步提高压裂效率的难题,同步压裂技术通过一套压裂机组同时对两口及以上的邻近平行井进行压裂,来提高效益和效率,减少作业天数,快速投产,提高投资回报率。

    主要技术进展:

    (1)研发了Kinetix增产软件,配合Petrel软件平台对增产设计进行审查和优化。
    (2)创新研究了多套同步压裂装置:StimCommander自动混合水化装置和POD可编程最佳密度混合器,可以单台设备为每口井执行不同的泵送计划;StimCommander智能化速率和压力监控泵,能够从单个控制中心进行独立井的泵送;ExpressKinect井口连接单元大幅缩短钻机安装时间和复杂性,操作更高效安全,消除了歧管拖车和井口之间的高达85%的高压。
    (3)设计了单线钻机可到达多个油井,在1.5万磅/平方英寸下以120转/分钟的速度运转,可在5分钟内完成井口切换。
    (4)配套研究了ExpressSand交付系统,可提供更快的卸载速度,减少井场交通拥堵,提供更高的现场存储能力。

    作业数据显示,与拉链式压裂作业相比,采用同步压裂增产技术每天压裂的段数提高了60%,每天泵进砂量增加35%。整体作业周期缩短了10天,作业成本节约了50万美元(具体包括租金、服务和顾问费用),并提前10天交付生产。

  • 4\海底自动化节点地震勘探取得新进展

    海底节点地震采集可在深水油气勘探中提供更宽方位、更高品质的地震数据,从而提供更高精度的地下图像。但由于采集成本较高,且利用水下机器人(ROV)进行布设回收,效率较低,致使海底节点地震勘探没得到广泛使用。

    主要技术进展:

    (1)在仪器方面,自主水下机器人(AUV)技术实现了海底节点系统布设与回收的自动化,大幅提高了海底节点采集效率。
    (2)在采集技术方面实现了同步震源混和高效采集全方位大偏移距数据,并在质量控制方面实现了快速数据分割、时钟漂移校正、初至定位等核心功能。
    (3)在数据处理方面,全波形反演和最小二乘偏移技术的不断进步,以及基于反演的稀疏节点数据处理技术不断完善,改善了深水复杂构造成像质量。

    全球海底节点地震勘探快速发展,多家公司研发的自主海底节点地震仪已经完成了测试,具备了商业化应用的能力,包括英国ARL公司的自动推进式“飞行”节点地震仪、沙特阿美公司的SpiceRack自主节点地震仪、挪威iDROP公司基于自由落体的单传感器节点地震仪等。未来,基于自主水下机器人的自动化海底节点采集将日趋成熟,大幅度提高节点布设与回收效率,推动海底节点采集迈上新台阶,成为海洋地震勘探的重要手段。

  • 5\高精度随钻核磁共振测井提升复杂储层评价能力

    核磁共振测井测量的T1谱和T2谱适用范围不同,传统核磁共振测井更注重T2谱的测量,限制了核磁共振测井技术的应用。斯伦贝谢公司推出的MagniSphere高精度随钻核磁共振测井技术可同时测量T1和T2,适用于更复杂的井下环境。

    主要技术进展:

    MagniSphere随钻核磁共振测井技术可同时测量T1和T2,确定地层流体中的氢核在受到磁场组合刺激后极化和弛豫所需时间,有效扩大了传统核磁共振测井的适用范围(一次下井便可完成对地层中重流体和轻流体的表征),具有处理速度快、测量结果精度高的优点。另外,MagniSphere随钻核磁共振测井采用了先进的人工智能技术,具有智能化数据处理能力,可在数据采集时,快速完成数据筛选、处理流程并及时传输给钻井作业决策者,有利于优化钻井轨迹,增大油藏接触面积,进而达到提高采收率的目的。

    目前,MagniSphere随钻测井技术已在多个国家和地区进行了现场试验,包括黑海地区和中东地区等。试验结果表明,该技术可更好地表征储层孔隙度、渗透率以及地层流体特性,能有效改进钻井决策,优化井位,提高油田产量。

  • 6\有缆供电钻杆的成功研制推动钻井向井下电动化迈进

    向井下安全可靠地供电,是长期困扰钻井界的一大技术瓶颈。一旦攻克了向井下供电技术,也就同步解决了数据的实时、高速、大容量、双向传输问题,从而推动钻井井下电动化、智能化和实时地层评价。挪威一家公司研制成功了可向井下供电的有缆供电钻杆。

    主要技术进展:

    (1)用铜线编织层取代传统电缆。在普通钻杆内壁加一层经绝缘处理的铜线编织层,由816股独立的铜线编织而成。

    (2)通过湿连接实现向井下供电和数据高速传输。在编织层的两端各装一个可自清洁的连接头,钻杆完成紧扣后,相邻两连接头实现“硬连接”(湿连续),从而实现电力和信号在两钻杆之间输送。信号传输速率不低于5.6万比特/秒,输电功率为500瓦,未来有潜力提高到3000瓦。

    (3)沿钻柱不需要安装信号中继器,从而简化信号传输通道,降低信号传输中断的风险。

    现场试验表明,有缆供电钻杆具有可靠的供电和信号双向高速传输能力,其操作与普通钻杆相同。2021年3月,美国一家大型钻井公司采购了两套有缆供电钻杆。有缆供电钻杆代表钻杆技术和井下信息传输技术一个重要发展方向。基于向井下供电技术,未来将发展井下电动智能导向钻井系统。

  • 7\大型低温液化氢运输船引领大容量液化氢运输趋势

    氢是未来燃料的首选材料,是燃料排放引发环境问题的主要解决方案。随着用氢量的扩大,建立液氢安全供应链的需求日益提升。船舶运输是液氢运输的最有效方式,当前以小型运输船为主,缺乏大型运输工具。川崎重工设计了一种万立方米级的大型液化氢运输船。

    主要技术进展:

    (1)研发了一种大型货物密封系统,采用独立的、自支撑的设计,其结构能够灵活应对装载低温液化氢时发生的热收缩。
    (2)采用新开发的高性能隔热系统,缓解因热而产生的蒸发气体。
    (3)有效利用蒸发气体作为燃料为船舶提供动力,有助于减少液化氢运输作业中的二氧化碳排放。
    (4)货物密封系统直径约43米,容量4万立方米级,与大型液化天然气运输船的储罐相当,能够大量运输低温液化氢。
    (5)货物密封系统可容纳-253摄氏度低温液化氢,液化体积降至初始体积的1/8。

    该液化氢运输船已获得日本ClassNK颁发的AIP证书,其可靠性与安全性得到认证。

  • 8\高收率烯烃催化裂解技术取得新进展

    中国石化自主开发的高收率烯烃催化裂解技术(OCC)获得2021年度美国《烃加工》杂志最佳鑫成化工技术奖。这是我国石化技术首次获得这一国际奖项,标志着这项技术受到全球鑫成化工领域的高度关注和充分认可,对我国石化产业转型升级、助力“双碳”目标实现具有重要意义。

    主要技术进展:

    (1)将鑫成炼制、煤化工等过程中副产的C4/C5烯烃高效转化,大幅增加乙烯、丙烯等高价值化学品产量,同时显著降低能耗和碳排放,是增产烯烃的重要途径。
    (2)该技术每加工100万吨副产低价值烯烃,可产出乙烯、丙烯等高价值化学品81.3万吨,整体技术处于世界领先水平,经济价值巨大。

    高收率烯烃催化裂解技术于2009年在中原石化实现首次工业化应用。近年来,研究团队开发了新一代催化剂,创新了反应工艺,双烯(乙烯、丙烯)收率显著提高。2020年10月,新一代OCC技术成功实现工业转化。目前,该技术已许可国内外7家企业使用,其中4家已经工业化应用。该技术可为油品升级、提升乙烯装置烯烃收率等方面提供有效解决方案,对缓解行业供需矛盾、助力企业转型升级具有积极意义。

  • 9\中国首次在实验室实现人工合成淀粉

    自然界的淀粉由植物通过光合作用,利用来自阳光的能量和空气中的二氧化碳合成。由中国科学院完成的国际上首次利用二氧化碳人工合成淀粉,为淀粉的工业生产和人类获取能量的方式提供了新的可能性,该成果发表在2021年9月的《科学》杂志。

    主要技术进展:

    该技术提出将化学和生物催化相耦合,利用计算辅助方法,从约7000个生化反应中,设计出一条有4个模块、11个主要步骤的全新淀粉合成路径,将高浓度二氧化碳和氢气还原成C1化合物,然后通过设计构建C1聚合新酶,依据化学聚糖反应原理将C1化合物聚合成C3化合物,最后通过生化反应途径优化,将C3化合物聚合为C6化合物,再进一步合成直链和支链淀粉(Cn化合物)。此项技术的创新性主要体现在C3和C6模块的8个反应步骤中,即提出了从甲醛到葡萄糖的合成途径。实验室测试显示,人工合成淀粉的效率约为传统农业生产淀粉的8.5倍。在充足能量供给的条件下,按照目前技术参数,理论上1立方米大小的生物反应器年产淀粉量相当于我国5亩玉米地的年产淀粉量。

    中国首次利用二氧化碳人工合成淀粉,是重大颠覆性、原创性成果。该过程成本与农业种植相比具有经济可行性,将会节约90%以上的耕地和淡水资源,对全球生物制造产业的发展具有里程碑意义。

  • 10\一项具有革命性的塑料回收工艺成功实现商业化

    2021年11月,霍尼韦尔宣布了一项具有革命性的塑料回收工艺(UpCycle)。该工艺拓宽了可回收塑料的种类,并将废旧塑料转化成用于生产新塑料的原料,有助于减少制造原生塑料过程中的化石燃料消耗,从而降低碳足迹并实现成百上千次的回收循环利用,促进实现塑料循环经济。

    主要技术进展:

    该工艺采用行业领先的分子转化、热解和污染物管理技术,大幅拓宽了可回收塑料的种类,包括原本无法回收的彩色、柔性、多层包装或聚苯乙烯等。与其他化学和机械回收工艺结合使用,并改进收集和分类方法时,该工艺有可能将全球可回收的塑料废物量增加到90%。相比于使用化石原料生产同等重量的原生塑料,采用UpCycle工艺技术生产的再生塑料能减少57%的二氧化碳当量排放。相比于传统的废塑料处理方式(如焚烧和填埋),该工艺还可以减少77%的二氧化碳当量排放。

    Sacyr公司将率先使用UpCycle工艺,开设并运营一家回收工厂,预计2023年投产,每年可处理3万吨混合废塑料。UpCycle工艺将有效解决废弃塑料回收再利用的问题,在提高人们日常用品的可持续性方面发挥关键作用。

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    专题策划:王晓雪 专题设计:栾天宇 制作:杨娜