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重质油国家重点实验室简介

(修订日期:2022年4月12日


1. 简介

    石油,被誉为现代工业的血液,在国民经济中发挥着重要作用。重质油一般指天然重质原油或常规原油中的重质组分,简称重油。世界范围内石油资源向着重质化、劣质化方向发展,开发利用重质油等非常规石油资源及替代能源日趋迫切。重质油数量大、质量差,但非常宝贵,其内涵从重质原油(稠油)、常压渣油、减压渣油拓展到超稠油、油砂沥青、页岩油、煤焦油、生物质热解油等非常规能源。我国石油对外依存度超过70%,且自产原油普遍偏重,重质油比例大,迫切需要提高加工利用率,生产数量更多、品质更高的轻质油品;另外,由重质油资源获得高附加值的化学品及材料的需求也越来越迫切。碳中和背景下,重质油资源的高效低碳清洁利用已经成为世界石油工业面临的重大课题。

   重质油国家重点实验室是我国目前唯一以重质油为主要研究对象的国家级科研基地,聚焦于清洁油品技术开发和重油资源的高效低碳转化利用,致力于深入认识石油尤其是重质油结构和组成及其转化的化学本质、研制新型高效的催化材料和催化剂、开发高效低碳的重油转化新工艺和配套装备,生产清洁、高附加值的轻质燃料和化工产品,并将研究领域拓展到石油炼制与化工过程的环境保护和废弃物资源化利用、碳基储能材料和氢能,通过石化工艺的技术升级和改进,合理利用副产氢,并针对低碳减排需求开发新型、高效、廉价、绿色的氢气制备、分离、储运和利用技术。

2. 现有研究基础

(1)国内外学科领域发展情况

    重质油国家重点实验室是我国石油化工行业唯一的院校国家重点实验室,也是国家级科研基地中唯一以重质油为代表的的,以非常规能源为研究对象的实验室。实验室于1989年立项建设,1995年通过国家验收,正式对外开放。实验室的依托单位为中国石油大学(北京)一校两地(北京、克拉玛依)、中国石油大学(华东)。学校是教育部直属的全国重点大学,石油特色鲜明、以工为主、多学科协调发展。1997年,学校首批进入国家“211工程”建设高校行列;2006年,成为国家“优势学科创新平台”项目建设高校。2017年,学校进入国家一流学科建设高校行列。近年来,实验室依托的化学工程与技术一级学科在全国学科排名中进入前10名,在2019年汤姆森路透ESI排名中,实验室主要依托的化学(Chemistry)、材料(Materials)学科和环境/生态学均进入Top 1%行列,工程学(Engineering)进入Top 1‰;CWUR排名中,实验室部分涉及的Petroleum Engineering学科位居全球第一。

(2)依托单位基本情况和优势

       经过六十余年的建设发展,学校形成了石油特色鲜明,以工为主、多学科协调发展的学科专业布局。石油石化等重点学科处于国内领先地位,并在国际上形成了一定影响。围绕石油石化产业结构,中国石油大学构建起由石油石化主体学科、支撑学科、基础学科和新兴交叉学科组成的石油特色鲜明的学科专业布局,实施了“攀登计划”、“提升计划”和“培育计划”,分别建设化学工程与技术等优势学科,化学、材料科学与工程、环境科学与工程等基础支撑学科,新能源、新材料和人工智能等新兴交叉学科。在能源类高等院校,特别是以石油石化为特色的高校中,中国石油大学的综合优势位居国内第一;在世界能源大学联盟中也名列前茅,是联盟的发起单位。

(3)实验室开展的主要研究工作

       实验室针对清洁汽柴油生产的重大需求,开发了两段提升管催化裂化技术、催化裂化汽油降烯烃技术与选择性加氢脱硫技术、复合离子液体碳四烷基化技术、少生焦多产汽柴油的延迟焦化技术,以及系列催化裂化催化剂、汽柴油精制催化剂和成套生产工艺,广泛应用于国内众多炼油企业,为我国汽柴油质量的逐步升级和重质油深加工技术进步提供了有力的技术保障。近五年,实验室获得国家技术发明二等奖3项、科技进步二等奖3项,成果产生经济效益累计超过1000亿元。

(4)承担国家重大科研任务情况

              近5年来,实验室年均承担国家级科研项目经费超过4000万元,先后主持“973”项目3项,承担重点研发计划子课题、国家自然基金委重大项目、重点项目等多项。实验室还面向本行业企业生产过程中的重大需求,承担了中国石油劣质重油重大科技专项、炼油关键催化剂、重油浆态床加氢、中国石油战略合作科技专项-氢能专项等项目。在实验室承担的省部级项目中,来自中央骨干企业的直接经费支持占比超过30%,年均到位项目经费超过3000万元。

3. 队伍建设与人才培养

    实验室实行主任负责制和学术委员会评审制。杨光华教授任首届学术委员会主任,林世雄教授任首届实验室主任。目前,第6届学术委员会由15位著名专家组成,学术委员会主任为曹湘洪院士。实验室主任为中国科学院院士徐春明教授。目前全室固定人员203人,教授比例60%左右。在重质油化学、重质油转化利用催化剂、重质油转化利用工艺与工程、储能材料与氢能等方向形成了相对稳定的研究团队。实验室高度重视人才队伍建设,在对外引进优秀人才的同时,通过对外开展合作交流,加强现有人员的培养和深造。实验室目前承担有国家自然科学基金“重油高效清洁转化”创新研究群体项目,拥有2个教育部创新团队;现有两院院士2人、国家杰出青年基金获得者6人,教育部“长江学者”特聘教授5人、“973”项目首席科学家2人、国家“百千万人才工程”5人、国家优秀青年基金获得者6人、教育部新世纪优秀人才23人。

    实验室高度重视培养具有良好科学素质和科研能力的研究生,目前在读博士生400余人,硕士生1200余人。研究生已成为实验室开展创新性研究的重要力量。

4. 运行模式与设施条件

    实验室建成了分析测试中心、计算化学中心、材料测试中心、工程中试平台等科研公共平台,一个中试基地和一个石油炼制试验厂,拥有开展重质油化学与加工应用基础研究的各种现代仪器设备,具备承担国家重大科学研究项目的基础能力。近年来,实验室实施1N”的实体运行模式:“1”为实验室主体,开展共性应用基础研究。“N”包括:① 中石油石化研究院清洁油品团队;② 新疆克拉玛依中试和工程放大团队;③ 青岛军用特种燃料团队;④ 山东东营碳中和联合研究院CCUS和绿电绿氢团队。   

   实验室现有使用面积 31200 平方米,固定资产总值1.72亿元,拥有各类大型仪器设备886套;配置有磁场强度为9.4T的傅里叶变换离子回旋共振质谱仪等通用分析仪器,同时还自行研制了超临界萃取分离装置等大型设备。工程中试基地目前已建成各种类型中试装置近20套,为实验室科研成果的快速转化提供了重要条件保障。石油炼制试验厂占地面积30多万平方米,原油年加工能力100万吨,是实验室重要的科研成果工业放大和示范基地。

5. 主要科研成果

    实验室紧密围绕重质油利用的应用基础研究和关键技术开发开展科研工作。近10年累计获国家奖励12项,授权发明专利1127项,实施转化215项。经过多年积累和创新,实验室已在以下几个方面形成自己的特色和优势 :

   另外,实验室在以下方面取得了进展:

6.合作与交流

    实验室公共研究平台全面对外开放,设置开放课题,建立访问学者制度,吸引国内外优秀人才来室开展前沿性基础研究工作。每年派出多批研究人员到国外讲学、进修、参加学术会议,同时邀请国外专家、学者来实验室讲学、访问,多次举办重油加工与利用相关领域国际学术会议。
    实验室注重与国内外研究机构开展合作和交流,目前承担了教育部“重质油化学与开发技术创新引智基地”等国际合作项目,实验室与加拿大Syncrude 研究中心、英属哥伦比亚大学等国际知名研究机构和学校建立了长期稳定的合作与交流关系。与加拿大卡尔加里大学合作成立了联合重油技术研究中心。遵循“开放、流动、联合、竞争”的方针,实验室热忱欢迎国内外科学家来室开展合作与交流。