中韩石化芳烃抽提装置员工目测生物基苯外观情况。李佳奇 摄
生物化工主要包含两类产品:一是以生物质为原料,通过生物及化学过程获得的化学品;二是以化石能源为原料,经生物过程获得的化学品。
生物基高分子材料
●生物可降解材料
在“双碳”目标与“禁塑令”双重驱动下,生物可降解材料正从政策风口加速向多个应用领域落地。
中国石化PBST研发可追溯至2004年,北化院以稀土化合物为催化剂开启聚合研究,历经小试、模试、中试,逐步打通“原料单体-聚合催化剂-聚合工艺-产品应用”技术全产业链。2008年,北化院完成小批量制备及纸塑复合领域应用;2020年,仪征化纤在既有的万吨级工业化装置上进行了PBST试制;2025年4月,全球首套6万吨/年连续生产PBST工业示范装置在海南炼化成功投产,标志着我国生物可降解材料迈入规模化生产新阶段。
产业化落地后,PBST的应用场景快速拓展。新疆万亩棉田、十万亩甜菜田,广东雷州和辽宁营口的水稻田已规模化使用 PBST可降解地膜,兼具抑草保墒、增温促芽效果,可完全自然降解,从源头治理农田“白色污染”。同时,PBST全生物可降解发泡材料实现工业化批量生产,发泡倍率达28倍,可广泛应用于绿色物流包装、建筑工程配套等领域。
●生物基苯
苯是全球产量最大、用途最广的芳烃。2025年全球苯市场规模在430亿~490亿美元,产能超6000万吨/年。然而,传统苯100%依赖石油和煤炭路线,每生产1吨石油基苯,碳排放量在2~3吨。在此背景下,以废弃油脂为原料的生物基苯正成为化工行业绿色转型的突破口。
镇海炼化采用的生物基苯路线,核心优势在于“复用现有装置”。原料起点为餐饮废油、动植物油脂残余等废弃油脂,先加工成生物基石脑油,再直接进入现有乙烯裂解装置产出生物基苯。全程无须改造炼化设备,边际成本相对可控,是当前工业化程度最高、落地最快的路径。
镇海炼化的产业化进程稳扎稳打:2022年,10万吨/年生物航煤装置投产,同步联产生物基石脑油;2023年,成为亚洲首家通过RSB可持续认证的企业;2025年,完成生物基石脑油、生物基苯及生物基聚烯烃的ISCC PLUS认证,5月在国内完成销售;2026年5月,首次完成生物基苯ISCC认证并出口交货,填补了国内空白。在这条工业化路线上,镇海炼化已是亚洲走在前面的企业。
中韩石化在生物基苯领域亦实现关键突破。2023年10月,中韩石化启动生物石脑油进厂加工项目,同步联合化销华中推进ISCC国际可持续碳认证,在项目前期即获得全球通行的“绿色通行证”。经过近1年技术攻关,2024年9月首批生物基苯产品顺利产出,10月正式出厂,实现国内生物基苯工业化生产零的突破。凭借认证优势与产品过硬品质,该公司已与巴斯夫等国际客户建立意向合作,致力为国内外市场提供绿色低碳的化工原料解决方案。
2025年10月,中韩石化联合碳科公司启动生物基苯产品全生命周期碳足迹核算,严格参照国家标准,全面梳理原料获取、生产加工至销售出厂各环节实景数据,历时近半年,于2026年3月完成核算,建立起覆盖全流程的方法体系,为国内首个生物基苯产品碳足迹量化提供了科学依据。
●生物基聚烯烃
生物基聚烯烃以废弃油脂为原料,经加氢饱和、加氢脱氧工艺制备生物轻烃,再通过乙烯裂解、分离等工序获得生物基乙烯及丙烯单体,最终经催化聚合生成生物基聚烯烃树脂,可从源头减少化石能源消耗。
中国石化持续深耕生物基材料技术攻关,成功实现生物基聚烯烃产业化落地。2023年11月,中原石化启动生物基聚烯烃项目,攻克多项技术壁垒,于2024年9月成功产出合格生物基聚乙烯、聚丙烯产品,并顺利通过ISCC国际可持续碳认证,实现市场化销售,标志着中国石化生物基聚烯烃迈入商业化应用新阶段。
自2026年1月起,循环科技公司承接集团公司内部生物基产品市场推广与销售业务。截至8月底,中原石化生产的生物基聚烯烃已在66家企业试用推广并全部售罄;依托该原料加工制成的下游产品远销日本、韩国、欧洲等地,并取得目标市场所需认证和检测报告。同时,循环科技业务团队联合广州石化研发人员走访多家客户,深入了解下游企业对生物基聚烯烃的性能与应用需求;邀请日韩等国外客户实地考察交流,为生物基聚烯烃稳定量产、持续供货夯实市场根基。
●生物基弹性体
传统石油基弹性体碳足迹高,在弹性持久性、耐低温性等方面存在瓶颈。在“双碳”目标与欧盟《包装和包装废弃物法规》倒逼下,以植物发酵原料替代石化单体、开发高性能生物基弹性体,已成为全球新材料产业竞速的新赛道。
为突破传统材料瓶颈、推进产业绿色升级,仪征化纤重点布局生物基弹性体领域,拟建设5000吨/年中试装置,采用自主开发的低环聚物短流程高黏连续工艺,可同时满足PTT及多品种高黏共聚酯的柔性生产。仪征化纤引入100%植物发酵制备的生物基原料,低碳优势显著,有效弥补传统材料结晶快、弹性易衰减的缺陷,大幅提升材料弹性耐久稳定性。共聚酯弹性体弹性回复率高,兼具优异的柔韧性、生物可降解性和加工性能,在氨纶、人造革、功能性鞋材等领域综合表现优于传统PTMEG(聚四氢呋喃)基和PPG(聚醚多元醇)基聚氨酯弹性体。
生物基中间体
●5-羟甲基糠醛类系列中间体原料
5?羟甲基糠醛是由生物质糖经脱水制得的生物基平台化合物。其分子同时含有醛基和羟基两种活性基团,可定向衍生为2,5-呋喃二甲酸、2,5-四氢呋喃二甲醇(THFDM)、2,5-呋喃二甲醛(DFF)等多种高值化学品,可应用于医药合成、功能高分子材料、绿色环保溶剂等领域,被视为连接生物质资源与生物基材料产业链的“关键桥梁”。目前,HMF的规模化制备仍面临产品收率低、分离纯化能耗高、生产成本居高不下的难题。大连院开发了柔性制备HMF类系列中间体的技术方案,可根据下游不同应用场景提供适配性更强的原料,有效降低全流程成本。
●2,5-呋喃二甲酸
2,5-呋喃二甲酸是目前唯一的生物基芳环二元酸,结构与石油基对苯二甲酸(PTA)高度相似,被认为是最具产业化前景的生物基替代单体之一。以FDCA为单体制备的PEF,其耐热性、力学性能和气体阻隔性能均优于传统PET,在包装材料、纤维等领域应用潜力突出。当前FDCA产业化的核心瓶颈在于上游HMF中间体稳定性差、分离提纯难度大,导致全流程成本偏高。大连院开发了以更稳定中间体制备FDCA的新工艺,正在开展百吨级中试。
●丁二胺、戊二胺
丁二胺、戊二胺是重要的脂肪族二胺类化合物,为无色透明液体,是制备尼龙的核心单体。
以生物基丁二胺与己二酸缩聚可制得尼龙46。该材料具有高结晶度、高熔点和优异的高温机械性能,在汽车发动机部件、电子电气连接器等耐高温工程塑料领域具有独特应用价值。以生物基戊二胺与己二酸缩聚可制得尼龙56等生物基尼龙5X系列产品。与尼龙66相比,尼龙56在吸湿回潮率、阻燃性和玻璃化转变温度等指标上呈现差异化特性。
在单体制备方面,大连院通过全细胞催化分别实现了丁二胺、戊二胺的绿色合成,技术水平先进,目前正推进百吨级中试验证;在应用方面,同步开展与己二酸的缩聚工艺研究,已制备出尼龙46、尼龙56树脂样品,为后续放大验证与高端应用拓展奠定了基础。在 “双碳”战略与绿色制造转型背景下,生物基尼龙市场空间持续扩容,丁二胺、戊二胺的规模化绿色制备有望加快其在高端工程塑料与差异化纤维领域的应用替代,为产业链绿色低碳升级提供有力支撑。
生物基润滑材料
生物基润滑油兼具减摩抗磨与环境友好等特性,广泛应用于船舶海洋、农林机械、轨道交通等对泄漏敏感的场景。传统矿物型基础油源于不可再生的石油资源且分子链缺乏易酶解位点,泄漏后,28天生物降解率普遍低于30%,可在土壤水体中残留数十年。随着“双碳”目标推进,依托植物油、酯类油替代矿物基础油研制的高性能生物基可降解润滑油,正成为全球润滑材料领域的竞争热点。
润滑油公司生产的M1713系列普碳钢冷轧轧制液以棕榈油作为基础油组分,经调配后形成稳定的轧制润滑体系。该产品具备出色的生物降解性能,棕榈油基配方在边界润滑条件下可有效降低轧辊与带钢间摩擦系数,进而降低轧制功率消耗;配合极压抗磨添加剂体系,能满足高负荷冷轧工艺对润滑膜承载能力的严苛要求。此外,该产品在废液处理环节因生物降解性优势,可降低末端处理成本。
热轧轧制油以植物大豆油为基础油,并复配抗氧剂及功能添加剂,以弥补天然植物油在高温氧化稳定性方面的不足,可在热轧工况下保持稳定的润滑膜强度与冷却性能。该产品在连续高温作业条件下可有效控制油品氧化劣化速率,减少油雾及烟气产生,降低轧件表面热划伤风险,同时延长油品使用寿命、降低吨钢油耗。
(张 全 马会霞 孙宝翔 潘亚男 卞江岐 颜登峰 倪 倩 王 冲 王 蕊 乔姣飞 整理)