科技成果轉化是我國實施科技創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略、支撐我國經濟高質量發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)，其關鍵點是著力破解現階段束縛我國重大科技創(chuàng)新成果快速產業(yè)化應用的“最后一公里”問題，特別是那些列入國家能源發(fā)展規(guī)劃、對國家能源發(fā)展戰(zhàn)略有重大影響的國家戰(zhàn)略技術。
“十四五”期間，全球能源行業(yè)新一輪的產業(yè)分工和貿易格局將加快重塑，我國必須加快破解關鍵核心技術產業(yè)化應用的“最后一公里”難題的步伐，依托能源化工領域重大科技創(chuàng)新的突破，積極搶占產業(yè)制高點并驅動我國能源及石化產業(yè)總體向高能效、低碳化、清潔化方向轉變，為我國“十四五”乃至中長期經濟社會實現可持續(xù)、高質量的內涵型增長提供堅強保障，助推我國能源及石化產業(yè)實現綠色、高質量及可持續(xù)發(fā)展。
“最后一公里”問題仍突出
2019年，我國實現全社會科技研發(fā)投入2.2萬億元，其中財政科技支出1.07萬億元，我國的科技投入自2013年以來穩(wěn)居全球第二位。
習近平總書記在黨的十九大報告中提出了“創(chuàng)新是引領發(fā)展的第一動力，是建設現代化經濟體系的戰(zhàn)略支撐”的重要論述;黨的十九屆五中全會也作出了“堅持創(chuàng)新在我國現代化建設全局中的核心地位，把科技自立自強作為國家發(fā)展的戰(zhàn)略支撐”的重要部署;2020年中央經濟工作會議上也首次將“強化國家戰(zhàn)略科技力量”放在各項重點工作的首位， 國家的一系列舉措將科技創(chuàng)新擺在了前所未有的戰(zhàn)略高度，充分彰顯了新時期我國通過強化科技創(chuàng)新催生新發(fā)展動能并驅動經濟社會實現內涵型增長的科技強國的決心和意志。
我國在科技創(chuàng)新方面巨大的經費投入，是我國經濟社會發(fā)展實現質量變革、效率變革和動力變革的重要條件。堅持創(chuàng)新在我國現代化建設全局中的核心地位，把科技自立自強作為國家發(fā)展的戰(zhàn)略支撐。以科技創(chuàng)新為第一動力的經濟發(fā)展模式，實現高質量發(fā)展需要一批又一批的科研成果不斷轉化為產業(yè)技術，而目前這方面的工作仍有一些問題存在，特別是國家戰(zhàn)略技術從工程化中試成果到產業(yè)技術“最后一公里”的問題仍比較突出。
什么是國家戰(zhàn)略技術?以能源化工行業(yè)為例，我們把列入國家能源發(fā)展規(guī)劃中的技術或對國家能源發(fā)展戰(zhàn)略有重大影響的技術稱為國家戰(zhàn)略技術。
能源化工行業(yè)實例之分析
(一)煤炭分質利用技術
粉煤臨氫熱解制油與半焦氣流床氣化制合成氣集成技術(COS)對我國豐富的高揮發(fā)分低階煤進行清潔高效轉化，噸煤可獲取0.15～0.2噸以上高品質煤焦油產品，新疆高揮發(fā)分煤為0.2噸。副產的合成氣既可與先進的燃氣—蒸汽聯合循環(huán)發(fā)電耦合，實現油—化—電一體化，還可與高性能高附加值碳基新材料合成產業(yè)鏈相耦合，構建新型煤—油—化綠色高端石化產業(yè)集成模式。
據統計，2019年我國燃煤發(fā)電量占全球燃煤發(fā)電量的50.2%，我國發(fā)電用煤約占煤炭消費總量的50%左右，總耗煤約20億噸/年，燃煤電廠每年所產生的CO?總量超過50億噸。采用二次再熱技術后，我國目前燃煤電廠的平均供電效率約為40%，平均供電煤耗約為307g/kWh，碳排放強度約800g/kWh。最先進的超超臨界燃煤發(fā)電供電效率約為45.6%，碳排放強度約為703g/kWh。
而COS耦合燃氣—蒸汽聯合循環(huán)發(fā)電(H級燃機)供電效率可達60%以上，碳排放強度僅約為532g/kWh，若我國現役燃煤發(fā)電機組中有一半以COS耦合燃氣—蒸汽聯合循環(huán)發(fā)電(H級燃機)模式進行升級改造，可減排CO?約7.76億噸/年并副產優(yōu)質煤焦油1.5億噸/年以上。煤炭綜合收益增加值約為4500億元/年，若煤焦油進行高附加值轉化，則煤炭綜合收益增加值約為8850億元/年，而相應的常規(guī)超超臨界燃煤發(fā)電模式煤炭增加值僅為1600億元/年。
在COS裝置所產煤焦油進行高附加值深度轉化的基礎上，副產的合成氣還可構建高值化學品合成化工產業(yè)鏈。
以煤化工產業(yè)為例，若以年轉化1億噸原料煤為基準，以油醇聯產模式為例，每年可獲取1500萬噸以上的優(yōu)質煤焦油產品，如將提取的煤焦油、副產的合成氣折算為當量甲醇產量，則年轉化1億噸煤的當量甲醇產量在9700萬噸/年以上,若以新疆高揮發(fā)分煤為原料，則當量甲醇產量將超過1億噸/年。相比常規(guī)煤制甲醇，噸產品CO?排放減少35%以上，新鮮水耗均減少50%以上，煤炭增值率約為550%(原料煤價格以400元/噸計)，年CO?減排總量約3200萬噸，折合標煤節(jié)約量約1240萬噸/年。
(二)中壓煤油共煉技術
中壓煤油共煉技術(MCP)在新型氣—液兩相、氣—液—固三相等非均相反應的傳質、傳遞過程強化及高活性重劣質油高效轉化催化劑的協同作用下，將常規(guī)的煤—油共煉、煤直接液化制油技術以及重劣質油加氫的操作壓力從大于20MPa以上降至12MPa，可使裝置投資成本降低35%，運行成本降低30%，能耗降低40%。此外，該技術的裝置投資運行成本、主裝置數量、占地面積、能耗及排放等6個方面均降低20%~50%。
若采用COS-MCP耦合技術方案對低階煤進行清潔、高附加值轉化，碳利用效率比常規(guī)煤制烯烴提高30個百分點，比常規(guī)煤制油提高約20個百分點，萬元工業(yè)增加值碳排放降低至5.21噸，遠低于常規(guī)煤化工及燃煤發(fā)電。常規(guī)煤化工項目的萬元工業(yè)增加值CO?排放大于10.5噸，燃煤發(fā)電萬元工業(yè)增加值CO?排放大于20噸。以轉化1000萬噸原煤為例，可減排CO?總量約為330萬噸，折合標煤節(jié)約量約為130萬噸以上。
(三)高效熱回收及危險廢液處理集成系統
高效熱回收及危險廢液處理集成系統 (HEI技術)在回收煤氣化合成氣顯熱的同時有效處理煤化工濃鹽廢水，可實現濃鹽廢水中工業(yè)廢鹽的無害化、減量化和資源化再利用。將現有煤氣化裝置配套該技術后，噸煤副產10MPa蒸汽0.82噸，同時處理高濃廢鹽水可產變換反應用蒸汽約1.2噸。
我國煤化工行業(yè)已投用的627臺氣化爐絕大部分都采用合成氣水激冷流程，僅此一項所損失的熱量折標煤約1350萬噸/年。若采用HEI技術對我國現階段已投用的煤氣化爐進行改造，年可產生10.0MPa蒸汽約2.46億噸、減排高含鹽有毒有害煤化工廢水約3.5億噸、削減高濃廢鹽水處理運行費用約105億元、節(jié)約標煤約1350萬噸，且CO?、高濃廢鹽水、雜鹽危廢、SO?和NOx的年減排量依次為3604.5萬噸、1548萬噸、103萬噸、11.3萬噸和9.88萬噸。
(四)工業(yè)廢鹽無害化處理集成技術
據統計，我國煤化工、石油化工、農藥、制藥、精細化工、印染等行業(yè)每年產生約1500萬噸的工業(yè)廢鹽。此外，我國每年因礦井疏干水處理所產生的工業(yè)混鹽產量也達到1500萬噸以上。
目前，我國針對固體廢棄物中可溶性鹽的無害化處理、資源化利用技術領域仍然是空白，采用以高倍率顆粒循環(huán)及快速熱量分散技術為核心的危險工業(yè)廢鹽無害化處理集成技術(HDI)可使廢鹽中的可溶性鹽組分與反應體系中新生的活性硅、鋁物種進行高效反應生成具有穩(wěn)定晶格網絡結構的玻璃相及礦物晶體產物。轉化產物可作為一般工業(yè)固體廢棄物處置場導氣層或導排層的替代材料、路基材料、混凝土骨料、混凝土摻合料、噴砂原料或石油天然氣開采壓裂支撐劑等進行資源化再利用。
HDI技術今后若進行大范圍推廣應用，將從根本上解決我國目前工業(yè)廢鹽產生量大、庫存量大與安全處理能力嚴重不足之間的突出矛盾，依托HDI技術可解決工業(yè)廢鹽的無害化、減量化、資源化再利用的環(huán)境保護重大技術難題。
(五)垃圾焚燒飛灰無害化處理技術
目前我國垃圾焚燒發(fā)電廠年處理城市生活垃圾總量約2.7億噸，由此產生的垃圾焚燒飛灰總量接近1000萬噸/年，預計到2035年，我國垃圾飛灰產生總量約1800萬噸/年。垃圾飛灰不僅富集了大量的Hg、Pb、Cd等多種有害重金屬物質、可溶性鹽及苯并芘、苯并蒽、二噁英等有毒有機物，對人體健康和生態(tài)環(huán)境構成巨大威脅。
目前垃圾飛灰的主要處理方式就是穩(wěn)定/固化處理后進行柔性填埋，進行填埋后隨著時間的推移，垃圾飛灰中所含的大量可溶性鹽、重金屬、二噁英等有毒污染物的環(huán)境溶出風險不斷升高，潛在的土壤及地下水生態(tài)環(huán)境污染風險極大，因此垃圾飛灰的徹底無害化處理、資源利用是當前我國環(huán)境保護工作中一個急需解決的突出難題。
而利用高效垃圾焚燒飛灰處理技術(HMA)可實現垃圾飛灰中可溶性鹽、重金屬及二噁英的高效協同無害化處理及資源化利用。該技術是在HDI技術工藝理念的基礎上，針對垃圾飛灰高重金屬含量且含二噁英類物質的特點，通過調控添加劑配比和操作條件，并以多通道閉循環(huán)返料技術為手段，達到分解二噁英類物質的同時可最大限度地將重金屬捕獲、富集并回收利用，最終將垃圾飛灰中的可溶性鹽轉化為具有較高機械強度的陶粒及無定型玻璃體等產物，可作為路基材料、建筑材料或采油壓裂支撐劑等產品進行資源化再利用。
上述重大產業(yè)化技術對于當前我國能源化工行業(yè)積極踐行碳減排國家戰(zhàn)略，構建綠色、低碳、清潔能源安全戰(zhàn)略體系并助推能源產業(yè)實現“十四五”及中長期可持續(xù)、高質量發(fā)展具有極其重要的現實意義。然而他們的工業(yè)化應用卻一直“在路上”，其產業(yè)化推廣的“最后一公里”問題非常突出。
以熱解氣化一體化技術為例，該技術的中試工程化試驗研究、產業(yè)化方案、百萬噸級的工藝包專家評審等工作均已完成，已經完全具備工業(yè)化應用的基礎，經國內十數位院士、專家評審，技術水平整體處于國際領先地位，已經被列入國務院、國家發(fā)改委、工信部、科技部、國家能源局等“十三五”規(guī)劃中。但其工業(yè)示范項目建設進展仍然遲滯不前，作為能源化工領域的重大戰(zhàn)略技術，亟需加快其產業(yè)化推廣應用進程。
與此類似，能源化工領域很多重大技術也都已經完成全部工程化試驗研究、產業(yè)化方案及工藝包編制，甚至主裝置的設計工作已經完成，理論上已經具備了進行工業(yè)應用的基礎條件，但都同時存在產業(yè)化應用推廣進展緩慢的問題。
解決產業(yè)化難題之建議
2020年8月召開的經濟社會領域專家座談會上，習近平總書記作出以科技創(chuàng)新催生新發(fā)展動能的重要指示，并特別強調實現高質量發(fā)展，必須實現依靠創(chuàng)新驅動的內涵型增長，大力提升自主創(chuàng)新能力，盡快突破關鍵核心技術。黨的十九屆五中全會提出將科技創(chuàng)新戰(zhàn)略擺在各項規(guī)劃任務的首位進行專章部署。而科技成果轉化是實現從科學到技術、從技術到經濟“并駕齊驅”以支撐我國經濟高質量發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)，其關鍵點是著力破解現階段束縛我國重大科技創(chuàng)新成果快速產業(yè)化應用的“最后一公里”問題。
美國于1980年制定并出臺的以《拜—杜法案》為核心，以《史蒂文森—懷勒技術創(chuàng)新法》《聯邦政府技術轉讓法》《軍轉民、再投資和過渡援助法案》等為補充的一系列法律法規(guī)文件，極大促進了美國科技成果的快速產業(yè)化，并奠定了美國在全球科技創(chuàng)新領域的引領地位。
受新冠肺炎疫情及單邊貿易保護主義等“逆全球化”傾向有所抬頭、國際能源供求格局深刻調整、以新能源及可再生能源為代表的新一輪能源技術變革等多重因素的影響，“十四五”期間，全球能源行業(yè)新一輪的產業(yè)分工和貿易格局將加快重塑。受此影響，我國國民經濟、能源化工產業(yè)發(fā)展將進入從規(guī)模增長向質量提升的重要窗口期，我們必須依托能源化工領域重大科技創(chuàng)新積極搶占產業(yè)制高點并驅動我國能源及石化產業(yè)總體向高能效、低碳化、清潔化方向轉變，助推我國能源及石化產業(yè)實現綠色、高質量及可持續(xù)發(fā)展。因此，我們提出以下幾點建議僅供參考：
一是推進重大科技創(chuàng)新成果轉化頂層制度設計優(yōu)化。針對重大戰(zhàn)略性技術產業(yè)化應用“最后一公里”問題較為突出的現象，修改完善現階段有關促進科技創(chuàng)新成果轉化的法律、法規(guī)及指導意見，或適時出臺新的法律、法規(guī)，從頂層設計層面為強化對已列入國家、部委及行業(yè)五年規(guī)劃或中長期規(guī)劃的關鍵技術產業(yè)化實施全過程監(jiān)管提供最基本的法律遵循，簡化項目審批流程，有序引導社會資本進入戰(zhàn)略性技術產業(yè)化項目，通過行政、執(zhí)法等方式破解戰(zhàn)略性技術產業(yè)應用過程的體制、機制障礙。
二是創(chuàng)新、完善重大技術產業(yè)化支持方式。可參照2020年12月29日落地上海的總額2000億元的“中國國有企業(yè)混合所有制改革基金”運營模式，建議在國家重點發(fā)展行業(yè)就推動國家戰(zhàn)略性技術產業(yè)化成立技術創(chuàng)新基金。在技術產業(yè)化階段，由技術創(chuàng)新基金、國家財政、項目業(yè)主方各出資1/3共同進行戰(zhàn)略性技術工業(yè)化示范項目建設，技術獲得產業(yè)化應用后，提取不低于技術轉讓收益的35%用于反哺技術創(chuàng)新基金，并形成良性循環(huán)，助推更多國家重大戰(zhàn)略性技術及早形成先進生產力和優(yōu)勢產能。此舉可充分發(fā)揮我國“集中力量辦大事”的政策及制度優(yōu)勢，可強有力推動屬于 “國家戰(zhàn)略技術”層次的科技成果快速實現產業(yè)化，破解關鍵核心技術產業(yè)化應用的“最后一公里”難題，為我國“十四五”乃至中長期經濟社會實現可持續(xù)、高質量的內涵型增長提供堅強的保障。
三是科技成果產業(yè)化投融資、稅費優(yōu)惠政策。通過貸款利率優(yōu)惠、貸款審批程序簡化等方式，降低戰(zhàn)略性技術示范項目建設及產業(yè)化推廣應用過程的融資成本與融資周期，在擴大戰(zhàn)略性技術享受增值稅及企業(yè)所得稅優(yōu)惠、減免、即征即退等稅費優(yōu)惠政策范圍的基礎上或增設針對性的稅費優(yōu)惠政策條款，適當提高企業(yè)及科技創(chuàng)新團隊、核心技術人員、管理人員等創(chuàng)新主體的優(yōu)惠力度，以進一步激發(fā)科技創(chuàng)新主體持續(xù)開展技術創(chuàng)新的積極性與活力。
此外，還應探索實施科技創(chuàng)新領域的容錯糾錯機制，為科技創(chuàng)新人員“松綁減負”，以創(chuàng)造風清氣正、寬松適宜的科技創(chuàng)新外部環(huán)境。
作者：中國化工報社產業(yè)智庫專家 李大鵬