宋倩倩 中国石油石油化工研究院

全球化工行业正迎来怎样的范式跃迁？

世界之变、时代之变、历史之变正以前所未有的方式展开。全球产业链、供应链加速重构，气候变化已达成国际共识，能源绿色低碳转型持续推进，叠加以人工智能为代表的第四次工业革命与产业的深度融合，化工行业站在了范式变革的临界点，呈现出“研究尺度微观化、生产过程绿色化、产业发展智能化”的链条式系统性重构特征。

研究尺度从宏观向微观与跨尺度耦合方向的深度拓展是化工行业重构的核心。

当前，以分子尺度的精准设计为起点，功能分子的精准构筑、单原子催化位点的精确调控、分子马达与开关等响应性单元的引入，正推动化工行业从粗放式反应向原子经济、结构可控性反应转型升级。例如，中国科学院大连化学物理研究所研究团队聚焦于构建以单个金属原子为活性中心的高效催化剂，通过精准调控原子周围的配位环境和电子结构，实现了二氧化碳向一氧化碳、甲醇等多种高附加值产物的定向还原转化，为构建低能耗、高选择性的二氧化碳电化学还原体系提供了微观机制支撑和材料基础，展示了单原子催化在绿色碳循环中的重要应用前景；芬林集团围绕纤维素这一天然可再生资源，提出通过微纳尺度结构调控实现生物材料性能的精准调节。其核心在于利用先进的纳米结构工程技术，将纤维素加工为纳米纤维素（CNF）或纳米晶体纤维素（CNC），并通过对纤维长度、结晶度、表面羟基官能团等参数的精确调控，构建高强度、具备可调湿度响应性和良好界面相容性的功能材料，为构建可持续、低碳、高性能的新型生物基材料体系提供了结构基础与可行路径。

此外，跨尺度耦合优化技术的发展使得微观催化过程与宏观分离工艺实现深度融合，突破了传统工艺界限，如中海壳牌石油化工有限公司借助AI与3D打印技术实现催化剂的结构优化，是跨尺度过程集成的典型范例。这种微观精准设计与宏观系统耦合优化的融合，显著提高了产业链的整体效率与资源利用水平，加速了化工行业向绿色、智能、高效的现代化新范式转型升级。

实现生产过程的绿色化转型是化工产业系统性变革的重要方向。

当前，产业界正加速从单纯末端治理向全流程绿色设计转变，通过推动温和、高效的绿色催化反应体系，减少原料与能源消耗，降低工艺过程的环境负担。如单原子催化、酶催化等精准催化技术的引入，有效替代了传统的高能耗、强腐蚀反应过程，显著提升原子经济性；膜分离、结晶与萃取等绿色分离技术的集成应用，大幅降低了分离过程的能耗，北京化工大学研究团队的精馏与多级结晶耦合分离技术就是一个典型代表，通过将传统高能耗精馏过程与能耗较低的结晶工艺进行过程耦合与优化，实现了在保证分离精度的前提下显著降低能耗与溶剂使用量。

通过生物质替代石化原料、二氧化碳资源化利用、废旧聚合物闭环回收等举措，系统构建“可再生资源—绿色工艺—产品闭环回收”的循环发展模式，已成为国际石化公司绿色低碳转型的主流范式，如道达尔能源、壳牌公司积极开展废塑料化学循环与生物基材料的产业化示范，通过原料多元化与工艺绿色化协同发力，推动化工行业从资源端到产品端的绿色闭环升级。这种从源头设计到中游合成再到下游产品应用的全生命周期系统性绿色转型，正逐步成为化工行业未来发展的主流模式。

AI与产业链协同正成为驱动化工行业重构的重要杠杆。

随着数字化技术与产业融合的持续深入，人工智能技术在化工产业链各环节应用的协同效应逐渐凸显。比如，巴斯夫构建的AI材料筛选平台，融合大数据分析与高通量虚拟筛选技术，能够在海量分子结构中迅速识别具备目标性能的候选材料，显著缩短新材料研发周期，并通过与下游应用场景的数据联通，实现从分子设计到性能响应的精准匹配。华为利用视觉大模型、预测大模型、科学技术大模型等底座能力，与行业伙伴合作推动AI技术在常减压装置、煤气化装置、橡胶质检、设备预测性维护等场景落地应用，在实现单装置优化的同时，还能与企业级MES系统、碳管理平台联通，推动生产运行、能耗管理与碳排放核算的一体化协同，为化工行业构建“智能+绿色”新型生产体系提供了可复制的示范路径。

与此同时，AI还在膜材料设计、酶催化路径优化、生物工艺调控等领域得到拓展应用。例如，在聚酰亚胺与纳滤膜研发中，研究团队通过构建机器学习模型预测材料性能，结合实验反馈实现快速迭代优化，加快了从实验室到产业化的转化速度。总体来看，AI正逐步打通“设计—合成—表征—应用”的全流程数据链条，强化化工产业链上下游间的联动协同，推动研发效率、制造精度与资源利用水平的同步跃升，实现化工产业链的高效协同与智能升级。

中国化工何以激发新质生产力，锻造强国新动能？

当前，全球化工行业迈入深度重构的关键阶段，唯有积极推进范式跃迁，方能激发新质生产力、锻造未来增长新动能。值此我国由化工大国向强国迈进的攻坚期，必须牢牢把握新质生产力发展要求，以科技创新为核心引擎、绿色低碳为转型路径、AI融合为战略支点，加快推动化工行业实现高端化、智能化、绿色化发展，构建具有全球竞争力的现代化工强国体系。

聚焦科技创新驱动，突破产业发展瓶颈。

一是持续深化科技创新。聚焦结构设计、多尺度设计、性能预测机制等底层科学问题，集中力量攻克行业高质量发展的“卡点”“堵点”及薄弱环节，通过新型催化剂研发、配方优化、工艺革新等途径推动产业迈向更高层次。

二是加快突破CCUS、绿氢、废塑料等高效化学回收、膜分离等高效分离、超重力等过程强化、非粮生物质制备高性能化学品等绿色低碳关键技术，同时前瞻性规划部署智能仿生、量子信息、超导、未来能源等颠覆性技术，在合成生物、柔性电子、量子计算、新型储能、AI+材料等战略性新兴产业和未来产业赛道抢占技术制高点。

三是积极探索多元合作模式，科学规划建设中试平台，强化产学研在实验室成果工程化、产业化环节的深度融合，通过设立成果转化基金、共建中试基地等方式加速科技成果转化与推广应用，以技术创新全面赋能化工行业向高端化、绿色化、智能化升级，提升产业链核心竞争力。

推进绿色低碳转型，构建循环发展模式。

一是积极推进节能提效。坚持节能优先方针，将节能贯穿于生产全过程，统筹推进能效技术变革和能效管理革新，推动能耗“双控”向碳排放“双控”转变；持续优化生产工艺流程，推动工艺向连续化转型，将传统釜式反应器升级替换为微通道等连续反应器，推广增材制造，减少生产过程中材料损耗；加快低温/低压聚合、馏分分离与组分分离等高效分离技术等节能技术的开发与推广应用，推进锅炉、压缩机、风机、泵等重点用能设备、用能系统更新改造；加大力度实施节能降碳和绿色转型升级改造项目，提升化工生产过程资源与能源利用效率。

二是持续优化能源结构，积极开展绿电、储能与企业现有用能系统的耦合，构建多能互补的能源体系，示范应用小型电熔盐、固体电蓄热炉、电加热裂解炉、乙烯“三机”改电驱等技术，提高终端用能电气化率，大力提高绿氢、绿电在化工生产中的应用比例。

三是充分利用生物质、农林废弃物、废弃化学品、炼厂副产气等副产品资源，提升绿色低碳原料占比；建立健全覆盖综合基础、绿色产品、绿色工厂、绿色供应链等全链条的绿色产品标准体系；加快绿色评价认证体系建设，推动绿色化工产品的国际互认；加快行业碳排放核算、全生命周期产品碳足迹等方法学研究，完善碳足迹管理体系，构建循环可持续的产业发展模式。

深化数智融合，赋能产业协同发展新范式。

一是加速推动数字技术赋能产业发展，加快企业数字化基础能力建设，重点提升数据采集、汇聚及质量管理能力，夯实企业数字化转型根基，打造“原料—生产—应用”产业链数字协同体系；同时，积极打造数字化转型的典型场景、标杆工厂及标杆企业，充分发挥示范引领作用，带动全行业数字化水平提升。

二是加快构建化工行业智能制造试验验证平台、智能安全监督管理平台、算力中心等生产智造共享平台，推动打造工艺装备数字化仿真平台、重点领域“双碳”公共服务平台等数字化研发公共平台，深化应用化工服务业电子商务平台、数智化跨境电商供应链综合服务平台、数字物流平台等电子商务共享平台。

三是全力推进AI在研发领域的落地应用，重点推进材料基因工程数据库建设、实验数据标准化建设与多源数据集成、智能实验平台与专用AI算法工具包开发等，通过生成式设计、跨尺度模拟与自动化实验等核心技术突破，打通“设计—实验—表征—验证”的闭环流程，构建可迭代、可迁移的智能研发体系，形成以数据驱动创新、以算法引领突破的新型研发范式。