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催化干氣制乙苯技術產業化創新之路(《中國科學報》2019-04-09)
時間:2019-04-10    欄目:媒體聚焦    瀏覽次數:

來源:《中國科學報》

發布時間:2019-04-09

■朱向學 徐龍伢 陳福存

具有我國自主知識產權的“催化干氣制乙苯”技術,是中國科學院大連化學物理研究所(以下簡稱大連化物所)、中國石油撫順石化公司、中石化洛陽工程有限公司、中國寰球工程公司遼寧分公司聯合開發成功并實現工業生產的項目,該技術從小試、中試到工業化生產,從第一代技術發展到第五代技術的全過程中,科研、企業和設計單位一直緊密結合,發揮各自優勢,縮短了從研發到工業應用的進程。這一技術開發過程中體現的產學研的結合模式,被稱為“干氣模式”。

從資源出發選擇適合國情的技術

催化干氣制乙苯技術,是將煉油廠催化裂化、催化裂解等裝置產生的干氣中的乙烯與苯反應生成乙苯的技術。催化裂化是我國最重要的石油加工路線,我國催化裂化裝置產能位居世界第二,副產大量干氣資源。該技術開發前,由于沒有合適的技術將干氣轉化成化工產品,這一寶貴資源都被直接燒掉,俗稱“點天燈”,不但造成資源的浪費,還會產生大量的二氧化碳,進一步加劇環境負擔。如何變廢為寶,將干氣中的乙烯進行利用,是擺在科研人員面前的重要課題。

1985年,時任大連化物所副所長的李文釗帶隊到撫順石化公司考察,依據中國石化總公司“綜合利用煉廠氣資源”的意見,經與撫順石化金國干總工程師等人員討論,提出催化裂化干氣不經精制直接制乙苯技術路線。

1986年9月,大連化物所、撫順石油二廠與中國石化總公司簽訂了“催化裂化干氣制取乙苯的研究”技術開發合同,大連化物所負責催化劑研制和小試試驗(王清遐研究員負責),撫順石油二廠負責工藝開發(張淑蓉高工負責)。

1987年,大連化物所成功完成催化裂化干氣不經精制直接制乙苯技術小試,并于當年10月通過中石化與中國科學院組織的成果鑒定,取得了具有國際先進水平的成果。

在全體工作人員共同努力下,于1990年順利完成了1000噸/年中試試驗,于當年12月進行了中試成果鑒定,并被列為中石化“八五”重點科技攻關“十條龍”之一;此后,進一步和洛陽石化公司設計院合作,于1993年成功投產撫順石油二廠3萬噸/年的干氣制乙苯裝置,技術指標達到當時的世界先進水平。

催化裂化干氣制乙苯成套技術為干氣綜合利用和乙苯生產開辟了一條新的技術路線,該技術相繼獲得1991年中國科學院科技進步獎一等獎、1996年中石化總公司科技進步獎一等獎、1997年獲國家技術發明獎二等獎,1998年被列為第三世界科學院具有創新性成果。所開發的分子篩、催化劑及工藝技術,獲中國、美國、歐洲等國家和地區20余件授權專利。

迎接國際挑戰 勇于技術創新

要想持續保持干氣制乙苯技術優勢,就要不斷地進行技術創新。1995年,大連化物所與撫順石油二廠承擔中石化總公司“500噸/年催化裂化干氣制乙苯催化劑的開發”項目(第二代技術),經過催化劑及工藝改進,開發出干氣中乙烯與苯的氣相烴化反應和多乙苯與苯的氣相反烴化反應分開的第二代技術,并分別于1996年和1999年在大慶林源煉油廠3萬噸/年和大連石化公司10萬噸/年干氣制乙苯裝置上成功投產。

為進一步提高競爭力,徐龍伢、王清遐等把降低二甲苯雜質含量和生產能耗、提高催化劑性能和工藝水平作為新一代技術突破點,在認真分析國內外技術發展和市場需求的基礎上,提出開發催化裂化干氣制乙苯氣相烴化與液相反烴化優化組合的第三代新技術。

2001年上半年,由洛陽石化公司設計院負責設計的3萬噸/年第三代技術工業化試驗裝置在撫順石油二廠開工,并于2001年8月通過中科院沈陽分院組織的成果鑒定,專家認為該技術達到國際領先水平。2002年,撫順石化決定將裝置規模擴建為6萬噸/年,由大連化物所提供催化劑及基礎設計數據,撫順設計院負責裝置設計。2003年9月,撫順石化6萬噸/年干氣制乙苯第三代技術工業裝置成功投產,各項技術指標優異,為其進一步推廣奠定了基礎。

2003年起,大連化物所作為干氣制乙苯技術推廣的牽頭單位負責該技術推廣,開創了該技術成果轉化的新局面,相繼轉讓給中國石油、中國石化、中國化工及地方煉企等多家單位。截至2019年初,在國內開工建設和投產的工業裝置共23套,總規模達到200余萬噸/年乙苯產能,實現投資總額達120余億元。該技術獲得2010年中國產學研合作創新成果獎、2008年國家科技進步獎二等獎、2006年首屆遼寧省科技成果轉化獎一等獎、第九屆中國專利優秀獎等獎項。

順應技術進步 推動持續創新

1997年開始,徐龍伢領導的研究組與撫順石油二廠研究所合作,承擔了中國石化總公司“催化裂化干氣與苯液相烴化制乙苯”項目(第四代技術),開發出適于液相中烴化反應的Beta和Y分子篩催化劑,于1999年完成第四代技術小試試驗,2000年在撫順石油二廠完成中試,于2001年8月通過中國科學院沈陽分院組織的成果鑒定,獲2003年度遼寧省技術發明獎二等獎。2004年起,大連化物所進一步開發了干氣制乙苯變相催化分離第五代技術。2006年5月該技術通過遼寧省科技廳與中科院沈陽分院組織的成果鑒定。

近年來,研究團隊在先期技術基礎上,進一步以新型分子篩材料的合成為突破口,開發了DL0822新一代烷基化催化劑,具有更優異的活性穩定性和更低的二甲苯雜質含量,應用于投建的干氣制乙苯工業裝置。

持續開發、不斷創新的催化干氣制乙苯技術已經形成了具有自主知識產權的系列專有技術,并先后在中國、美國、歐洲等多個國家和地區獲得發明專利授權40多項。該技術的推廣應用,創造了顯著的經濟效益和社會效益,為石油資源的高效轉化利用和我國緊缺的大宗關鍵化學品的生產提供了科技支撐。

梳理轉化模式 致力未來發展

在被問及從事技術開發和成果轉化的體會和經驗時,歷經多個項目從技術研發、小試、中試、工業試驗到工業應用的徐龍伢,依然是那樣的快人快語:“作為應用研究,必須要面向國家和行業關鍵需求,面向國民經濟主戰場,結合團隊特色優勢,進行關鍵技術攻關;核心技術突破后,要產學研用緊密結合,發揮科研—設計—企業各方優勢,進行放大及工業應用,縮短技術成熟期;同時要加強知識產權保護,合作中明確各方責權利,在技術推廣和產業發展中使各方的投入和付出獲得更大的回報。”

2018年,研究團隊完成了新老交替。這一年,團隊研發的擇形烷基化生產甲乙苯高效催化劑及技術投產萬噸級/年工業裝置,這是該類技術在國內的首次應用,打破國外壟斷;此外,團隊研發的其他多項烴類高效轉化及大宗關鍵化學品生產技術正在中試放大及工業化試驗進程中。在徐龍伢的指導下,朱向學、李秀杰正帶領這支“務實創新,團結協作,不斷進取”的團隊,努力奔跑,筑夢未來!

作者簡介

朱向學,1975年生于山東省,研究員,博士,博士生導師。現任大連化物所低碳烴綜合利用及沸石催化材料研究組組長。

徐龍伢,1964年生于江蘇省,中科院特聘研究員,曾任大連化物所化石能源與應用催化研究室主任和低碳烴綜合利用及沸石催化材料研究組組長。

陳福存,1969年生于吉林省,高級工程師,低碳烴綜合利用及沸石催化材料研究組科研人員。

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