作者:计红梅 来源:中国科学报 发布时间:2014-9-2
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攻克芳烃技术的最后一座堡垒

 

■本报记者 计红梅

截至8月27日,中国石化海南炼油化工有限公司60万吨/年芳烃联合装置已经稳定运行了8个月。在这期间,联合装置各项关键技术指标达到甚至超过了国际同类水平。

这一成绩的取得有着重要的意义:它彻底结束了我国芳烃核心技术必须依赖国外引进的历史。对于芳烃产业的发展,中国人有了自己的话语权。

“只想吃一颗桃子,

却要买下整个果园”

石油化工主要有两大分支:一是烯烃,一是芳烃。说起芳烃,很多人可能不太熟悉。但说到对二甲苯(PX),大家可能就不太陌生了。芳烃,包括甲苯、PX等,是重要的基础化工原料。我们穿的衣服、坐的汽车、食品药物饮料包装、用的各类塑料……衣食住行的方方面面,都少不了芳烃的影子。但是,生产芳烃产品需要复杂的成套技术,涉及多项专门的工艺技术。在中国石化开展芳烃成套技术研发之前,全球只有少数发达国家的两家公司掌握了芳烃成套技术,国内产能几乎全部依赖国外公司的技术。

杨彦强是中国石化石油化工科学研究院的一名工程师。他告诉《中国科学报》记者,为了攻克芳烃核心技术,从上世纪开始,中国石化石油化工科学研究院、上海石化院等单位接连研发出催化重整、芳烃抽提、二甲苯异构化、甲苯歧化和烷基转移等芳烃生产技术。但PX吸附分离技术一直未能攻克,成为芳烃成套技术最后的堡垒。由于这块短板的存在,导致我国每年需要进口数百万吨PX产品,花费近百亿美元外汇。

据介绍,2009年~2012年,我国PX产量、消费量和进口量年均增速都接近了20%。2013年,PX进口量达到了900万吨,2015年预计将达到1200万~1300万吨。

“从周边国家来看,日本、韩国、新加坡和沙特PX生产增长迅速,而且出口的主要对象是中国。这也造成了我国PX自给率偏低的现状。”杨彦强说。

国内仅有的产能,也都是依赖引进技术建设的生产装置,每年需要花费数亿元来支付专利使用费和进口吸附剂。杨彦强举例,一套年产60万吨到70万吨PX的装置,技术许可费要上亿元,进口吸附剂更要2亿~3亿元。

为了突破国外吸附分离技术垄断,中国石化上世纪90年代初就部署开展PX吸附分离技术的探索研究,研发出RAX-2000A国产吸附剂,于2004年在齐鲁分公司工业试验,各项指标均达到或超过进口剂的水平,价格比当时进口剂低三分之一。

然而,正当中国石化想要在引进的装置上陆续运行和推广国产吸附剂的时候,国外公司提出,如果中国要用自己的吸附剂,那他们就不再提供配套的技术服务和其他关键产品。有人对此做了这样的比喻:“我们只想吃一颗桃子,但国外的供应商却想让我们把整个果园都买下来。”

“不惜一切代价啃‘硬骨头’”

为了进一步摆脱国外对PX吸附分离工艺技术的垄断,2009年,PX吸附分离技术进入中国石化“十条龙”攻关项目,正式开启了自主PX吸附分离工艺技术攻坚战的序幕。

中国石化石油化工科学研究院高级工程师李犇博士也参与了PX吸附分离技术的攻关。他告诉《中国科学报》记者,自2009年11月起,中国石化总部共召开10多次“芳烃成套技术开发攻关例会”,调集中国石化系统内的优势资源,依托具有国内一流科技开发实力的石油化工科学研究院和具有一流工程设计能力的设计单位,联合上海石油化工研究院、催化剂公司以及扬子石化、海南炼化等生产企业,联手发起对芳烃成套技术的最后堡垒——吸附分离技术的攻关,要不惜一切代价啃下这块“硬骨头”。

摆在他们面前的,是PX产品纯度要求高、管线交叉污染等诸多难题。为了尽快攻克技术难关,科研人员放弃了无数的节假日及周末休息时间,争分夺秒地埋头试验,开发出具有自主知识产权的模拟移动床系统,攻克了吸附程序控制系统(MCS)控制问题;此外,科研人员还开发设计出符合工艺要求的新型高效内构件,彻底攻克了PX吸附分离工艺的所有技术难题。

2011年,中国石化利用自主研发的PX吸附分离技术,在扬子石化建成了3万吨/年、采用该新工艺的首套工业示范装置,使用最新研发的RAX-3000国产吸附剂,产品纯度、收率等关键指标均达到了国际先进水平,验证了自主PX吸附分离技术的可靠性,为大型化工业应用奠定了基础和数据支撑。

“研究—开发—应用的完美三级跳”

科技成果完成科学研究、实验开发后,还需要工业应用最后“一跳”,才能真正实现创新价值。杨彦强告诉《中国科学报》记者,中国石化在工业试验装置上取得成功之后,依靠自主研发的芳烃工艺技术,在海南炼化建设了60万吨/年芳联合装置,于2013年12月27日一次开车成功,顺利投产。自此,中国石化成功攻克了自主芳烃生产技术最后一座堡垒——吸附分离技术,掌握了芳烃生产成套技术。

据介绍,这套芳烃联合装置的核心装置就是60万吨/年的PX吸附分离装置。由于中国石化具有自主知识产权,投资费用比进口技术节省了1.5亿元。

此外,在研发过程中,科研人员将绿色低碳的理念灌输到技术中,开发的PX吸附分离技术具有更低的能耗。杨彦强告诉记者:“与国内同类装置相比,海南炼化这套PX装置每生产1吨PX产品,能耗要低近百千克标油,每年在降低能耗这一方面就可以节省2亿元以上。”

除此之外,在建设这套装置时,科研和设计人员还在全球率先采用回收塔顶低温热能进行发电等技术,使得联合装置项目发电量大于项目自身的全部耗电量,使整个项目向外输送电力,成为芳烃联合装置新的标杆。

“海南炼化芳烃联合装置是中国石化自主芳烃成套技术首次在大规模芳烃联合装置上应用,标志着中国石化完全掌握了大规模芳烃联合装置全流程生产技术,具备了芳烃联合装置工艺设计、工程建设、吸附剂制备生产的能力,成为全球第三个具有完全自主知识产权的大芳烃生产技术专利商和工程承包商。” 杨彦强自豪地说。

《中国科学报》 (2014-09-02 第7版 制造)
 
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