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石化“龍頭”技術走向世界
乙烯產(chǎn)能是衡量一個國家石油化工發(fā)展水平的重要標志。然而在1983年我國乙烯產(chǎn)能只有62萬噸，一直被國外壟斷的乙烯成套技術成為乙烯工業(yè)發(fā)展的最大障礙。榮獲2019年度石化聯(lián)合會科技進步特等獎的綠色高效百萬噸級乙烯成套技術開發(fā)及工業(yè)應用項目，歷經(jīng)十余年開發(fā)出達到世界領先水平的乙烯成套技術，并將其推廣應用于12套裝置，拉動下游相關產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值超萬億元，裂解技術和催化劑還出口國外，最終實現(xiàn)我國乙烯技術的飛躍。
“龍頭”技術受制于人
石化工業(yè)是國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)，而乙烯裝置則是石化工業(yè)的“龍頭”。乙烯裝置生產(chǎn)的乙烯、丙烯、丁二烯及芳烴是最重要的基本有機化工原料，下游生產(chǎn)的樹脂、纖維、橡膠及有機化工產(chǎn)品廣泛應用于各行各業(yè)，與人們衣食住行、國防軍工等息息相關。
“然而1983年我國的乙烯產(chǎn)能僅有62萬噸，與巨大的市場需求相比可謂微乎其微，我國乙烯工業(yè)發(fā)展對乙烯成套技術有著巨大且迫切的市場需求。但現(xiàn)實情況是，直到上世紀末乙烯成套技術仍一直被國外壟斷，我們不僅要繳納高昂的專利和專有技術費，關鍵設備國產(chǎn)化也受國外專利商制約，造成我國乙烯工業(yè)建設投資大、生產(chǎn)成本高、市場競爭力弱。”中國石化集團公司副總工程師王子宗的一番話把我們帶回到上世紀80年代。
技術難點逐個出擊
乙烯裝置是科技含量最高的裝置之一，存在諸多技術難點。乙烯裝置以烴類為原料，經(jīng)過高溫裂解、急冷壓縮，雜質脫除和深冷分離等過程，生產(chǎn)出聚合級乙烯、丙烯等產(chǎn)品。乙烯裝置裂解反應網(wǎng)絡復雜，雜質脫除及產(chǎn)品純度要求高、工藝流程長，設備臺數(shù)多達600多臺，且操作條件苛刻。
“要攻克這樣的‘龍頭’技術，必須集中全集團的優(yōu)勢力量全力以赴。”王子宗介紹說，中國石化組織研究、設計、生產(chǎn)、裝備制造等十余家單位進行產(chǎn)學研聯(lián)合攻關，總體思路是從裂解、分離、催化劑、重大裝備等關鍵技術的單項突破，到乙烯成套技術的集成創(chuàng)新。
其間，在科技部、發(fā)改委等部委的大力支持下，先后有裂解、分離、催化劑、重大裝備研制等關鍵技術以及綠色高效乙烯成套技術6個課題在國家立項攻關;中國石化針對眾多技術難題，也先后組織了121項開發(fā)課題進行攻關，其中10項重點課題納入中國石化“十條龍”項目。
創(chuàng)新探索全面告捷
“我們歷經(jīng)十多年，通過單項突破、成套技術開發(fā)、持續(xù)提升和全面跨越4個階段，創(chuàng)建了完備的乙烯技術研發(fā)平臺，開發(fā)了覆蓋全流程的20項模型，全面攻克了裂解、分離、催化劑、重大裝備及工程化技術難題，在全流程關鍵技術上取得全面突破。”王子宗表示。
該項目創(chuàng)新開發(fā)了超大型長周期高效系列裂解爐技術，投運的國內最大20萬噸/年乙烯裂解爐運轉周期延長50%以上，正在建設世界最大的30萬噸/年乙烯裂解爐，裂解爐技術及裝備實現(xiàn)整體出口;首創(chuàng)了以分凝分餾塔、分配分離為核心的高效分離技術，實現(xiàn)了傳質傳熱高效協(xié)同耦合，投運的百萬噸級乙烯裝置尾氣中乙烯損失減少70%以上，制冷機功耗節(jié)省5%~7%;創(chuàng)新了高性能全流程催化劑，實現(xiàn)了低成本、低能耗、高選擇性的雜質脫除，并實現(xiàn)出口;創(chuàng)新了綠色高效系列專項技術，實現(xiàn)了乙烯裝置的節(jié)能降耗、減排增效;率先研制了百萬噸級乙烯重大裝備壓縮機組及冷箱，裂解氣壓縮機和丙烯制冷壓縮機成功應用于120萬噸/年乙烯裝置。
推廣應用佳績頻傳
在創(chuàng)新探索成績亮眼的同時，該成果的推廣應用也佳績頻傳。成套技術已先后推廣應用12套、總計乙烯產(chǎn)能973萬噸，裂解爐應用167臺、產(chǎn)能1729萬噸。其中僅武漢石化等3家采用該成套技術的企業(yè)近3年就新增利潤84.53億元。據(jù)測算，采用該成套技術的12套乙烯裝置拉動下游相關產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值超萬億元，經(jīng)濟及社會效益顯著，具有里程碑意義。
綠色高效百萬噸級乙烯成套技術的創(chuàng)新探索和應用實踐也獲得了國內外同行的一致認可和高度評價。某國際知名乙烯專利商評價“CBL裂解技術處于國際領先水平”;用戶韓國SK公司評價應用該成套技術的武漢乙烯裝置“技術達到國際領先水平”;中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會鑒定意見認為“綠色高效百萬噸級乙烯成套技術總體處于國際領先水平。”
2018年我國乙烯產(chǎn)能2524萬噸，已位居世界第二，但與高達4720萬噸的需求量相比，自給率僅為50%。預計2025年，我國乙烯產(chǎn)能達4200萬噸，自給率也就66.7%，仍不能滿足國民經(jīng)濟發(fā)展的需求。我國乙烯工業(yè)發(fā)展對乙烯成套技術有著巨大的市場需求。“盡管過去幾年甲醇制烯烴發(fā)展較快，但未來相當長的一段時間內，烴類原料蒸汽裂解仍是乙烯生產(chǎn)的主流工藝，可以預見，綠色高效百萬噸級乙烯成套技術未來仍有巨大的市場空間。”王子宗表示。
