截至2015年7月底, 中国石化海南炼油化工有限公司的60万吨/年芳烃联合装置已连续平稳运转了20个月, 其间各项关键技术指标达到或超过国际同类水平。
作为首个成套技术国产化的大型芳烃装置, 该项目的成功运行彻底结束了我国芳烃核心技术必须依赖从国外引进的历史, 也标志着中国石化成为继美国、法国公司外, 全球第三家拥有芳烃成套生产技术的专利商和工程EPC承包商。
石油化工技术的里程碑
在今年3月召开的中国石化科技进步工作会议上, 由中国石化石油化工科学研究院、中国石化工程建设有限公司、中国石化扬子石油化工有限公司、中国石化海南炼化公司、中国石化上海石油化工研究院等单位共同承担的“芳烃关键技术开发及应用”项目荣获中国石化科学技术进步特等奖。
“芳烃成套技术经过工业实践证明, 大型芳烃联合装置主要指标国际领先, 经济和社会效益巨大, 对推动我国芳烃及相关新兴产业的发展意义重大。”闵恩泽、袁渭康、何鸣元、袁晴棠、欧阳平凯、谭天伟6位院士对此予以高度评价, 认为这是石油化工技术领域的里程碑。
“2011年, 我们在扬子石化公司建成3万吨/年工业试验装置, 2013年底又在海南炼化公司建成60万吨/年的大型项目推广应用。装置一次投料试车成功, 如今已连续平稳运转了20个月。”据中国石化工程建设公司总经理孙丽丽介绍, 诸多科技创新赋予了这套装置较大的国际竞争优势, 比如“吨产品能耗仅为国际同类先进技术的72%, 吨产品成本比国际先进水平降低6%, 产品纯度达到99.8%以上”。
在芳烃成套技术中, 石化人研发了大量专用设备, 创造出多项“世界之最”, 例如世界最大的多溢流板式精馏塔、世界最大的单炉膛芳烃加热炉、世界领先大直径薄饼型精密流体分布器等。“这些均为自主研发制造的专利设备, 并形成了配套的国家或行业标准。海南炼化对二甲苯项目的设备国产化率高达95%, 大型关键设备、控制系统领跑芳烃生产技术, 真正从中国制造走向了中国创造。”孙丽丽自豪地说。
几代石化人的梦想
芳烃成套技术以生产对二甲苯为核心, 是一个国家石油化工发展水平的标志性技术之一, 系统集成度高、开发难度大。此前, 全球仅有美国和法国的两家公司掌握芳烃成套技术, 国内产能几乎全部依赖国外公司的技术, 技术许可和专用吸附剂、催化剂等费用极其昂贵。开展芳烃成套技术攻关, 引领芳烃产业发展, 成为几代石化人的梦想。
自20世纪80年代起, 石化人先后研发出芳烃抽提、二甲苯异构化等单元技术, 但芳烃成套技术的核心——吸附分离技术一直未能掌握。为了突破国外的技术垄断, 石科院从90年代初开展对二甲苯吸附分离技术的探索研究, 研发出RAX—2000型国产吸附剂, 2004年在中国石化齐鲁分公司完成工业试验, 各项指标均达到甚至优于进口剂水平, 价格比进口剂低三分之一。2009年, 中国石化成立了以高级副总裁戴厚良为组长的攻关领导小组, 决心啃下这块“硬骨头”。同年, 对二甲苯吸附分离技术进入中国石化“十条龙”攻关项目, 攻坚战正式拉开序幕。
“对二甲苯分离技术采用模拟移动床吸附分离工艺, 该工艺集吸附剂、专用设备、工艺及专用控制系统于一体, 开发技术难度极大。”提到研发面临的困难, 石科院副总工程师吴巍如是说。“此外, 对二甲苯产品纯度要求高 (最低也要在99.7%以上) , 但工业装置物料阀门要在进出料之间不停切换, 会造成管线内物料残留——哪怕是微量残留, 都会影响产品的纯度和收率。”
为了尽快攻克技术难关, 科研人员放弃节假日及周末休息时间, 争分夺秒地埋头试验, 终于开发出具有自主知识产权的模拟移动床吸附分离技术。2011年, 中国石化在扬子石化建成3万吨/年的首套工业示范装置, 采用最新研发的RAX—3000型国产吸附剂和工艺, 产品纯度、收率等关键指标均达到国际先进水平, 验证了自主技术的可靠性, 为工业应用提供了技术支撑。
将芳烃成套技术推向世界
在工业试验装置上取得成功后, 中国石化又在海南炼化建设了60万吨/年芳烃联合装置, 顺利开工运转, 各项关键技术指标达到或超过国际同类水平。
科研人员在研发中还重点突出中国石化低碳环保的理念, 例如率先采用回收塔顶低温热能量发电, 使联合装置项目发电量大于自身耗电量。“与国内同类装置相比, 海南炼化这套设备每生产1吨对二甲苯产品, 能耗要低150千克标油。按年产量60万吨计算, 每年在降低能耗上就可以节省数亿元。”吴巍认为, 海南炼化这套装置必将以最低的能耗成为全球芳烃联合装置的新标杆。“在原料精制单元, 项目突破性地以催化反应代替物理吸附, 大幅延长了催化剂寿命, 减少固废物排放达98%。可以说, 海南炼化环保监测指标全面优于最新颁发的国家排放标准。”中国石化上海石油化工研究院副总工程师孔德金指出。
中国化工学会常务理事洪定一认为, 中国石化拥有了具有自主知识产权的芳烃成套技术, 技术经济指标达到世界领先水平, 将为国内芳烃工业创造新的战略发展机遇, 对于提升我国经济发展的质量效益、加快结构转型具有重要意义。他说:“很多国家对芳烃技术都有需求, 我们完全可以大胆走出国门, 充分利用高效环保的竞争优势, 通过淘汰落后产能赢得定价话语权, 并带动相关制造业和下游产业的快速发展。”