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石化“龙头”技术走向世界

  文章加入时间:2019年12月


  乙烯产能是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。然而在1983年我国乙烯产能只有62万吨,一直被国外垄断的乙烯成套技术成为乙烯工业发展的最大障碍。荣获2019年度石化联合会科技进步特等奖的绿色高效百万吨级乙烯成套技术开发及工业应用项目,历经十余年开发出达到世界领先水平的乙烯成套技术,并将其推广应用于12套装置,拉动下游相关产业产值超万亿元,裂解技术和催化剂还出口国外,最终实现我国乙烯技术的飞跃。
  “龙头”技术受制于人
  石化工业是国民经济支柱产业,而乙烯装置则是石化工业的“龙头”。乙烯装置生产的乙烯、丙烯、丁二烯及芳烃是最重要的基本有机化工原料,下游生产的树脂、纤维、橡胶及有机化工产品广泛应用于各行各业,与人们衣食住行、国防军工等息息相关。
  “然而1983年我国的乙烯产能仅有62万吨,与巨大的市场需求相比可谓微乎其微,我国乙烯工业发展对乙烯成套技术有着巨大且迫切的市场需求。但现实情况是,直到上世纪末乙烯成套技术仍一直被国外垄断,我们不仅要缴纳高昂的专利和专有技术费,关键设备国产化也受国外专利商制约,造成我国乙烯工业建设投资大、生产成本高、市场竞争力弱。”中国石化集团公司副总工程师王子宗的一番话把我们带回到上世纪80年代。
  技术难点逐个出击
  乙烯装置是科技含量最高的装置之一,存在诸多技术难点。乙烯装置以烃类为原料,经过高温裂解、急冷压缩,杂质脱除和深冷分离等过程,生产出聚合级乙烯、丙烯等产品。乙烯装置裂解反应网络复杂,杂质脱除及产品纯度要求高、工艺流程长,设备台数多达600多台,且操作条件苛刻。
  “要攻克这样的‘龙头’技术,必须集中全集团的优势力量全力以赴。”王子宗介绍说,中国石化组织研究、设计、生产、装备制造等十余家单位进行产学研联合攻关,总体思路是从裂解、分离、催化剂、重大装备等关键技术的单项突破,到乙烯成套技术的集成创新。
  其间,在科技部、发改委等部委的大力支持下,先后有裂解、分离、催化剂、重大装备研制等关键技术以及绿色高效乙烯成套技术6个课题在国家立项攻关;中国石化针对众多技术难题,也先后组织了121项开发课题进行攻关,其中10项重点课题纳入中国石化“十条龙”项目。
  创新探索全面告捷
  “我们历经十多年,通过单项突破、成套技术开发、持续提升和全面跨越4个阶段,创建了完备的乙烯技术研发平台,开发了覆盖全流程的20项模型,全面攻克了裂解、分离、催化剂、重大装备及工程化技术难题,在全流程关键技术上取得全面突破。”王子宗表示。
  该项目创新开发了超大型长周期高效系列裂解炉技术,投运的国内最大20万吨/年乙烯裂解炉运转周期延长50%以上,正在建设世界最大的30万吨/年乙烯裂解炉,裂解炉技术及装备实现整体出口;首创了以分凝分馏塔、分配分离为核心的高效分离技术,实现了传质传热高效协同耦合,投运的百万吨级乙烯装置尾气中乙烯损失减少70%以上,制冷机功耗节省5%~7%;创新了高性能全流程催化剂,实现了低成本、低能耗、高选择性的杂质脱除,并实现出口;创新了绿色高效系列专项技术,实现了乙烯装置的节能降耗、减排增效;率先研制了百万吨级乙烯重大装备压缩机组及冷箱,裂解气压缩机和丙烯制冷压缩机成功应用于120万吨/年乙烯装置。
  推广应用佳绩频传
  在创新探索成绩亮眼的同时,该成果的推广应用也佳绩频传。成套技术已先后推广应用12套、总计乙烯产能973万吨,裂解炉应用167台、产能1729万吨。其中仅武汉石化等3家采用该成套技术的企业近3年就新增利润84.53亿元。据测算,采用该成套技术的12套乙烯装置拉动下游相关产业产值超万亿元,经济及社会效益显著,具有里程碑意义。
  绿色高效百万吨级乙烯成套技术的创新探索和应用实践也获得了国内外同行的一致认可和高度评价。某国际知名乙烯专利商评价“CBL裂解技术处于国际领先水平”;用户韩国SK公司评价应用该成套技术的武汉乙烯装置“技术达到国际领先水平”;中国石油和化学工业联合会鉴定意见认为“绿色高效百万吨级乙烯成套技术总体处于国际领先水平。”
  2018年我国乙烯产能2524万吨,已位居世界第二,但与高达4720万吨的需求量相比,自给率仅为50%。预计2025年,我国乙烯产能达4200万吨,自给率也就66.7%,仍不能满足国民经济发展的需求。我国乙烯工业发展对乙烯成套技术有着巨大的市场需求。“尽管过去几年甲醇制烯烃发展较快,但未来相当长的一段时间内,烃类原料蒸汽裂解仍是乙烯生产的主流工艺,可以预见,绿色高效百万吨级乙烯成套技术未来仍有巨大的市场空间。”王子宗表示。

文章摘编自:中国化工报社·中化新网


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