——中國石化乙烯蒸汽裂解技術研發紀實
迄今為止，世界乙烯工業已走過80多年的歷程。目前，世界上約90%的乙烯生產采用管式爐蒸汽裂解工藝。由于裂解反應復雜、分離工藝流程長、產品純度要求高，乙烯技術被視為技術含量最高的石油化工技術之一。直到上世紀末，乙烯成套技術一直被國外專利商壟斷，也使得我國的石油化工工業在一定程度上受制于人。
為了推動我國乙烯工業實現核心技術自主可控，作為最早攻關乙烯技術的單位之一，北京化工研究院幾代科研人員刻苦攻堅，相繼突破了物料組成復雜、工藝流程長、操作條件苛刻等技術難題，為我國乙烯技術進步寫下了濃墨重彩的一筆。
“1958年，我們就決定攻關乙烯技術”
“早在建院之初，我們就決定攻關乙烯技術！”據北化院院長吳長江介紹，1958年，北化院就把乙烯技術列為主要的研究方向之一。早期，為了解決物料組成復雜、工藝流程長的問題，北化院確定了裂解技術和分離工藝技術兩個主攻方向，建立了相對完備的涵蓋乙烯工藝和選擇加氫催化劑技術開發及關鍵技術驗證的試驗平臺，用以承擔相關技術開發與攻關任務。同時，面對當時國內乙烯技術領域一窮二白的困境，該院毅然承擔了幾乎國內所有裂解原料的評價任務。這也為乙烯裝置開車和裂解操作參數確定提供了不可或缺的技術支持。
技術攻關的終極目標是將科技成果盡快轉化為生產力。1962年，北化院在北京化工三廠建立了工業蓄熱爐的裂解裝置，經過多次調試，試車成功。上世紀60年代末，由于裂解爐發展從蓄熱式爐轉為管式爐，該院及時調整研究方向，相繼建立了方箱爐裂解水平管中試裝置、小試研究裝置和小型單管裂解試驗裝置，在70年代初期開始建立中試立式管裂解爐研究裝置，并試車成功。與此同時，他們著手深冷分離工藝中選擇加氫催化劑的開發工作，于1974年研制出第一代碳二加氫催化劑，并成功建立了選擇加氫催化評價裝置。
“這一系列的成果稱得上是我國乙烯裂解技術發展的基石。在掌握這些技術的基礎上，我國成功引進了第一套大型乙烯裝置，也就是燕山石化乙烯裝置。”集團公司首席專家王國清介紹。
“實現了打破壟斷，我們無愧于后人”
“我們是搞石油化工的，如果不能實現裂解爐國產化，進而實現乙烯裝置國產化，將愧對后人。”1983年，中國石油化工總公司宣告成立，時任總經理陳錦華說出肺腑之言。
當時，我國的裂解技術仍然由國外乙烯公司壟斷，乙烯技術國產化成為國家經濟建設的迫切需求。1983年底，在原中國石化總公司科技發展部的組織下，裂解技術北方研究小組成立了，北化院擔負起裂解爐核心部分輻射段爐管的設計工作。
當時國內并沒有成熟的裂解爐模型，只能以大量試驗數據為基礎來驗證設計想法。為此，北化院開展了裂解評價對流段、輻射爐管結焦等大量試驗，在此基礎上完成了自有裂解反應模型的建立，并據此設計建設裂解爐。同時，他們還研制出碳三液相加氫催化劑，與美國魯姆斯公司合作開發了單段床碳三液相選擇加氫工藝，并在工業示范裝置成功開車，開啟了乙烯系列催化劑在國內外的推廣。
在北方爐研究小組技術人員的刻苦攻關下，1988年10月20日，我國自主設計和建造的第一臺兩萬噸/年乙烯裂解爐在遼陽石油化纖公司建成投產。經過一年的運行、測試和標定，中國石化鑒定宣告了北方爐（CBL-Ⅰ型）的成功。“第一臺國產化工業裂解爐的成功建設和運行，標志著我國裂解技術取得重大突破，推動了我國乙烯生產裝置國產化的進程，加快了我國石油化工行業的發展。”王國清表示，“實現了打破壟斷，我們無愧于后人！”
隨后，北化院科研人員不斷創新，與兄弟單位一起開發了CBL系列裂解爐，在系統內大范圍推廣應用，并出口海外。
喜訊頻傳，乙烯技術實力持續增強
60年來，科技革命突飛猛進，北化院員工不敢有一絲懈怠，在科技創新的道路上持續探索，先后取得了重大科研成果數十項，形成了從蒸汽裂解技術、催化劑到乙烯工藝全流程的技術優勢，為核心技術自主可控提供持續動力。
該院與中國石化工程建設公司等兄弟單位合作開發的“復雜原料百萬噸級乙烯成套技術”，攻克了高選擇性與長周期運行無法兼顧的難題，使我國率先成為掌握復雜原料乙烯成套技術的國家，并在中韓（武漢）石化建成了世界先進水平的綠色高效百萬噸級乙烯生產裝置，使中國石化具備獨立設計建造世界先進水平大型乙烯工廠的實力。他們自主開發的扭曲片管強化傳熱技術、原位涂層抑制結焦技術等裂解爐穩定運行技術，在國內外乙烯裝置上推廣應用超百臺（套）；碳二、碳三高選擇加氫催化劑應用于全國80%的乙烯裝置，并遠銷海外。“不僅如此，我們的低溫甲烷化技術、高含量烯烴原料蒸汽裂解技術、裂解產物價值最大化技術等研究均取得重大突破，還有淺冷油吸收法回收煉廠干氣技術、丁二烯裝置尾氣加氫技術等煉化一體化技術，對煉化企業降本增效有很大助益。”該院乙烯技術研究所所長張利軍介紹。
目前，以北化院主導開發技術為基礎、配合兄弟單位開發的百萬噸乙烯成套技術總體達到了世界領先水平，已在中韓（武漢）石化、中科煉化、古雷煉化、福建煉化、鎮海煉化、天津中沙等項目應用。其中，應用乙烯裂解爐技術的裝置乙烯產能累計超過1300萬噸/年，為企業帶來了數十億元經濟效益；裂解爐技術及催化劑成功出口美國、英國、馬來西亞、泰國等國家，使中國石化躋身世界五大乙烯專利商行列。
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