石化“龍頭”技術走向世界
乙烯產能是衡量一個國家石油化工發展水平的重要標志。然而在1983年我國乙烯產能只有62萬噸，一直被國外壟斷的乙烯成套技術成為乙烯工業發展的最大障礙。榮獲2019年度石化聯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及工業應用項目，歷經十余年開發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，拉動下游相關產業產值超萬億元，裂解技術和催化劑還出口國外，最終實現我國乙烯技術的飛躍。
“龍頭”技術受制于人
石化工業是國民經濟支柱產業，而乙烯裝置則是石化工業的“龍頭”。乙烯裝置生產的乙烯、丙烯、丁二烯及芳烴是最重要的基本有機化工原料，下游生產的樹脂、纖維、橡膠及有機化工產品廣泛應用于各行各業，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，我國乙烯工業發展對乙烯成套技術有著巨大且迫切的市場需求。但現實情況是，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，關鍵設備國產化也受國外專利商制約，造成我國乙烯工業建設投資大、生產成本高、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，經過高溫裂解、急冷壓縮，雜質脫除和深冷分離等過程，生產出聚合級乙烯、丙烯等產品。乙烯裝置裂解反應網絡復雜，雜質脫除及產品純度要求高、工藝流程長，設備臺數多達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、裝備制造等十余家單位進行產學研聯合攻關，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新。
其間，在科技部、發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。
創新探索全面告捷
“我們歷經十多年，通過單項突破、成套技術開發、持續提升和全面跨越4個階段，創建了完備的乙烯技術研發平臺，開發了覆蓋全流程的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。
該項目創新開發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整體出口;首創了以分凝分餾塔、分配分離為核心的高效分離技術，實現了傳質傳熱高效協同耦合，投運的百萬噸級乙烯裝置尾氣中乙烯損失減少70%以上，制冷機功耗節省5%~7%;創新了高性能全流程催化劑，實現了低成本、低能耗、高選擇性的雜質脫除，并實現出口;創新了綠色高效系列專項技術，實現了乙烯裝置的節能降耗、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、總計乙烯產能973萬噸，裂解爐應用167臺、產能1729萬噸。其中僅武漢石化等3家采用該成套技術的企業近3年就新增利潤84.53億元。據測算，采用該成套技術的12套乙烯裝置拉動下游相關產業產值超萬億元，經濟及社會效益顯著，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聯合會鑒定意見認為“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，我國乙烯產能達4200萬噸，自給率也就66.7%，仍不能滿足國民經濟發展的需求。我國乙烯工業發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。
