石化工業的“里程碑”是怎么煉成的

海南煉化廠區

當地居民到海南煉化廠對二甲苯現場參觀

海南煉化廠區一角

在中國的石油化工領域，有一項體現了中國裝備制造業水平的技術，即中國石化科技工作者歷經四十年開發成功的具有自主知識產權的芳烴成套技術。該技術日前已獲得一家國際著名石油公司的青睞，即將走出國門，在“走出去”“一帶一路”建設方面成為“搶手貨”。

四十年磨一劍

芳烴，包括甲苯、對二甲苯（PX）等，是重要的基礎化工原料。我們衣食住行的方方面面都離不開它的貢獻，例如我們穿的衣服、坐的汽車、食品藥物飲料包裝、用的各類塑料等等都和芳烴有關。中國石化石油化工科學研究院副總工程師吳巍告訴《中國科學報》記者，石油化工基礎原料主要有兩大分支：一是烯烴，一是芳烴。芳烴衍生產品的種類非常多，在已知的800多萬種有機化合物中，芳烴類化合物約占30%。

芳烴成套技術是系統復雜、技術密集型的高端技術，是代表國家石油化工發展水平的標志性技術。此前，全球僅有兩家國外著名公司掌握芳烴成套技術，形成事實上的技術市場壟斷。

據吳巍介紹，芳烴成套技術因為系統集成度高、開發難度大，因而有很高的技術壁壘，技術許可和專用吸附劑、催化劑等費用也極為昂貴。1975 年，我國引進2.7 萬噸/ 年PX 裝置技術費用高達數百萬美元；2007 年，60 萬噸/ 年PX 裝置僅技術費用就高達數千萬美元。

中國石化上海石油化工研究院副總工程師孔德金介紹說，為了攻克芳烴核心技術，從上世紀70 年代起，石化行業、高校以及科研院所幾代人歷經40 多年的努力終于使中國成為繼美國、法國之后第三個擁有芳烴成套技術的國家。該項目所有技術我國都具有知識產權，擁有百余項國內外授權ZL。

閔恩澤等6 位院士對這一項目給予了高度評價，認為芳烴成套技術成功開發是石油化工技術的“里程碑”。該項目在工藝、工程裝備、控制方法與系統、吸附材料與催化材料等方面取得多項重大創新與突破，整體處于國際領先水平，具有重要推廣應用價值。

攻克最后一座堡壘

中國化工學會常務理事洪定一認為，芳烴成套技術這樣高難度、高投資、高風險的技術之所以能夠在中國從實驗室成功走向工業裝置，與國家層面的支持、產學研緊密結合以及中國石化科研、設計、建設、生產等高度一體化的協作優勢有很大關系。

從上世紀70 年代開始，中國石化石油化工科學研究院、上海石化院等單位就接連研發出芳烴抽提、二甲苯異構化、甲苯歧化和烷基轉移等芳烴單元生產技術。但是，PX 吸附分離技術一直未能攻克，成為芳烴成套技術最后的堡壘。 由于這塊短板的存在，導致我國每年需要進口數百萬噸PX 產品，花費近百億美元外匯。

吳巍告訴記者，為了突破國外吸附分離技術壟斷，中國石化上世紀90 年代初就部署開展PX 吸附分離技術的探索研究， 研發出RAX-2000A 國產吸附劑，于2004 年在齊魯分公司工業試驗，各項指標均達到或超過進口劑的水平，價格比當時進口劑低三分之一。

2009 年，為了突破國外公司對PX 吸附分離工藝技術的壟斷，中國石化成立了以戴厚良高級副總裁為組長的芳烴成套技術攻關領導小組，組織發起芳烴成套技術最后堡壘———PX吸附分離技術攻關，完成芳烴成套技術的閉環，要不惜一切代價啃下這塊“硬骨頭”。同年，PX 吸附分離技術進入中國石化“十條龍”攻關項目，正式開啟了自主PX 吸附分離工藝技術攻堅戰的序幕。

2011 年，中國石化利用自主研發的PX 吸附分離技術在揚子石化建成3 萬噸/ 年的首套工業裝置，使用最新研發的RAX-3000 型國產吸附劑，驗證了自主PX 吸附分離技術的可靠性。自此，中國石化成功攻克了自主芳烴生產技術的最后一座堡壘———吸附分離技術，掌握了芳烴生產成套技術。

中國石化依靠自主研發的芳烴成套技術，在海南煉化又建設了規模為60 萬噸/ 年PX的大型芳烴聯合裝置，于2013 年12 月27 日一次開車成功，順利投產。

創新的三級跳

洪定一告訴記者，40 多年來，我國的芳烴技術經歷了跟跑、并行和創新領跑等三個階段。

PX 技術是芳烴成套技術的核心部分。以吸附分離工藝研發為例，吳巍介紹說，PX 分離技術采用模擬移動床吸附分離工藝，該工藝集吸附劑、專用設備、工藝及專用控制系統于一體，整體工藝復雜，開發技術難度極大。PX 產品純度要求高，最低也要在99.7%以上；模擬移動床技術的特點是裝置具有復雜的工藝管線系統，這些管線系統需要以周期切換方式流過組成大不相同的原料、產品等不同物料，管線系統中物料的殘留會造成產品污染。哪怕是微量的其他物料殘留未消除，都會影響產品的純度和收率。

為了盡快攻克技術難關，科研人員放棄節假日及周末休息時間，爭分奪秒地埋頭試驗，開發出具有自主知識產權的模擬移動床技術，攻克了吸附程序控制系統（MCS）控制難題，創造性地開發出有別于國際同類技術的吸附室床層管線沖洗工藝，開發設計出符合工藝要求的專用特殊構件，徹底攻克了PX 吸附分離工藝的所有技術難題。

另外，在研發過程中，科研人員還著力突出綠色低碳的理念。與國內同類裝置相比，海南煉化的PX 裝置每生產1 噸PX 產品，能耗要低25%，每年在降低能耗這方面就可以節省數億元。除此之外，科研人員還率先采用回收塔頂低溫熱能量發電，一舉使聯合裝置項目發電量大于自身的全部耗電量，實現裝置從受電到向外輸電的歷史性突破，每天可向外輸電6.5 萬度。海南煉化的PX 裝置也因此以最低的能耗成為全球芳烴聯合裝置新標桿。

掌握自己的根基

目前全球用于化工用途的芳烴年消費總量約1.2 億噸，芳烴生產廠共有130 多家，遍布美國、西歐、日韓等發達國家和地區。PX 是用量最大且生產技術最有代表性的芳烴品種，具有豐富的下游產業鏈，是石化行業的重要根基。

吳巍告訴記者，隨著我國經濟的持續發展和人民生活需要的日益增長，我國PX 消費量快速增長，近15 年的年均增長速度超過20%。截至目前，我國已成為全球最大的PX 消費國，但長期自給不足、依賴進口。2014 年進口約1000 萬噸、約占消費量的一半，其中75%來自美、日、韓等發達國家。在國內民眾抗議發展PX產業的同時，美國、日本、韓國紛紛針對中國市場新建PX 裝置。

面對民眾對PX 的疑慮，中國石化新聞發言人呂大鵬認為，既要從科學角度擺事實講道理，也要從政治高度剖析問題的根源，使民眾明白事關國計民生的芳烴產業一定要掌握在中國自己手中，不能受制于人。

另外，針對PX 被妖魔化的社會恐慌心理，為確保綠色安全生產，海南煉化自項目建設之初即將“零污染、零泄漏、零排放、本質安全”作為項目的重要建設目標，確保“空中無排放、地上無泄漏、地下無滲透”。