寻找带头大哥

○ 文／本刊记者 石杏茹

寻找带头大哥

○ 文／本刊记者 石杏茹

从芳烃混合物中区别分离出对二甲苯，是“高效环保芳烃成套技术开发及应用”技术解决的最大难题。

性别、身高、长相一模一样的四胞胎，怎么区分？不用验DNA，这个难题其实很好解决。深圳有位四胞胎男孩，父母按长幼顺序给他们分别在头上剃出阿拉伯数字“1、2、3、4”。如果是女孩不能剃头怎么办？也好办，四胞胎女孩可以通过分别扎“1、2、3、4”个小辫来分辨。

外观与性状完全相同的类四胞胎对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、乙苯，怎么区分？

验DNA也不行。同为芳烃混合组分，这“四胞胎”同为碳八芳烃，分子式完全相同，最小的沸点差仅约1℃。区别只在化学意义上的排列结构不同、作用不一。对人类最有用的是其中的对二甲苯。人们无法人为地把它们标注上“1、2、3、4”，所以很难把对人类最有用的对二甲苯区分出来。

获得2015年度国家科学技术进步奖特等奖的中石化“高效环保芳烃成套技术开发及应用”技术解决了这个难题。中石化工程建设公司总经理孙丽丽说：“把最有用的带头大哥对二甲苯找到，把邻二甲苯、间二甲苯整整容变成对二甲苯，并最终分离出来是技术要解决的最大问题。”

最值钱的带头大哥

芳烃之所以成为我们追求的芳烃，最大原因是混合物中含有的对二甲苯。对二甲苯之所以成为芳烃混合物中的带头大哥，是因为它的重要性。

大多数人不知道，我们生活中约有65%的纺织原料、80%的饮料包装瓶来源于对二甲苯。全球年消费对二甲苯约5000万吨（化工用途的芳烃总量约1.2亿吨）。原油中天然的对二甲苯仅占约千分之一，对二甲苯工厂的原料主要来源于上游的炼油或化工装置，通过一系列的复杂加工过程实现对二甲苯的转化与分离，生产出高纯度的对二甲苯产品。

近年来，中石化科技创新成果频出。

摄影/胡庆明

目前，全世界对二甲苯的年总产能为3900万吨～4000万吨（全球约5000万吨），亚洲在2800万～3000万吨。

为什么四分之三的对二甲苯产能集中在亚洲地区？

因为它们大多是围绕中国需求而建。近15年，我国对二甲苯年均需求增长率高达20%，2014年消费量约2000万吨，对外依存度超过50%，花费近百亿美元外汇。

日本是最早有对二甲苯项目的国家之一，大约有80%出口，其中60%出口到中国。新加坡把对二甲苯作为本国的支柱产业之一，不断加大发展力度。新建的对二甲苯工厂产品全部出口中国。韩国是新兴的对二甲苯生产、出口大国，2012年就成为世界对二甲苯产量排名第三的国家，年产能为584万吨左右。目前产能已近千万吨，预计出口量由现在的40%上升到50%以上。

约有一半的对二甲苯要从国外高价购买已经是石化产业之痛,另外一半在我国生产的对二甲苯产品也要使用国外技术,向外国厂商支付高额费用，更是石化产业之殇。

“开展芳烃成套技术攻关刻不容缓。”在项目第一完成人戴厚良看来，这样一项石化核心技术决不能受制于人，“如此重要的基础原料，自己不做，就不掌握话语权。”

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中国石化高效环保芳烃成套技术累计获得40余项国内外专利授权，形成了完整自主知识产权，出版专著1部，获中国发明专利金奖1项，获省部级科技进步特等奖1项、一等奖2项。

最难啃的骨头

一套技术居然成为萦绕在几代石化人心中的梦想，需要经历前后四十余年的攻坚克难、集几代人之功才能完成。自主掌握芳烃成套技术，为产业健康发展提供基础，有多复杂、有多难？

其实，20世纪80年代起，中国石化人已经先后研发出芳烃抽提、二甲苯异构化等单元技术。遗憾的是，芳烃成套技术的核心—对二甲苯吸附分离技术一直未能掌握。

技术难题所指之处，就是科研力量集中之所。

1999年，石科院四室课题组长、项目第三完成人王辉国硕士毕业后就投入到对二甲苯吸附分离技术的研究之中。10多年的科研之路走下来,他成为这一领域的骨干和中坚。“我们要分离的对象,相当于是长相和秉性都非常相像的一个四胞胎兄弟组成的混合物。要精确、快速、高效地分离出其中应用价值最高的对二甲苯,实现产量的最大化,在技术层面是一个很大的挑战。”

有件事，王辉国记忆深刻。

2003年,对二甲苯高效分离吸附剂从实验室转向工业生产,但投料十几次都失败了,合成不出实验室的结果。为了查找原因,王辉国和课题组同事连续几天吃住在工厂里,把一批物料投到容器里后,每隔两小时采样分析分子筛晶化的状态,困了累了就躺在办公室地板上休息一下。就这样，他们连轴转坚持一个星期后,终于找出了影响产品质量的原因,成功实现了中石化研发的RAX-2000A国产吸附剂从实验室到工业应用的重要转型。

RAX-2000A国产吸附剂各项指标均达到或超过进口剂的水平，价格比当时进口剂低三分之一。

这三分之一可非同小可。对中国这么大的市场来说，自然是有人欢喜有人愁。

最不怕威胁的石化人

就在石化人欢欣鼓舞，就在中石化想要在国外引进的芳烃装置上陆续运行和推广国产吸附剂的时候，不甘心丢掉中国市场的国外公司拿出了撒手锏—如果中国人要用自己的吸附剂，那他们就不再提供芳烃配套的技术服务和其他关键产品。有人对此做了这样的比喻：“我们只想吃一颗桃子，国外的供应商却想让我们把整个果园都买下来。”

中国人从来不怕威胁，也从未在别人的淫威虎逼下妥协过。石化科研人更有一种不可摧毁的精神。

为了进一步摆脱国外对对二甲苯吸附分离工艺技术的垄断，2009年，对二甲苯吸附分离技术进入中国石化“十条龙”攻关项目。从那时起，中国石化总部共召开10多次“芳烃成套技术开发攻关例会”，调集中国石化系统内的一切优势资源，依托具有国内一流科技开发实力的石油化工科学研究院和具有一流工程设计能力的设计单位，联合上海石油化工研究院、催化剂公司，以及扬子石化、海南炼化等生产企业，联手发起对芳烃成套技术的最后堡垒——吸附分离技术的攻关，要不惜一切代价啃下这块“硬骨头”。

中石化芳烃成套技术在海南炼化60万吨/年的联合芳烃装置上完美集成。

摄影/张见明

这块骨头硬在哪儿？

“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。”石科院副总工、项目完成单位代表吴巍如是说，“此外，对二甲苯产品纯度要求高，但工业装置各物料和产品的进出是在阀门周期切换控制下交替流经同一管线。这会造成管线内不同物料残留——哪怕是微量残留未消除，都会影响产品的纯度和收率。”

数不清经历了多少次失败。王辉国说：“每一项技术工作的进步都是一点一滴的,失败远比成功的次数多得多,常常会觉得很难,但遇到难题总会想办法把它解决掉。”

时间在推移，巨大的难题一点一滴得到分解。最终，我国自主芳烃吸附分离技术从无到有，然后实现了超越。吴巍说：“以吸附剂材料来说，率先攻克了高结晶度亚微米分子筛合成并首创吸附剂二次晶化技术，使吸附分离效率提高10%。”

除吸附剂外，上海院副总工、项目完成单位代表孔德金介绍，科研人员在研发过程中首创两相共生分子筛并开发了新型歧化与烷基转移催化剂、创新开发了新型分子筛异构化催化剂，使得重芳烃转化能力提高70%~80%，资源利用率提高5%。

最完美的集成

一服中药如果要想达到治病救人的效果，需要挑选多种草药按照不同剂量完美融合在一起，然后找到合适的炉灶，施以适宜的火候，经过特定的时间熬制而成。这当中任何一个环节出了差错，都可能影响疗效。

中国石化总经理、高效环保芳烃成套技术开发及应用项目第一完成人戴厚良说：“‘高效环保芳烃成套技术开发及应用’技术也是如此。这套技术包括原料精制与精馏、芳烃异构与转化、吸附分离等工艺及工程技术，涉及技术开发、工程设计、装备制造、建设施工多个环节。系统集成度高，开发难度巨大。”

如今各项技术已经成功攻克，怎么集成成了最

芳烃技术，从引进来到开始“走出去”，经过了40多年的光阴。 摄影/董 波

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中国石化近年来科技创新成果丰硕，发明专利授权量全国企业排名第一

国家知识产权局近期发布了2015年我国专利申请、授权及国际专利申请（PCT）等数据。中国石化获得授权量再创历史新高，以2844件的中国发明专利授权量在企业排行榜中排名第一。此前的第十七届中国专利奖颁奖大会上，中国石化获得中国专利金奖1项、优秀奖8项。截至2015年，中国石化共获专利金奖18项、优秀奖68项。四年两获国家科技进步特等奖。2013年，中国石化特大型超深高含硫气田安全高效开发技术及工业化应用荣获国家科技进步特等奖。该技术攻克四大世界级难题，形成五大创新，使我国成为世界上少数几个掌握开发特大型超深高含硫气田核心技术的国家。后的临门一脚。王辉国说：“技术开发难，找到很好的业主去进行成功的工业运营也很难。如果业主开车水平很差，即使给他辆宝马，也免不了出现交通事故。”

这时就显出了中国石化的集团优势。中石化不仅有自己的科技研发团队、自己的设计研究院、自己的工程建设力量，而且有众多的炼化企业来实现最后的工业应用。

2004年，在齐鲁石化，中石化成功实现了自主研发的RAX-2000A国产吸附剂从实验室到工业应用的重要转型。

2011年，中石化在扬子石化建成3万吨/年的首套工业示范装置。这标志着中国石化成功攻克了自主芳烃生产技术的最后一座堡垒——吸附分离技术，掌握了芳烃生产成套技术。这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，验证了自主技术的可靠性，为工业应用提供了技术支撑。

2013年12月27日，中石化在海南炼化建设了60万吨/年芳联合装置，并一次开车成功，顺利投产。

这是中国石化自主芳烃成套技术首次在大规模芳烃联合装置上应用，标志着中国石化完全掌握了大规模芳烃联合装置全流程生产技术，具备了芳烃联合装置工艺设计、工程建设、吸附剂制造生产的能力，成为全球第三个具有完全自主知识产权的大芳烃生产技术专利商和工程承包商。蔡智说：“与国内同类装置相比，海南炼化这套对二甲苯装置每生产1吨对二甲苯产品，能耗要低近百千克标油。”

责任编辑：石杏茹

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