张来勇 实现大型乙烯成套技术国产化之梦

赵汉琪

乙烯被称为现代石化行业的“桥梁”，其衍生品覆盖工业、农业、国防、交通和人民生活衣食住行的方方面面，占全部石化产品的75%以上，因此，国际上将乙烯产量作为衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。

躬耕化工行业近40年，全国工程勘察设计大师、中国寰球工程有限公司（简称“寰球公司”）首席技术专家张来勇扎根技术研发、工艺设计和工程建设一线，为我国乙烯等石油化工和煤化工关键成套技术的研发、应用、设计和项目管理作出了重大贡献，参与并见证了国产大乙烯事业的跨越式的发展。今年1月，他获得“国家卓越工程师奖”。此前，他还荣获国家科技进步奖一等奖1项、二等奖1项，中国专利银奖、优秀奖各1项；国家优质工程突出贡献奖和全国总承包金钥匙奖各1项，省部级科技进步特等奖2项、一等奖6项、二等奖4项，侯德榜化工科技成就奖等荣誉。

化工强国的铸就，是一代代化工人共同努力的结果。采访中，“国家”是张来勇提及最多的，正如他所说：“在国家和时代的需求前，我们要以持续创新的定力，以及数十年磨一剑的耐心，毕一生，成一事。”

个人选择与国家发展紧密相连

张来勇出生于内蒙古乌兰察布市。乌兰察布为蒙古语，意为“红色的山口”。在这浩瀚草原上，少年时期的张来勇从书本上的知识中，努力感知着世界飞速变化，憧憬着外面的广阔天地。1981年，他以优异成绩考入天津大学化学工程系，从此与化学结下不解之缘。

令张来勇至今难忘的，是入学时校园中挂着的横幅：“欢迎未来的工程师”。本科毕业后，他又继续读了硕士。“当时，国家为大学生提供了非常优渥的学习条件，我们也要学以致用，尽一己之力回报祖国，为国家建设出一份力。”秉持这份朴素的初心，他开启了将技术变为现实、从无到有探索的科学技术工程化之路。

1988年获得天津大学化学工程硕士学位后，张来勇入职寰球工程，成为一名助理工程师，自此与乙烯结缘。乙烯是世界上产量和消费量最大的有机基础化工原料之一，被称为“石化工业之母”，其衍生品占全部石化产品的75%以上，与我们的日常生活密切相关，其产能也是衡量一个国家石油化工水平的重要标志。

自20世纪70年代末起，寰球公司曾多次参与乙烯装置引进谈判和建设，并派人赴国外考察学习乙烯工艺技术。80年代初，寰球公司成立乙烯技术工作组，与原化工部化工研究院合作，探索乙烯工业国产化发展方向。到了90年代，科研人员通过半经验半理论的方式，逐渐掌握乙烯装置外围的详细设计和基础设计，但核心仍是空白。

“中国人要有自己的乙烯工艺技术！”张来勇将这句话写在自己工作笔记本扉页。他深知：“就是因为我们缺，所以才要选择它，并把它做强。”1990年，张来勇作为第一批联合工作和培养人员，被派往意大利TP公司交流学习。在罗马的一年半时间里，他在接收先進的设计理念和工作方式的同时，更直观地认识到了我国石化行业与西方国家的差距。

这种差距，带给张来勇的更多是动力。回国后，作为新一代寰球工程青年科技骨干，张来勇在黄文等老一辈寰球乙烯人的带领下，开始摸索研究。从机理探究、工艺技术研发、关键装备国产化等方面持续突破。“我们陆续开发小规模裂解技术、分离技术，同时在国家和相关部门组织下，开始与制造企业一起摸索研究，实现了小型裂解炉等关键装备的国产化。”

自主乙烯技术的攻关之路十分艰难，尽管寰球公司从机理探究、工艺技术研发、关键装备国产化等方面持续突破，但大型乙烯成套技术国产化始终没有突破，这也成了包括张来勇在内的我国石化工艺技术开发人员的一块“心病”。但在这条突破创新的路上，张来勇始终勇往直前，笃行不怠。

实现大型乙烯成套技术国产化之梦

2008年，我国成为世界第二大乙烯消费国，但当量自给率仅38%，60%以上的乙烯产品仍依靠进口，扩大乙烯产能迫在眉睫。摆在面前有两个选择：一是继续花费高价引进国外专利技术、核心设备；二是破釜沉舟，开辟一条自给自足的生命线。

经反复论证对比后，中国石油集团公司做出了一个重大决定：决定设立“大型乙烯装置工业化成套技术开发”（即“大乙烯一期”）重大科技专项。该项目也被列入国家科技支撑计划，由寰球公司作为牵头单位，以大庆石化公司新建的60万吨/年乙烯装置为依托，对乙烯成套技术和关键设备的国产化进行攻关，实施乙烯技术国产化。

破局之战正式打响。此时，已任寰球公司总工程师的张来勇接过重担，担任项目长，带领罗自坚、杨庆兰、李锦辉、孙长庚等技术专家投入到乙烯国产化的攻坚战中。“国内还没有先例和经验，如果研发失败，将丧失一次宝贵的产业升级机会，更会对集团公司炼化产业布局造成十分不利的影响。”张来勇深知这个项目的分量，“一个小的错误将会酿成工程上的大错，一旦出现问题，生产装置停下来，一天的损失可能就是上千万元。”

在研发团队中，仅教授级高级工程师就有近20人，每个人都是独当一面的好手。那段时间，张来勇带着大家一门心思扑在研发上，没有周末、没有节假日。“只要不投入生产，就不敢松劲儿”，面对压力，张来勇和团队都没有退缩，一干就是五年。在这期间，张来勇和团队又牵头承担了国家“十二五”科技支撑计划项目“百万吨级乙烯成套工艺技术、关键装备研发及示范应用”，并同步推进。

经过艰苦攻关、反复论证和严格设计，张来勇带领团队成功完成了“百万吨级乙烯成套工艺技术、关键装备研发及示范应用”和中国石油重大科技专项“大型乙烯成套技术开发”的攻关，创建了基于石油烃的两万多组自由基反应机理的裂解产物微观预测模型，突破了精确预测裂解产物组分的技术瓶颈；攻克了高温管式裂解强吸热体系中管内反应与管外传热相互影响的传热耦合计算难题，创建裂解炉计算模型等裂解技术，开发出高效低能耗的前脱丙烷前加氢乙烯分离技术，成功开发出百万吨级乙烯成套技术。

五年磨一剑，一朝亮锋芒。2012年10月5日，在大庆石化20世纪80年代建设的老乙烯装置不远处，国内首套采用自主成套技术建设的大庆乙烯装置一次投产成功，比原计划提前一年，且各项指标都达到国际先进水平，部分关键指标达到国际领先水平。这标志着乙烯重大专项取得了圆满成功，中国大型乙烯成套技术实现了从0到1的突破，我国成为世界上第四个掌握乙烯技术的国家，中国石油集团成为世界上第六家乙烯专利商。

那一天，张来勇心情久久不能平静，激动地说：“大型乙烯成套技术国产化之梦，终于圆了。”

马不停蹄聚焦技术升级

2015年，乙烯成套技术获中国石油科学技术进步特等奖；2016年，再获国家科技进步二等奖。

大乙烯技术实现了从无到有的突破，大大推动了核心装备国产化进程，带动了下游上千亿元的产值。但張来勇并未停止探索的脚步，他明白，若想在激烈的市场竞争中屹立不倒，还必须持续自主创新，不断抢占技术高地，拥有“必杀技”。

面对全球乙烯行业呈现出裂解原料轻质化、多元化，装置规模大型化的新发展格局，2017年，中国石油设立“大乙烯二期”重大科技专项，依旧由寰球公司担纲、张来勇任项目长。“二期目标主要有两个，一是对一期成果应用推广，使科技成果真正转化为生产力；二是适应市场发展与炼化业务需要，进一步开发和升级技术，扩大乙烯原料范围，巩固技术优势。”站在新起点上，张来勇和团队再次出发，聚焦乙烯裂解原料多元化进行技术升级。

解决了从无到有的问题，接下来就是要研究怎么变“优”。“要扩大乙烯原料范围，巩固技术优势，不能只满足吃‘细粮，还要有吃‘粗粮的本事。”又是一个五年的征程，在中国石油重大科技专项的支持下，张来勇和团队持续深耕自有技术，实现了乙烯原料由石脑油到气体原料、重质液体原料，以及煤基石脑油和甲醇等多种原料的全覆盖，形成了裂解技术、分离工艺及工程化技术、系列催化剂技术、裂解产物预测与运行优化技术四大系列44项成果，乙烯技术跨入2.0时代。

张来勇主持攻克的百万吨级乙烷裂解制乙烯成套技术，已成功应用于长庆、塔里木两个乙烷制乙烯国家示范工程。2021年8月，两套乙烷制乙烯先后投产，再次实现该领域零的突破。乙烯综合收率高达83%，吨乙烯综合能耗低于320千克标油，达到国际先进水平，充分体现出乙烯收率高、流程短、能耗低、投资省的特点。投产以来，两套乙烷制乙烯已实现利润50多亿元。

2023年2月12日，基于大乙烯二期成果建设的广东石化120万吨/年乙烯装置一次开车成功。短暂庆祝后，张来勇与团队又投入新的征程，即“大乙烯三期”项目的研究与开发。张来勇介绍，近年来，我国成品油消费趋缓而新材料消费需求旺盛，炼化行业在积极调整结构。面对“减油增化”的行业发展趋势，和“双碳”战略加速落地等多重因素的影响，如何破局？张来勇把研究重心转向裂解炉加热方式以及攻关高端聚烯烃新材料技术。

“一套乙烯装置的能量消耗约有3/4发生在裂解炉。过去乙烯裂解用烃类燃料，现在我们正在开展用绿电加热裂解的研究。”张来勇算了一笔账：以年120万吨乙烯装置为例，与传统石脑油等原料相比，采用乙烷为原料裂解，一年可节能30万吨标油、减碳80多万吨；采用绿电加热裂解，二氧化碳排放量基本为零，减碳潜力巨大。

“这是我们未来5年甚至更长一段时间要去解决的问题，也是乙烯三期攻关要解决的问题。”目前，张来勇正在牵头开展石化节能和绿色减碳、化工新材料技术的开发工作，并指导开展氢能的制、储、运、用技术开发。征途漫漫，他还未停下脚步，在坚守中时刻洞察前路，为绿色炼化“计深远”。

提升国家能源安全自主保障能力

富煤、缺油、少气的资源禀赋决定了我国以煤为主体的能源结构短期内难以改变，在一定时间内，煤炭仍是我国能源供应的“压舱石”。数据显示，近年我国石油对外依存度高达七成。基于国家能源战略安全考量，加强对煤制油技术的研究与开发意义重大。

2016年7月，习近平总书记视察宁东能源化工基地宁夏煤业集团400万吨煤制油项目建设现场，向全国发出了“社会主义是干出来的”伟大号召。同年12月28日，煤制油项目产油成功，习近平总书记发贺信指出，这一重大项目建成投产，对我国增强能源自主保障能力、推动煤炭清洁高效利用、促进民族地区发展具有重大意义，是对能源安全高效清洁低碳发展方式的有益探索，是实施创新驱动发展战略的重要成果。

400万吨煤制油项目全称为“年产400万吨煤间接液化成套技术创新开发及产业化”重大项目，面对国家战略需求，张来勇一面主抓大乙烯技术升级，一面投身400万吨煤制油项目，担任设计总负责人，主持技术工程化和设计工作。

作为全球单体规模最大的煤间接液化项目，该项目是一个由1000余个子系统、156个系统组成，工艺管道总长度达3728公里的复杂系统工程。其中涉及的工艺配置、系统集成及工程放大技术难题之复杂难以想象。张来勇带领寰球工程团队所解决的，正是复杂系统的工程放大和系统优化集成。

张来勇的前方，又是一条前人未曾走过的路，无任何经验可借鉴。经过近6年创新研究和协同攻关，他带领团队与合作伙伴一起完成了“煤气化装置各单元系统集成研究”等46项专题研究，突破了工程技术放大、系统集成和优化等关键工程建设难题，突破了煤化工产业污水规模化处理难、水耗大的瓶颈；形成了可复制、可推广的煤间接液化成套技术，建成了全球单体规模最大的400万吨/年煤间接液化项目，实现安全稳定清洁运行，开辟了煤炭规模化清洁高效利用新方式，对提升国家能源安全自主保障能力具有重大战略意义。

这个项目，让更多人记住了张来勇的名字。作为项目设计总负责人，他获得了2020年国家科学技术进步奖一等奖。回顾近40年的职业生涯，他表示，所有成果的取得，都离不开国家的政策、中国石油集团与寰球公司的强有力支持，更少不了团队的奉献。在他的带领和推动下，寰球公司形成了多技术序列横向互补、多年龄梯队内部帮带、多专业领域集团作战的“三多”型科技人才培养局面，为以寰球公司为代表的中国石油炼化工程技术开发工作锻造了一支“铁军”。

2024年1月19日，“国家工程师奖”表彰大会在人民大会堂举行，张来勇被授予“国家卓越工程师”称号。“这体现了党和国家对工程技术人才的高度重视和认可，也是对我们工程科技人员的激励和鼓舞。”张来勇把这些称赞和荣誉归结为“时代造就的幸运”。他说：“我们这一代人赶上了中国石油化工行业发展的窗口期，有国家的发展支持，有人民的需求促使，我们将一如既往、一心一意地做好这项工作，继续向国家和人民交出满分答卷。”

责任编辑 张惠清