张定军 陈滨 郑剑
【编者按】炼油化工和新材料业务是中国石油的主营业务,也是产业链价值链承上启下、增值创效的重要环节。在如今“双碳”目标下,中国石油主动求变,突出高端化、智能化、绿色化,深入推进炼油化工转型升级,持续优化炼化和新材料布局。一大批石油青年把握历史机遇、立足岗位创新,为中国石油炼化业务从“燃料型”向“化工产品和有机材料型”的转型蜕变贡献青春力量。本期,我们一起走进那些奋战在炼油化工转型升级第一线的石油青年。
参加工作5年来,中国石油吉林石化公司(简称“吉林石化”)ABS树脂研发中心实验工程师姜山的科研生涯刚刚起步,就已经发表专业技术论文3篇,申报国家专利4项。他说:“新质生产力的特点是创新优质,而创新正是我们科研工作的本质要求。我的工作,就是用创新服务企业高质量发展,为推进中国式现代化建设作出自己的贡献。”
生产ABS接枝粉料的过程中,会产生大量废水、废气,一直制约着乳液法ABS生产企业的发展。为推进绿色企业建设,打造“实力吉化、活力吉化、美丽吉化”,姜山把降低磷排放作为工作的重点,着手研究吉林石化ABS废水中高磷含量、高COD的问题。
到底是什么原因导致废水中磷含量过多呢?经过分析,姜山找到了问题症结——在传统的ABS乳液接枝聚合的聚合工艺中,使用了焦磷酸钠,这是废水中磷的全部来源。而焦磷酸钠作为氧化还原体系中的重要化学品,在整个ABS接枝聚合反应中,起到了重要作用。想要替换它,就好比将燃油发动机替换为电动发动机,可谓是牵一发而动全身。
面对这只绿色环保路上的“拦路虎”,姜山下定决心,一定要将其铲除。他查阅了大量资料,通过小试实验的多番验证,确定了新的氧化还原体系。
“电动发动机”找到了,那么下一步就是如何让“车子”正常运转起来。这可是一个极其复杂的难题,只能进行大量实验。一批次实验,从接枝聚合到凝聚干燥就需要大约五个小时,这还不算后续的打件测试。
姜山夜以继日做实验,在一切可以调整的地方都进行了尝试。一年多时间,500余批次实验,终于达到考核指标。但姜山并不满足于此,他坚信还有更加优质的方案。他又尝试了200余批次实验,对氧化剂进行更换调整,产品性能又得到进一步提升。为更好地完成工业化试验,他又进行了100余批次胶乳稳定性实验,确保万无一失地实现工业化。
成功,靠的是持续积累。姜山和他的团队历经三年小试聚合实验研究,通过近千余次小试实验探索,最终确定了最佳试验配方,可以实现废水中磷含量“零”排放,每年可降低排污费用250万元。
按照吉林石化提出的“产销研一体化”工作部署,姜山主动提出去一线生产车间学习关键设备和工艺流程。他深知,科研就是要从生产中来,到生产中去,只有掌握装置上ABS生产工艺,才能更加准确地找到研发方向、更好地将小试研发应用到实际生产中,不断提高吉林石化ABS产品的竞争力。
2023年7月,吉林石化第二ABS装置凝固物急剧增多,姜山得知后立即前往现场了解情况,随即取回现场所使用的生产原料,并主动承担起解决二装置凝固物多的任务。
按照以往经验,影响凝固物增多的因素很多。首先就是要建立一种评价方法,才能精准地确定是什么因素导致凝固物异常增多。这种评价方法需要将ABS接枝胶乳控制在一个临界状态,要寻找这一临界状态,需要反复调整实验配方。
为尽快解决这一问题,姜山加班加点进行实验。他仔细翻阅以往的实验记录,快速找出所有影响凝固物的因素,紧接着立即着手进行接枝聚合实验。为寻找“临界状态”,他从白天忙到黑夜,尝试了一批又一批,脸上却看不出丝毫倦意。他深知,早一天建立评价方法,找出凝固物异常增多的原因,就能早一天减少装置上的损失。通过24次配方调试,最终建立了凝固物评价方法,并在对车间胶乳进行评价的过程中,找到了症结并提出解决方案,消除了凝固物异常增多的问题。
举一反三,触类旁通。姜山发现,不仅是在第二ABS装置,其他装置也存在凝固物多的情况,这一直是困扰各ABS装置生产的难题。姜山又通过几年来的实验数据积累和对ABS接枝聚合反应机理的深入研究,结合自己对于降低凝固物的经验心得,在与工厂深入探讨之后,在第三ABS装置开展试验。试验结果表明,凝聚前废料较之前减少了45.79%。
随着国内外ABS产能持续增长,供大于求,市场竞争加剧,产品质量、成本、技术短板问题亟待解决。
姜山一直认为,开发升级换代技术,提高生产效率,降低生产成本,提升产品质量,是提高吉化ABS竞争力的制胜关键。
ABS接枝聚合技术分为“本体法”和“乳液法”,目前,“乳液法”占全世界ABS总产能的85%以上,世界上所有“乳液法”都是采用间歇生产工艺。间歇生产工艺包括置换、加料、升温、反应、降温、卸料和清釜等一系列过程,其中,反应时间仅占整个生产过程的37%,效率极低。
怎么才能解决间歇生产的问题呢?那段时间,姜山满脑子都是这个事,始终没有想到好的办法。
一次,中国石油集团公司新材料技术专家到ABS树脂研发中心指导工作时说:“咱们吉林石化的丁苯橡胶能实现连续生产,ABS是否也可以?”专家的话,让姜山灵光一闪,一个崭新的思路冒了出来。
是啊,“连续法”具有缩短生产周期、减少质量波动、实现在线检修维护等诸多优势。姜山利用1周时间,开展20批次的小试实验,验证了该创意的可行性。接下来,就是要解决小试连续乳液接枝聚合反应平台的设计,该用几个釜进行串联?每个釜又该如何进料?姜山反复思考,他認为如果把釜比作学校,学生比作物料,那么“间歇法”就是将婴儿直接送入一所学校培养成大学生,而“连续法”则是将学校分为幼儿园、小学、中学、大学,对学生进行分段培养,分釜的关键就是要把“同类学生”,分配到相应的“学校”学习。姜山根据乳液法各阶段的单体转化率、反应温度和粘度,确定了反应釜数量和进料方式,并立即着手准备采购小试连续乳液接枝聚合反应平台,准备开展小试研究。他很兴奋,ABS连续乳液接枝聚合技术是一项具有颠覆性意义的新技术,如果开发成功,新建装置及现有装置改扩建均可采用,技术升级换代的同时,可带来巨大经济效益。
当时,正逢中国石油集团公司组织第二届创新大赛青年科技创意比赛,姜山凭借此创意,获得了炼化专业一等奖。正如他在获奖后所说:“中国石油高质量发展的舞台就是青年建功立业最好的平台,我要在吉林石化公司全力奋进第六次创业发展新征程中挺膺担当、攻坚克难,无悔青春,青春无悔!”
责任编辑 张惠清