“开发自主芳烃成套技术是几代石化人的梦想,也是几千名参与项目攻关人员共同努力的成果。我们的技术帮助解决人们穿衣难题,这对解决我国粮棉争地矛盾至关重要。”中国石化“高效环保芳烃成套技术开发及应用”项目第一完成人——中国石化集团公司总经理戴厚良说。
荣获2015年度国家科学技术进步特等奖的中国石化“高效环保芳烃成套技术开发及应用”项目,使我国成为世界上第三个掌握该技术的国家,实现了从追赶者到领跑者的跨越;应用芳烃技术每年由对二甲苯生产的化学纤维可替代约2.3亿亩土地产出的棉花,为有效解决粮棉争地矛盾、守住18亿亩耕地红线做出重要贡献。
可有效解决粮棉争地矛盾
芳烃是化学工业的重要根基,广泛用于三大合成材料以及医药、国防、农药、建材等领域。对二甲苯是用量最大的芳烃品种之一,与人们的生活息息相关。但我国对二甲苯自给率仅为50%,一个重要的原因是芳烃生产技术长期依赖进口,技术费用昂贵,产业发展受制于人。芳烃成套技术是复杂的系统工程,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,系统集成度高,开发难度大,之前仅有美国和法国两家著名公司掌握,技术壁垒非常高。
发展芳烃项目是经济发展和人们生活的需要,事关国计民生。如今,约65%的纺织原料、80%的饮料包装瓶都来源于对二甲苯,其衍生品还广泛应用于手机、电视、影像等。由对二甲苯生产的化学纤维可以替代约2.3亿亩土地产出的棉花。应用芳烃技术节省出的棉田就可以种粮食,为有效解决粮棉争地矛盾,守住18亿亩耕地红线做出重要贡献。
值得注意的是,数据显示,近15年来,我国对二甲苯消费量年均增长率高达20%。2014年我国消费对二甲苯约2000万吨,进口量高达50%左右,75%的进口来自韩国、日本、新加坡等国家。
显著提升我国芳烃生产技术水平和国际竞争力
我国芳烃成套技术的开发并非一帆风顺,经历了40余年的攻坚克难。上世纪70年代,我国开始引进芳烃生产装置。1972-2008年,中国石化与中科院及有关高校开展合作研究,为芳烃技术发展奠定了基础。2003年以来,为实现重点跨越、创新引领的目标,国家科技部、中国石化通过973项目、“十条龙”重大科技攻关等形式持续支持,2009年中国石化专门成立了芳烃成套技术攻关组,发挥体制优势,集科研、设计、建设、生产等单位2000多名技术人员联合攻关。经过40余年攻关,成功开发出具有完整自主知识产权的高效环保芳烃成套技术。
通过物理化学、催化材料、智能控制、工艺工程等原理与方法创新,中国石化高效环保芳烃成套技术达到国际领先水平,显著提升了我国芳烃生产技术水平和国际竞争能力,使我国成为世界上第三个掌握该项技术的国家。显著提高产品分离和芳烃资源利用效率,大幅节能降耗、减少固废排放,实现五大创新:
一是首创原料精制绿色新工艺。以化学反应替代物理吸附,实现了原理创新,精制剂寿命延长40-60倍,固废排放减少98%。
二是首创芳烃高效转化与分离新型分子筛材料。重芳烃转化能力提高70-80%,资源利用率提高5%,吸附分离效率提高10%。
三是集成创新控制方法实现智能控制。实现短时间大流量变化的快速调控,吸附塔压力波动幅度显著降低,确保了装置长周期本质安全与高效精准运行。
四是首创芳烃联合装置能量深度集成新工艺。装置运行实现由“需要外部供电”到“向外部输送电”的历史性突破,单位产品综合能耗降低28%。
五是创新设计方法与制造工艺实现了关键装备“中国创造”。创新设计并建造了世界规模最大的单炉膛芳烃加热炉和多溢流板式芳烃精馏塔,率先开发了新型结构的吸附塔格栅专利设备,流体混合与分配均匀性显著提高。
业内院士和专家对中国石化高效环保芳烃成套技术给予了高度评价。认为芳烃成套技术成功开发是石油化工技术的“里程碑”,项目在工艺、工程装备、控制方法与系统、吸附与催化材料等方面取得多项重大创新与突破,处于国际领先水平,具有重要推广应用价值。
具有明显竞争优势经济和社会效益凸显
笔者从中国石化获悉,高效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。自主开发的成套技术工艺包、工程设计和管理软件等,使我国不仅成为成套技术专利商,而且成为工程建设EPC承包商,取得了显著社会效益。
一是能耗物耗显著降低,实现高效环保。与国内同期开工装置相比,中国石化高效环保芳烃成套技术单位产品能耗低28%,环保监测指标全面优于最新国家标准,具有明显竞争优势。
二是带动化工与流程制造业发展。通过技术创新,项目95%的设备自主设计与建造。此外,还可带动吸附剂、催化剂、化工装备等制造业发展。创造新增就业,社会效益显著,践行了中国创造。积极推动技术出口,对于贯彻“一带一路”战略,带动化工与流程制造业发展,具有重要意义。
三是保障纺织原料供应、产业链完整及经济结构安全。我国是纺织大国,发展芳烃项目对于解决粮棉争地矛盾,保障纺织原料供应、产业链完整及经济结构安全至关重要。
以2013年底投产的中国石化海南炼油化工公司60万吨/年芳烃联合装置为例,该公司负责人蔡智说,“我们公司实现了空中无排放,地上无泄漏,地下无渗漏。公司固废排放减少98%。”他们还组织附近居民前来观摩,消除误解。
2012年至2014年,该项目累计实现新增销售收入139.5亿元,新增利润11.5亿元。而60万吨对二甲苯生产的纤维,则相当于海南全省有效耕地产出的棉花。