石化工业的“里程碑”是怎么炼成的

海南炼化厂区

当地居民到海南炼化厂对二甲苯现场参观

海南炼化厂区一角

在中国的石油化工领域，有一项体现了中国装备制造业水平的技术，即中国石化科技工作者历经四十年开发成功的具有自主知识产权的芳烃成套技术。该技术日前已获得一家国际著名石油公司的青睐，即将走出国门，在“走出去”“一带一路”建设方面成为“抢手货”。

四十年磨一剑

芳烃，包括甲苯、对二甲苯（PX）等，是重要的基础化工原料。我们衣食住行的方方面面都离不开它的贡献，例如我们穿的衣服、坐的汽车、食品药物饮料包装、用的各类塑料等等都和芳烃有关。中国石化石油化工科学研究院副总工程师吴巍告诉《中国科学报》记者，石油化工基础原料主要有两大分支：一是烯烃，一是芳烃。芳烃衍生产品的种类非常多，在已知的800多万种有机化合物中，芳烃类化合物约占30%。

芳烃成套技术是系统复杂、技术密集型的高端技术，是代表国家石油化工发展水平的标志性技术。此前，全球仅有两家国外著名公司掌握芳烃成套技术，形成事实上的技术市场垄断。

据吴巍介绍，芳烃成套技术因为系统集成度高、开发难度大，因而有很高的技术壁垒，技术许可和专用吸附剂、催化剂等费用也极为昂贵。1975 年，我国引进2.7 万吨/ 年PX 装置技术费用高达数百万美元；2007 年，60 万吨/ 年PX 装置仅技术费用就高达数千万美元。

中国石化上海石油化工研究院副总工程师孔德金介绍说，为了攻克芳烃核心技术，从上世纪70 年代起，石化行业、高校以及科研院所几代人历经40 多年的努力终于使中国成为继美国、法国之后第三个拥有芳烃成套技术的国家。该项目所有技术我国都具有知识产权，拥有百余项国内外授权ZL。

闵恩泽等6 位院士对这一项目给予了高度评价，认为芳烃成套技术成功开发是石油化工技术的“里程碑”。该项目在工艺、工程装备、控制方法与系统、吸附材料与催化材料等方面取得多项重大创新与突破，整体处于国际领先水平，具有重要推广应用价值。

攻克最后一座堡垒

中国化工学会常务理事洪定一认为，芳烃成套技术这样高难度、高投资、高风险的技术之所以能够在中国从实验室成功走向工业装置，与国家层面的支持、产学研紧密结合以及中国石化科研、设计、建设、生产等高度一体化的协作优势有很大关系。

从上世纪70 年代开始，中国石化石油化工科学研究院、上海石化院等单位就接连研发出芳烃抽提、二甲苯异构化、甲苯歧化和烷基转移等芳烃单元生产技术。但是，PX 吸附分离技术一直未能攻克，成为芳烃成套技术最后的堡垒。 由于这块短板的存在，导致我国每年需要进口数百万吨PX 产品，花费近百亿美元外汇。

吴巍告诉记者，为了突破国外吸附分离技术垄断，中国石化上世纪90 年代初就部署开展PX 吸附分离技术的探索研究， 研发出RAX-2000A 国产吸附剂，于2004 年在齐鲁分公司工业试验，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。

2009 年，为了突破国外公司对PX 吸附分离工艺技术的垄断，中国石化成立了以戴厚良高级副总裁为组长的芳烃成套技术攻关领导小组，组织发起芳烃成套技术最后堡垒———PX吸附分离技术攻关，完成芳烃成套技术的闭环，要不惜一切代价啃下这块“硬骨头”。同年，PX 吸附分离技术进入中国石化“十条龙”攻关项目，正式开启了自主PX 吸附分离工艺技术攻坚战的序幕。

2011 年，中国石化利用自主研发的PX 吸附分离技术在扬子石化建成3 万吨/ 年的首套工业装置，使用最新研发的RAX-3000 型国产吸附剂，验证了自主PX 吸附分离技术的可靠性。自此，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。

中国石化依靠自主研发的芳烃成套技术，在海南炼化又建设了规模为60 万吨/ 年PX的大型芳烃联合装置，于2013 年12 月27 日一次开车成功，顺利投产。

创新的三级跳

洪定一告诉记者，40 多年来，我国的芳烃技术经历了跟跑、并行和创新领跑等三个阶段。

PX 技术是芳烃成套技术的核心部分。以吸附分离工艺研发为例，吴巍介绍说，PX 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，整体工艺复杂，开发技术难度极大。PX 产品纯度要求高，最低也要在99.7%以上；模拟移动床技术的特点是装置具有复杂的工艺管线系统，这些管线系统需要以周期切换方式流过组成大不相同的原料、产品等不同物料，管线系统中物料的残留会造成产品污染。哪怕是微量的其他物料残留未消除，都会影响产品的纯度和收率。

为了尽快攻克技术难关，科研人员放弃节假日及周末休息时间，争分夺秒地埋头试验，开发出具有自主知识产权的模拟移动床技术，攻克了吸附程序控制系统（MCS）控制难题，创造性地开发出有别于国际同类技术的吸附室床层管线冲洗工艺，开发设计出符合工艺要求的专用特殊构件，彻底攻克了PX 吸附分离工艺的所有技术难题。

另外，在研发过程中，科研人员还着力突出绿色低碳的理念。与国内同类装置相比，海南炼化的PX 装置每生产1 吨PX 产品，能耗要低25%，每年在降低能耗这方面就可以节省数亿元。除此之外，科研人员还率先采用回收塔顶低温热能量发电，一举使联合装置项目发电量大于自身的全部耗电量，实现装置从受电到向外输电的历史性突破，每天可向外输电6.5 万度。海南炼化的PX 装置也因此以最低的能耗成为全球芳烃联合装置新标杆。

掌握自己的根基

目前全球用于化工用途的芳烃年消费总量约1.2 亿吨，芳烃生产厂共有130 多家，遍布美国、西欧、日韩等发达国家和地区。PX 是用量最大且生产技术最有代表性的芳烃品种，具有丰富的下游产业链，是石化行业的重要根基。

吴巍告诉记者，随着我国经济的持续发展和人民生活需要的日益增长，我国PX 消费量快速增长，近15 年的年均增长速度超过20%。截至目前，我国已成为全球最大的PX 消费国，但长期自给不足、依赖进口。2014 年进口约1000 万吨、约占消费量的一半，其中75%来自美、日、韩等发达国家。在国内民众抗议发展PX产业的同时，美国、日本、韩国纷纷针对中国市场新建PX 装置。

面对民众对PX 的疑虑，中国石化新闻发言人吕大鹏认为，既要从科学角度摆事实讲道理，也要从政治高度剖析问题的根源，使民众明白事关国计民生的芳烃产业一定要掌握在中国自己手中，不能受制于人。

另外，针对PX 被妖魔化的社会恐慌心理，为确保绿色安全生产，海南炼化自项目建设之初即将“零污染、零泄漏、零排放、本质安全”作为项目的重要建设目标，确保“空中无排放、地上无泄漏、地下无渗透”。