原油制乙烯：猶如“麥子”直接做“面包”

　　2021年，中國(guó)石化“十條龍”重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目“輕質(zhì)原油裂解制乙烯技術(shù)開(kāi)發(fā)及工業(yè)應(yīng)用”在天津石化順利完成了工業(yè)化試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了原油蒸汽裂解技術(shù)國(guó)內(nèi)工業(yè)化應(yīng)用零的突破。

　　該技術(shù)由北京化工研究院和工程建設(shè)公司進(jìn)行研發(fā)和工程化開(kāi)發(fā)、在天津石化開(kāi)展工業(yè)試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了以輕質(zhì)原油作為原料的裂解爐的穩(wěn)定運(yùn)行。標(biāo)定結(jié)果顯示，基于原油的單程化學(xué)品收率近50%，整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。該技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用，標(biāo)志著原油蒸汽直接裂解制乙烯的“卡脖子”技術(shù)取得突破性進(jìn)展，對(duì)我國(guó)石化產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有重要意義。

　　加快攻克核心技術(shù)，努力實(shí)現(xiàn)燃料驅(qū)動(dòng)型向化工產(chǎn)品驅(qū)動(dòng)型轉(zhuǎn)變

　　近年來(lái)，在碳中和與電動(dòng)革命的雙重驅(qū)動(dòng)下，我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大變化，成品油消費(fèi)逐漸萎縮，煉油能力呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)性過(guò)剩。與此同時(shí)，與人民生活息息相關(guān)的化工產(chǎn)品需求增長(zhǎng)強(qiáng)勁。這也促使我國(guó)石油化工產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)開(kāi)始由燃料驅(qū)動(dòng)型向化工產(chǎn)品驅(qū)動(dòng)型轉(zhuǎn)變。

　　乙烯是化工產(chǎn)品的基礎(chǔ)原料，被譽(yù)為“石化工業(yè)之母”，是衡量一個(gè)國(guó)家石油化工發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。通常，乙烯、丙烯生產(chǎn)所需的原料需要經(jīng)過(guò)煉油廠(chǎng)的原油精煉加工過(guò)程，生產(chǎn)流程長(zhǎng)。而利用原油蒸汽裂解技術(shù)，只需對(duì)原油進(jìn)行必要的原料預(yù)處理，就可直接進(jìn)裂解爐，將適合裂解的餾分經(jīng)蒸汽裂解生產(chǎn)乙烯、丙烯等產(chǎn)品，相當(dāng)于麥子可以直接做成面包，省去了磨成面粉的環(huán)節(jié)?！斑@將有效縮短生產(chǎn)流程、降低生產(chǎn)成本，同時(shí)大幅降低能耗和碳排放。”集團(tuán)公司副總工程師王子宗介紹。

　　但是，由于原油具有餾程寬、終餾點(diǎn)高、膠質(zhì)與不飽和烴含量高等特點(diǎn)，導(dǎo)致原油蒸汽裂解技術(shù)在對(duì)流段預(yù)熱、輕重組分分離工藝系統(tǒng)及控制設(shè)計(jì)、輻射段防結(jié)焦和裂解工藝控制優(yōu)化等方面存在很多難點(diǎn)。一直以來(lái)，國(guó)際各大乙烯專(zhuān)利商競(jìng)相針對(duì)此問(wèn)題展開(kāi)攻關(guān)，但收獲寥寥，截至目前，僅?？松梨趯?shí)現(xiàn)該技術(shù)的工業(yè)化。

　　“原油蒸汽裂解技術(shù)作為‘油轉(zhuǎn)化’的重要路線(xiàn)之一，在國(guó)內(nèi)，僅有以中國(guó)石化為代表研發(fā)的技術(shù)方案接近可工業(yè)化實(shí)施?！蓖踝幼谡f(shuō)，“一旦攻克，將破解我國(guó)原油蒸汽裂解應(yīng)用的難題?！?/p>

　　勇挑重?fù)?dān)，中國(guó)石化開(kāi)啟原油裂解技術(shù)研發(fā)之路

　　攻克核心技術(shù)，中國(guó)石化布局已久。

　　“十三五”期間，“輕質(zhì)原油蒸汽裂解制乙烯技術(shù)方案研究”就已列入科技開(kāi)發(fā)課題。在研發(fā)過(guò)程中，科研團(tuán)隊(duì)以問(wèn)題為導(dǎo)向，從原油預(yù)處理、汽化、裂解反應(yīng)及產(chǎn)品分離的全過(guò)程進(jìn)行分析，重點(diǎn)針對(duì)對(duì)流段防結(jié)焦、輕重組分分離和寬餾分油品裂解性能展開(kāi)研究，通過(guò)試驗(yàn)與模擬，研發(fā)了原油蒸汽裂解全過(guò)程工藝優(yōu)化，設(shè)計(jì)了相關(guān)模型。針對(duì)不同種類(lèi)的原油，他們通過(guò)雜質(zhì)分布研究、輕重組分分離及各組分裂解性能評(píng)價(jià)測(cè)試，優(yōu)化得到了原油蒸汽裂解的關(guān)鍵工藝控制點(diǎn)，為整體技術(shù)的工程設(shè)計(jì)提供了數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)結(jié)合成熟的扭曲片管強(qiáng)化傳熱等裂解結(jié)焦抑制技術(shù)，解決了裂解爐長(zhǎng)周期運(yùn)行中的結(jié)焦難題。至此，原油蒸汽裂解制乙烯技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用條件已初步具備。

　　2020年4月，在集團(tuán)公司科技部的支持下，北化院、工程建設(shè)公司和天津石化等相關(guān)科研、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)單位“集結(jié)”成功，進(jìn)行原油蒸汽裂解制烯烴工業(yè)化應(yīng)用聯(lián)合攻關(guān)。經(jīng)過(guò)多次研討，最終確定以天津石化6號(hào)裂解爐為基礎(chǔ)，開(kāi)展原油裂解工業(yè)試驗(yàn)。同年12月，“原油直接裂解制乙烯成套技術(shù)開(kāi)發(fā)及工業(yè)應(yīng)用”被列入中國(guó)石化“十條龍”重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目。

　　2021年2月25日，裂解爐裝置改造啟動(dòng)，并于6月30日實(shí)現(xiàn)中交。隨后，在多方努力下，試驗(yàn)進(jìn)程快速推進(jìn)：8月11日裂解爐點(diǎn)火升溫，進(jìn)行適應(yīng)性投料試車(chē)；8月24日投入調(diào)和原油，裂解爐一次開(kāi)車(chē)成功；9月28日完成全部試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)36天穩(wěn)定運(yùn)行，取得了工業(yè)試驗(yàn)的成功。

　　獨(dú)特“中國(guó)石化方案”，成就原油裂解技術(shù)全球第二家

　　工業(yè)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)表明：裝置運(yùn)行穩(wěn)定，原油裂解工藝流程中的關(guān)鍵工藝參數(shù)和設(shè)備得到充分驗(yàn)證，不同API度的原油可直接蒸汽裂解，雙烯收率明顯優(yōu)于預(yù)計(jì)值；原油汽化率、原油中的雜質(zhì)對(duì)下游影響及爐管結(jié)焦速率可控，裂解爐運(yùn)行周期控制量變化與設(shè)計(jì)相吻合。此次試驗(yàn)的成功，不僅獲取了原油蒸汽裂解制乙烯技術(shù)的工業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，而且驗(yàn)證了中國(guó)石化自主開(kāi)發(fā)的原油蒸汽裂解工藝方案的可靠性。

　　經(jīng)測(cè)算，采用該技術(shù)，每加工100萬(wàn)噸原油，可產(chǎn)出化學(xué)品近50萬(wàn)噸，其中乙烯、丙烯、輕芳烴和氫氣等高附加值產(chǎn)品近40萬(wàn)噸。中國(guó)石化成為繼?？松梨谥?，全球第二家成功實(shí)現(xiàn)該技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用的企業(yè)。

　　值得高興的是，2021年4月，石科院自主研發(fā)的原油催化裂解技術(shù)——另一條“油轉(zhuǎn)化”技術(shù)路線(xiàn)，也在揚(yáng)州實(shí)現(xiàn)了全球首次工業(yè)化應(yīng)用，化學(xué)品收率為50%左右，使我國(guó)成為世界上原油催化裂解技術(shù)路線(xiàn)的領(lǐng)跑者。這兩種技術(shù)結(jié)合，有望把原油生產(chǎn)的化學(xué)品總量提高到70%以上，將成為未來(lái)“油轉(zhuǎn)化”經(jīng)濟(jì)可行的技術(shù)路線(xiàn)。

　　“下一步，中國(guó)石化將以此次工業(yè)試驗(yàn)為藍(lán)本，繼續(xù)開(kāi)展塔河煉化百萬(wàn)噸原油蒸汽裂解制乙烯成套技術(shù)開(kāi)發(fā)和工程設(shè)計(jì)，形成從原油直接到化工品的示范裝置，為我國(guó)石化工業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展描繪出新的范本?！蓖踝幼诮榻B。（歐陽(yáng)素芳）

　　在未來(lái)規(guī)劃的大型乙烯工程中，原油蒸汽裂解技術(shù)將被納入重要技術(shù)比選方案，為緩解行業(yè)供需矛盾、助力企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供有力支撐，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)作出重要貢獻(xiàn)。

　　原油蒸汽裂解技術(shù)的首次工業(yè)化應(yīng)用成功，使得中國(guó)石化成為全球第二家成功實(shí)現(xiàn)該技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用的企業(yè)，對(duì)石化產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有重要意義。

（歐陽(yáng)素芳）

　　轉(zhuǎn)自：中國(guó)石化報(bào)

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