○ 文／本刊記者 石杏茹

尋找?guī)ь^大哥

○ 文／本刊記者 石杏茹

從芳烴混合物中區(qū)別分離出對二甲苯，是“高效環(huán)保芳烴成套技術開發(fā)及應用”技術解決的最大難題。

性別、身高、長相一模一樣的四胞胎，怎么區(qū)分？不用驗DNA，這個難題其實很好解決。深圳有位四胞胎男孩，父母按長幼順序給他們分別在頭上剃出阿拉伯數字“1、2、3、4”。如果是女孩不能剃頭怎么辦？也好辦，四胞胎女孩可以通過分別扎“1、2、3、4”個小辮來分辨。

外觀與性狀完全相同的類四胞胎對二甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯、乙苯，怎么區(qū)分？

驗DNA也不行。同為芳烴混合組分，這“四胞胎”同為碳八芳烴，分子式完全相同，最小的沸點差僅約1℃。區(qū)別只在化學意義上的排列結構不同、作用不一。對人類最有用的是其中的對二甲苯。人們無法人為地把它們標注上“1、2、3、4”，所以很難把對人類最有用的對二甲苯區(qū)分出來。

獲得2015年度國家科學技術進步獎特等獎的中石化“高效環(huán)保芳烴成套技術開發(fā)及應用”技術解決了這個難題。中石化工程建設公司總經理孫麗麗說：“把最有用的帶頭大哥對二甲苯找到，把鄰二甲苯、間二甲苯整整容變成對二甲苯，并最終分離出來是技術要解決的最大問題?！?/p>

最值錢的帶頭大哥

芳烴之所以成為我們追求的芳烴，最大原因是混合物中含有的對二甲苯。對二甲苯之所以成為芳烴混合物中的帶頭大哥，是因為它的重要性。

大多數人不知道，我們生活中約有65%的紡織原料、80%的飲料包裝瓶來源于對二甲苯。全球年消費對二甲苯約5000萬噸（化工用途的芳烴總量約1.2億噸）。原油中天然的對二甲苯僅占約千分之一，對二甲苯工廠的原料主要來源于上游的煉油或化工裝置，通過一系列的復雜加工過程實現對二甲苯的轉化與分離，生產出高純度的對二甲苯產品。

近年來，中石化科技創(chuàng)新成果頻出。

攝影/胡慶明

目前，全世界對二甲苯的年總產能為3900萬噸～4000萬噸（全球約5000萬噸），亞洲在2800萬～3000萬噸。

為什么四分之三的對二甲苯產能集中在亞洲地區(qū)？

因為它們大多是圍繞中國需求而建。近15年，我國對二甲苯年均需求增長率高達20%，2014年消費量約2000萬噸，對外依存度超過50%，花費近百億美元外匯。

日本是最早有對二甲苯項目的國家之一，大約有80%出口，其中60%出口到中國。新加坡把對二甲苯作為本國的支柱產業(yè)之一，不斷加大發(fā)展力度。新建的對二甲苯工廠產品全部出口中國。韓國是新興的對二甲苯生產、出口大國，2012年就成為世界對二甲苯產量排名第三的國家，年產能為584萬噸左右。目前產能已近千萬噸，預計出口量由現在的40%上升到50%以上。

約有一半的對二甲苯要從國外高價購買已經是石化產業(yè)之痛,另外一半在我國生產的對二甲苯產品也要使用國外技術,向外國廠商支付高額費用，更是石化產業(yè)之殤。

“開展芳烴成套技術攻關刻不容緩?！痹陧椖康谝煌瓿扇舜骱窳伎磥?，這樣一項石化核心技術決不能受制于人，“如此重要的基礎原料，自己不做，就不掌握話語權。”

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中國石化高效環(huán)保芳烴成套技術累計獲得40余項國內外專利授權，形成了完整自主知識產權，出版專著1部，獲中國發(fā)明專利金獎1項，獲省部級科技進步特等獎1項、一等獎2項。

最難啃的骨頭

一套技術居然成為縈繞在幾代石化人心中的夢想，需要經歷前后四十余年的攻堅克難、集幾代人之功才能完成。自主掌握芳烴成套技術，為產業(yè)健康發(fā)展提供基礎，有多復雜、有多難？

其實，20世紀80年代起，中國石化人已經先后研發(fā)出芳烴抽提、二甲苯異構化等單元技術。遺憾的是，芳烴成套技術的核心—對二甲苯吸附分離技術一直未能掌握。

技術難題所指之處，就是科研力量集中之所。

1999年，石科院四室課題組長、項目第三完成人王輝國碩士畢業(yè)后就投入到對二甲苯吸附分離技術的研究之中。10多年的科研之路走下來,他成為這一領域的骨干和中堅?！拔覀円蛛x的對象,相當于是長相和秉性都非常相像的一個四胞胎兄弟組成的混合物。要精確、快速、高效地分離出其中應用價值最高的對二甲苯,實現產量的最大化,在技術層面是一個很大的挑戰(zhàn)?！?/p>

有件事，王輝國記憶深刻。

2003年,對二甲苯高效分離吸附劑從實驗室轉向工業(yè)生產,但投料十幾次都失敗了,合成不出實驗室的結果。為了查找原因,王輝國和課題組同事連續(xù)幾天吃住在工廠里,把一批物料投到容器里后,每隔兩小時采樣分析分子篩晶化的狀態(tài),困了累了就躺在辦公室地板上休息一下。就這樣，他們連軸轉堅持一個星期后,終于找出了影響產品質量的原因,成功實現了中石化研發(fā)的RAX-2000A國產吸附劑從實驗室到工業(yè)應用的重要轉型。

RAX-2000A國產吸附劑各項指標均達到或超過進口劑的水平，價格比當時進口劑低三分之一。

這三分之一可非同小可。對中國這么大的市場來說，自然是有人歡喜有人愁。

最不怕威脅的石化人

就在石化人歡欣鼓舞，就在中石化想要在國外引進的芳烴裝置上陸續(xù)運行和推廣國產吸附劑的時候，不甘心丟掉中國市場的國外公司拿出了撒手锏—如果中國人要用自己的吸附劑，那他們就不再提供芳烴配套的技術服務和其他關鍵產品。有人對此做了這樣的比喻：“我們只想吃一顆桃子，國外的供應商卻想讓我們把整個果園都買下來。”

中國人從來不怕威脅，也從未在別人的淫威虎逼下妥協(xié)過。石化科研人更有一種不可摧毀的精神。

為了進一步擺脫國外對對二甲苯吸附分離工藝技術的壟斷，2009年，對二甲苯吸附分離技術進入中國石化“十條龍”攻關項目。從那時起，中國石化總部共召開10多次“芳烴成套技術開發(fā)攻關例會”，調集中國石化系統(tǒng)內的一切優(yōu)勢資源，依托具有國內一流科技開發(fā)實力的石油化工科學研究院和具有一流工程設計能力的設計單位，聯合上海石油化工研究院、催化劑公司，以及揚子石化、海南煉化等生產企業(yè)，聯手發(fā)起對芳烴成套技術的最后堡壘——吸附分離技術的攻關，要不惜一切代價啃下這塊“硬骨頭”。

中石化芳烴成套技術在海南煉化60萬噸/年的聯合芳烴裝置上完美集成。

攝影/張見明

這塊骨頭硬在哪兒？

“對二甲苯分離技術采用模擬移動床吸附分離工藝。該工藝集吸附劑、專用設備、工藝及專用控制系統(tǒng)于一體，開發(fā)技術難度極大。”石科院副總工、項目完成單位代表吳巍如是說，“此外，對二甲苯產品純度要求高，但工業(yè)裝置各物料和產品的進出是在閥門周期切換控制下交替流經同一管線。這會造成管線內不同物料殘留——哪怕是微量殘留未消除，都會影響產品的純度和收率?！?/p>

數不清經歷了多少次失敗。王輝國說：“每一項技術工作的進步都是一點一滴的,失敗遠比成功的次數多得多,常常會覺得很難,但遇到難題總會想辦法把它解決掉?！?/p>

時間在推移，巨大的難題一點一滴得到分解。最終，我國自主芳烴吸附分離技術從無到有，然后實現了超越。吳巍說：“以吸附劑材料來說，率先攻克了高結晶度亞微米分子篩合成并首創(chuàng)吸附劑二次晶化技術，使吸附分離效率提高10%。”

除吸附劑外，上海院副總工、項目完成單位代表孔德金介紹，科研人員在研發(fā)過程中首創(chuàng)兩相共生分子篩并開發(fā)了新型歧化與烷基轉移催化劑、創(chuàng)新開發(fā)了新型分子篩異構化催化劑，使得重芳烴轉化能力提高70%~80%，資源利用率提高5%。

最完美的集成

一服中藥如果要想達到治病救人的效果，需要挑選多種草藥按照不同劑量完美融合在一起，然后找到合適的爐灶，施以適宜的火候，經過特定的時間熬制而成。這當中任何一個環(huán)節(jié)出了差錯，都可能影響療效。

中國石化總經理、高效環(huán)保芳烴成套技術開發(fā)及應用項目第一完成人戴厚良說：“‘高效環(huán)保芳烴成套技術開發(fā)及應用’技術也是如此。這套技術包括原料精制與精餾、芳烴異構與轉化、吸附分離等工藝及工程技術，涉及技術開發(fā)、工程設計、裝備制造、建設施工多個環(huán)節(jié)。系統(tǒng)集成度高，開發(fā)難度巨大?！?/p>

如今各項技術已經成功攻克，怎么集成成了最

芳烴技術，從引進來到開始“走出去”，經過了40多年的光陰。 攝影/董 波

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中國石化近年來科技創(chuàng)新成果豐碩，發(fā)明專利授權量全國企業(yè)排名第一

國家知識產權局近期發(fā)布了2015年我國專利申請、授權及國際專利申請（PCT）等數據。中國石化獲得授權量再創(chuàng)歷史新高，以2844件的中國發(fā)明專利授權量在企業(yè)排行榜中排名第一。此前的第十七屆中國專利獎頒獎大會上，中國石化獲得中國專利金獎1項、優(yōu)秀獎8項。截至2015年，中國石化共獲專利金獎18項、優(yōu)秀獎68項。四年兩獲國家科技進步特等獎。2013年，中國石化特大型超深高含硫氣田安全高效開發(fā)技術及工業(yè)化應用榮獲國家科技進步特等獎。該技術攻克四大世界級難題，形成五大創(chuàng)新，使我國成為世界上少數幾個掌握開發(fā)特大型超深高含硫氣田核心技術的國家。后的臨門一腳。王輝國說：“技術開發(fā)難，找到很好的業(yè)主去進行成功的工業(yè)運營也很難。如果業(yè)主開車水平很差，即使給他輛寶馬，也免不了出現交通事故?！?/p>

這時就顯出了中國石化的集團優(yōu)勢。中石化不僅有自己的科技研發(fā)團隊、自己的設計研究院、自己的工程建設力量，而且有眾多的煉化企業(yè)來實現最后的工業(yè)應用。

2004年，在齊魯石化，中石化成功實現了自主研發(fā)的RAX-2000A國產吸附劑從實驗室到工業(yè)應用的重要轉型。

2011年，中石化在揚子石化建成3萬噸/年的首套工業(yè)示范裝置。這標志著中國石化成功攻克了自主芳烴生產技術的最后一座堡壘——吸附分離技術，掌握了芳烴生產成套技術。這套工業(yè)示范裝置采用最新研發(fā)的RAX—3000型國產吸附劑和工藝，驗證了自主技術的可靠性，為工業(yè)應用提供了技術支撐。

2013年12月27日，中石化在海南煉化建設了60萬噸/年芳聯合裝置，并一次開車成功，順利投產。

這是中國石化自主芳烴成套技術首次在大規(guī)模芳烴聯合裝置上應用，標志著中國石化完全掌握了大規(guī)模芳烴聯合裝置全流程生產技術，具備了芳烴聯合裝置工藝設計、工程建設、吸附劑制造生產的能力，成為全球第三個具有完全自主知識產權的大芳烴生產技術專利商和工程承包商。蔡智說：“與國內同類裝置相比，海南煉化這套對二甲苯裝置每生產1噸對二甲苯產品，能耗要低近百千克標油。”

責任編輯：石杏茹

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