原油制乙烯：猶如“麥子”直接做“面包”

　　2021年，中國石化“十條龍”重點攻關(guān)項目“輕質(zhì)原油裂解制乙烯技術(shù)開發(fā)及工業(yè)應(yīng)用”在天津石化順利完成了工業(yè)化試驗，實現(xiàn)了原油蒸汽裂解技術(shù)國內(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)和工程化開發(fā)、在天津石化開展工業(yè)試驗，實現(xiàn)了以輕質(zhì)原油作為原料的裂解爐的穩(wěn)定運行。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，對我國石化產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、助力實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有重要意義。

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

　　近年來，在碳中和與電動革命的雙重驅(qū)動下，我國能源消費結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大變化，成品油消費逐漸萎縮，煉油能力呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)性過剩。與此同時，與人民生活息息相關(guān)的化工產(chǎn)品需求增長強勁。這也促使我國石油化工產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)開始由燃料驅(qū)動型向化工產(chǎn)品驅(qū)動型轉(zhuǎn)變。

　　乙烯是化工產(chǎn)品的基礎(chǔ)原料，被譽為“石化工業(yè)之母”，是衡量一個國家石油化工發(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)過煉油廠的原油精煉加工過程，生產(chǎn)流程長。而利用原油蒸汽裂解技術(shù)，只需對原油進(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，同時大幅降低能耗和碳排放。”集團公司副總工程師王子宗介紹。

　　但是，由于原油具有餾程寬、終餾點高、膠質(zhì)與不飽和烴含量高等特點，導(dǎo)致原油蒸汽裂解技術(shù)在對流段預(yù)熱、輕重組分分離工藝系統(tǒng)及控制設(shè)計、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。一直以來，國際各大乙烯專利商競相針對此問題展開攻關(guān)，但收獲寥寥，截至目前，僅埃克森美孚實現(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’的重要路線之一，在國內(nèi)，僅有以中國石化為代表研發(fā)的技術(shù)方案接近可工業(yè)化實施?！蓖踝幼谡f，“一旦攻克，將破解我國原油蒸汽裂解應(yīng)用的難題?！?/p>

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

　　攻克核心技術(shù)，中國石化布局已久。

　　“十三五”期間，“輕質(zhì)原油蒸汽裂解制乙烯技術(shù)方案研究”就已列入科技開發(fā)課題。在研發(fā)過程中，科研團隊以問題為導(dǎo)向，從原油預(yù)處理、汽化、裂解反應(yīng)及產(chǎn)品分離的全過程進(jìn)行分析，重點針對對流段防結(jié)焦、輕重組分分離和寬餾分油品裂解性能展開研究，通過試驗與模擬，研發(fā)了原油蒸汽裂解全過程工藝優(yōu)化，設(shè)計了相關(guān)模型。針對不同種類的原油，他們通過雜質(zhì)分布研究、輕重組分分離及各組分裂解性能評價測試，優(yōu)化得到了原油蒸汽裂解的關(guān)鍵工藝控制點，為整體技術(shù)的工程設(shè)計提供了數(shù)據(jù)支撐，同時結(jié)合成熟的扭曲片管強化傳熱等裂解結(jié)焦抑制技術(shù)，解決了裂解爐長周期運行中的結(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、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)過多次研討，最終確定以天津石化6號裂解爐為基礎(chǔ)，開展原油裂解工業(yè)試驗。同年12月，“原油直接裂解制乙烯成套技術(shù)開發(fā)及工業(yè)應(yīng)用”被列入中國石化“十條龍”重點攻關(guān)項目。

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

　　獨特“中國石化方案”，成就原油裂解技術(shù)全球第二家

　　工業(yè)試驗的數(shù)據(jù)表明：裝置運行穩(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)計值；原油汽化率、原油中的雜質(zhì)對下游影響及爐管結(jié)焦速率可控，裂解爐運行周期控制量變化與設(shè)計相吻合。此次試驗的成功，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)，而且驗證了中國石化自主開發(fā)的原油蒸汽裂解工藝方案的可靠性。

　　經(jīng)測算，采用該技術(shù)，每加工100萬噸原油，可產(chǎn)出化學(xué)品近50萬噸，其中乙烯、丙烯、輕芳烴和氫氣等高附加值產(chǎn)品近40萬噸。中國石化成為繼埃克森美孚之后，全球第二家成功實現(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，也在揚州實現(xiàn)了全球首次工業(yè)化應(yīng)用，化學(xué)品收率為50%左右，使我國成為世界上原油催化裂解技術(shù)路線的領(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“油轉(zhuǎn)化”經(jīng)濟可行的技術(shù)路線。

　　“下一步，中國石化將以此次工業(yè)試驗為藍(lán)本，繼續(xù)開展塔河煉化百萬噸原油蒸汽裂解制乙烯成套技術(shù)開發(fā)和工程設(shè)計，形成從原油直接到化工品的示范裝置，為我國石化工業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展描繪出新的范本?！蓖踝幼诮榻B。（歐陽素芳）

　　在未來規(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)型升級提供有力支撐，為實現(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，使得中國石化成為全球第二家成功實現(xiàn)該技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用的企業(yè)，對石化產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、助力實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有重要意義。

（歐陽素芳）

　　轉(zhuǎn)自：中國石化報

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