石化“急先锋”孙长庚:敲开乙烯国产化大门

2023-03-18 星期六

“我们从最基础的入手,先认识一个问题,把这个问题分解,再把问题提炼出来,然后形成公式,通过改变输入条件,得出来的结果跟我们知道的现实尽管并非一模一样,但一般不会有较大的偏差。如果模型输出结果和预想的差别很远,或者跟实际差别很远,说明模型还不完善,甚至是错的,需要调整。在整个设计过程中,这样的模型有很多。随着认识的加深,在做设计的时候,逐渐把握住主要因素,对影响因素小的环节进行简化,从而形成规律。”孙长庚解释道。

最终,历经近五年的艰苦攻关,2012年10月,国产乙烯装置在大庆石化开车成功,比原计划提前一年,各项指标均达到国际先进水平,一些指标甚至超过了国外技术。至此,我国一举打破了乙烯国产化壁垒,成为世界上第四个掌握乙烯技术的国家,中国石油也因此成为世界上第六家乙烯专利商。

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使用国产专利技术后,每套装置(以100万吨/年乙烯为例)能为企业节省2~3亿元的投资费用。此外,通过先进技术的应用(如:强化传热炉管和乙烯回收先进技术),也为企业提供了更强的市场竞争力。

2015年,乙烯成套技术获中国石油科学技术进步特等奖,2016年大型乙烯装置成套工艺技术获得2016年国家科技进步二等奖。

目前,国产自有乙烯成套技术已被推广到中国石油系统内外等9家企业的十几套乙烯装置中应用;乙烯特色节能技术在4家企业使用,装置规模从60万吨/年到140万吨/年乙烯,原料品种覆盖了天然气分离、石油炼制、煤基合成等领域,大庆石化(60万吨/年乙烯装置)、国能宁煤(100万吨/年烯烃)等项目的运行数据表明,国产自有乙烯技术在裂解炉的产品收率、操作周期、热效率以及装置的乙烯收率、综合能耗等各方面指标均达到国际先进水平,部分指标达到了领先水平。

未雨绸缪

就在孙长庚和他的同事们完成国产乙烯设计工作同年,大洋彼岸掀起了一场页岩气革命。

2012年,全球以乙烷、丙烷等轻烃为原料的乙烯产量首次超过以石脑油为原料的产量。页岩气革命为北美化工业提供了大量廉价乙烷,这对全球石油化工行业产生了重大影响。

“乙烷制乙烯投资少,收益高,运营成本低,这个特点特别明显,所以美国、中东新建的装置中,乙烷原料占了相当大的比重。”孙长庚解释道,“当时,塔里木项目还在酝酿期,有一些国外的拥有乙烷原料的业主来找我们咨询,我们认为,虽然国内乙烷原料少,当时用不上,但乙烷制乙烯技术一定有用,于是就开发了乙烷裂解炉,然后塔里木和长庆两套乙烷制乙烯项目开始上马。可以说这一次是未雨绸缪了。”

对于我国而言,乙烯的需求量连年提升,带动产能迅速增长,面对轻烃资源优势和日益严峻的竞争形势,降低乙烯原料成本势在必行。

同时,随着世界能源消费结构的逐渐变化,大部分炼厂都在考虑由生产汽柴油为主向多生产化工原料方向转型,石油烃蒸汽裂解制乙烯技术作为“减油增化”最重要的桥梁技术,成为相关企业转型升级的首选。

为顺应乙烯工业发展新趋势,增强炼化企业竞争力,巩固中国石油在大乙烯技术方面的优势,中国石油于2016年启动二期乙烯重大专项“大型乙烯关键技术升级与工业应用”的立项工作,并于2016年底正式立项。这副担子最终又落在了寰球公司和孙长庚所在的团队肩上。

“做乙烷制乙烯的时候,压力就小多了,从某种程度上来说,可以说是一个简化版。”孙长庚说道,“这个简化不是说把部分内容简单删掉了以后的简化,而是通过新的工艺路线的开发,缩短了工艺流程,减少了设备数量。”

孙长庚口中的轻松,更多的是一种心态上的变化。“就像我们此前设计轿车,现在要设计一辆卡车。那么我们只需要根据卡车的特点做出相应的设计,而汽车的原理我们已经有了相应的体系。”孙长庚说道,“我们当时想,肯定能做出来。做乙烷制乙烯项目的时候,我的角色发生了一些变化,从做模型转变为校审和乙烷裂解的开发,同上一次几乎无法入睡相比,我更多的时间和精力是校审和问题讨论,可以说轻松了很多。”

2019年,中国石油上马兰州石化长庆、独山子石化塔里木两个乙烷制乙烯工程。寰球公司采用总承包模式进行项目设计建设。2021年8月,经过两年的设计与建设,两个项目先后提前投产。

孙长庚和同事们开发的乙烷制乙烯技术工艺包,使得乙烯收率由液体原料的30%左右提高到80%,成本降低约30%,在关键技术上达到世界先进水平,填补了国内纯乙烷裂解制乙烯成套技术的空白。

对于如今的孙长庚来说,其思考的已经不局限于项目本身。“乙烷制乙烯虽然有着诸多优点,但其短板同样明显。由于国内开采的天然气中乙烷资源较少,如果乙烷来源无法解决,那么乙烷制乙烯项目发展可能还是受限。同时,与石脑油制乙烯不同,乙烷制乙烯的产品组成相对简单,下游除了氢气以外,可以延伸加工的只有乙烯,这就造成其产业链单一。”

但纵观全球乙烯市场,乙烷制乙烯工艺包仍有其用武之地。“乙烷制乙烯有其明显的优点。这个工艺包也许会成为中国石油未来走向海外的一个‘敲门砖’,去打开一些海外市场。”孙长庚说道。

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