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芳烴，化學工業(yè)的重要根基，廣泛用于三大合成材料及醫(yī)藥、農(nóng)藥、建材等領(lǐng)域。前不久順利“出龍”的中國石化九江石化第三代高效環(huán)保芳烴成套技術(shù)開發(fā)與工業(yè)應(yīng)用項目，包含90萬噸/年芳烴抽提、572萬噸/年二甲苯分餾、131萬噸/年歧化及烷基化轉(zhuǎn)移、511萬噸/年吸附分離、409萬噸/年異構(gòu)化等5套主體裝置，能夠生產(chǎn)優(yōu)等品級對二甲苯產(chǎn)品，并在投資及運行成本上具備明顯優(yōu)勢。本版推出專題，帶您了解達到國際領(lǐng)先水平的中國石化芳烴成套技術(shù)。

本版文圖由 楊彥強 鄭 晨 鄭京禾 邵 璐 李經(jīng)球 賀來賓 鄧 穎 張俊逸 李 想 陳子佩 王輝國 柏詩哲 胡學武 馮海寧 杜詩畫 黃繼鋒 胡 軍 提供

技術(shù)圖標

什么是芳烴？

芳香烴簡稱“芳烴”，通常指分子中含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的碳氫化合物，如苯、甲苯、二甲苯、萘、蒽等。芳烴是一種重要的基礎(chǔ)化工原料，廣泛用于三大合成材料及醫(yī)藥、農(nóng)藥、建材等領(lǐng)域。

芳烴對我們有多重要？

對二甲苯（PX）是用量最大的芳烴品種之一，國內(nèi)超過98%的PX經(jīng)氧化為對苯二甲酸（PTA）后，用于生產(chǎn)聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）。超過60%的紡織原料、約80%的飲料包裝瓶都源自PX生產(chǎn)的聚酯。上世紀70年代，以PX為原料生產(chǎn)的“的確良”和“滌卡”給人們的生活帶來了光鮮和靚麗，有效滿足了人民“穿好衣”的需求。PX還用于生產(chǎn)工程材料、包裝材料、國防航天高性能材料，以及醫(yī)藥、農(nóng)藥等。由PX生產(chǎn)的PTA，是醫(yī)藥、農(nóng)藥、感光材料及燃料的重要中間體，其衍生產(chǎn)品廣泛用于汽車、手機、電視等領(lǐng)域。

與第一代和第二代技術(shù)相比，第三代芳烴成套技術(shù)在哪些方面有了提升？

第三代芳烴成套技術(shù)在工藝技術(shù)、裝備制造、工廠智能化、安全環(huán)保等方面均取得創(chuàng)新突破。

●開發(fā)了單塔吸附分離技術(shù)，采用單塔16床層代替雙塔24床層工藝，降低了吸附劑裝填量，降低了裝置投資；大幅簡化了工藝流程，裝置運行更加平穩(wěn)。

●開發(fā)了單塔吸附分離控制系統(tǒng)，實現(xiàn)靈活床層分區(qū)及異步切換，大幅提升了復(fù)雜過程控制水平。

●創(chuàng)新專用分子篩合成方法，開發(fā)了分離性能更優(yōu)的新一代吸附劑RAX-4500。

●開發(fā)了活性高、反應(yīng)損失低的RIC-300型二甲苯異構(gòu)化催化劑。

●開發(fā)了大型多降液管塔盤、現(xiàn)場總線技術(shù)控制系統(tǒng)、大型蒸汽升壓機組。

●開發(fā)了數(shù)字化交付及集成應(yīng)用平臺，為智能工廠運維奠定基礎(chǔ)。

●開發(fā)了大型塔系錯峰延時排放技術(shù)、火炬系統(tǒng)動態(tài)模擬技術(shù)，最大排放量降低一半以上。

攻關(guān)歷程

九江石化芳烴聯(lián)合裝置。

中國石化2013年成功開發(fā)具有完整自主知識產(chǎn)權(quán)的第一代高效環(huán)保芳烴成套技術(shù)，在海南煉化成功開車投產(chǎn)，整體達到國際領(lǐng)先水平；2019年，第二代芳烴成套技術(shù)在海南煉化年產(chǎn)100萬噸對二甲苯裝置上應(yīng)用，綜合技術(shù)指標領(lǐng)先世界同類裝置。中國石化芳烴技術(shù)研發(fā)團隊步履不停，在短短兩年時間內(nèi)形成具有國際領(lǐng)先水平的第三代芳烴成套技術(shù)。

●2019年12月 中國石化科技部組織立項，九江石化牽頭，工程建設(shè)公司（SEI）、石油化工科學研究院、上海石油化工研究院、催化劑公司共同承擔第三代芳烴成套技術(shù)開發(fā)任務(wù)。

●2020年1月 第三代芳烴成套技術(shù)工藝包通過審查。

●2020年4月 89萬噸/年芳烴裝置開工建設(shè)。

●2021年12月 完成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的專有控制系統(tǒng)的開發(fā)、軟硬件選型、組態(tài)及軟硬件集成。

●2022年1月 歷時35天完成吸附塔格柵安裝和新一代對二甲苯吸附劑RAX-4500的裝填。

●2022年5月 完成新一代異構(gòu)化催化劑RIC-300、新一代歧化催化劑HAT-300P的裝填。

●2022年6月 九江石化芳烴聯(lián)合裝置實現(xiàn)安全綠色一次開車成功。

●2023年1月 芳烴數(shù)字化交付集成平臺上線運行。

●2023年6月 九江石化芳烴聯(lián)合裝置完成滿負荷標定。裝置綜合能耗215.8千克標準油/噸PX，達到國際領(lǐng)先水平。

●2023年11月 中國石化科技部組織召開項目驗收會，項目通過驗收。

●2023年12月 中國石化科技部組織“十條龍”年度工作會議，項目順利“出龍”。

企業(yè)實踐

截至目前，九江石化第三代芳烴裝置已生產(chǎn)110萬噸PX，以其為原料生產(chǎn)的化學纖維相當于1760萬畝耕地一年產(chǎn)出的棉花，相比第二代能耗降低了561萬噸標準油，相當于減排16余萬噸二氧化碳。（注：按照100萬噸對應(yīng)一年1600萬畝耕地折算，一畝耕地產(chǎn)棉花按照400千克計算。）

九江石化：產(chǎn)學研用結(jié)合開展生產(chǎn)攻關(guān)

九江石化牽頭組織第三代高效環(huán)保芳烴成套技術(shù)攻關(guān)，通過協(xié)同創(chuàng)新機制，強化產(chǎn)學研用結(jié)合，確保89萬噸/年芳烴聯(lián)合裝置在疫情期間保質(zhì)保量完成建設(shè)，提前22天開車，并一次開車成功，產(chǎn)出PX優(yōu)等品。

該公司積極開展生產(chǎn)優(yōu)化攻關(guān)，系統(tǒng)開展優(yōu)化摸索操作，確定吸附塔最佳收率工況，創(chuàng)新解決了不同加工量下裝置物料、熱源聯(lián)動優(yōu)化難題，靈活調(diào)變裝置負荷使得裝置操作彈性進一步提升。

石科院：加強攻關(guān)掌握芳烴核心技術(shù)

石科院與SEI、揚子石化、海南煉化等單位密切配合研發(fā)出第一代、第二代芳烴成套技術(shù)。此后，石科院又接連開發(fā)出單塔芳烴吸附分離工藝、RAX-4500型吸附劑等系列新技術(shù)，形成具有國際領(lǐng)先水平的第三代芳烴成套技術(shù)。

2022年6月，采用第三代技術(shù)的九江石化芳烴項目建成投產(chǎn)，技術(shù)指標比前兩代技術(shù)再次實現(xiàn)飛躍，裝置設(shè)計能耗比前兩代技術(shù)分別降低62%和32%，能耗指標保持國際領(lǐng)先水平，碳排放及裝置投資大幅降低。

上海院：技術(shù)綜合性能達國際領(lǐng)先水平

上海院成功實現(xiàn)HAT-300P新型催化劑的研發(fā)與工業(yè)應(yīng)用，催化劑活性和穩(wěn)定性大幅提升，首次突破了同類催化劑對劣質(zhì)原料的限制要求。

基于高性能催化劑開展反應(yīng)工藝的創(chuàng)新，率先實現(xiàn)了60%的二甲苯塔釜料的直接利用，重芳烴塔負荷顯著下降，重沸爐燃料氣耗量降低約30%，重芳烴利用率提高約15個百分點，技術(shù)綜合性能達到國際領(lǐng)先水平。

SEI：實現(xiàn)關(guān)鍵核心裝備中國“智”造

SEI團隊成功開發(fā)首個采用國產(chǎn)技術(shù)、直徑達9米的大型吸附塔專有格柵并實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。此外，采取異步切換功能，開發(fā)出適用于單塔吸附分離的控制系統(tǒng)，使非整數(shù)床層分區(qū)和在線調(diào)整床層分區(qū)成為可能。基于新一代熱能整體集成綜合利用技術(shù)手段，SEI團隊使裝置設(shè)計能耗比第二代技術(shù)降低32%，能耗指標保持國際領(lǐng)先水平，有效降低了碳排放。

第三代芳烴技術(shù)實現(xiàn)了關(guān)鍵核心裝備的中國“智”造。SEI創(chuàng)新設(shè)計方法和制造工藝，大型螺桿蒸汽壓縮機組、適合二甲苯塔高液氣比的大型懸掛降液管塔盤、現(xiàn)場總線技術(shù)控制系統(tǒng)（FCS）等核心裝備和控制系統(tǒng)實現(xiàn)國產(chǎn)化。

催化劑公司：確保綜合能耗指標國際先進

催化劑公司致力于攻克第三代高效環(huán)保芳烴成套技術(shù)中所用的新一代高性能吸附劑和催化劑工業(yè)制備關(guān)鍵技術(shù)，并在新建89萬噸/年P(guān)X芳烴聯(lián)合裝置成功應(yīng)用。

該公司解決了吸附劑及催化劑制備過程中放大效應(yīng)、關(guān)鍵設(shè)備選型及結(jié)構(gòu)不匹配等多項工程技術(shù)難題，開發(fā)了新一代高性能芳烴分離吸附劑RAX-4500生產(chǎn)成套技術(shù)，以及新一代高性能歧化與烷基轉(zhuǎn)移催化劑HAT-300P生產(chǎn)成套技術(shù)。

新聞會客廳

問：第三代高效環(huán)保芳烴成套技術(shù)對提升我國芳烴生產(chǎn)技術(shù)水平、增強國際競爭力有何意義？

發(fā)展芳烴項目事關(guān)國計民生。開發(fā)具有完整自主知識產(chǎn)權(quán)的高效環(huán)保芳烴成套技術(shù)，實現(xiàn)從“一滴油”到“一匹布”的轉(zhuǎn)變，徹底結(jié)束我國芳烴核心技術(shù)必須依賴國外引進的歷史，是實現(xiàn)高水平科技自立自強的必由之路，更是保障我國紡織原料供應(yīng)、產(chǎn)業(yè)鏈完整及經(jīng)濟結(jié)構(gòu)安全的需要。

中國石化在實現(xiàn)零的突破的一代芳烴技術(shù)、更加高效環(huán)保的二代芳烴技術(shù)的基礎(chǔ)上，潛心耕耘砥礪前行，持續(xù)創(chuàng)新，開發(fā)出單塔芳烴吸附分離工藝、RAX-4500型吸附劑、RIC-300型異構(gòu)化催化劑、HAT-300P型歧化與烷基催化劑及芳烴裝置數(shù)字化控制等系列新技術(shù)，形成綠色低碳、數(shù)智引領(lǐng)的第三代芳烴成套技術(shù)，在九江石化89萬噸/年芳烴聯(lián)合裝置一次開車成功并產(chǎn)出合格產(chǎn)品。這標志著我國芳烴成套技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平，顯著提升了我國芳烴生產(chǎn)技術(shù)水平和國際競爭力，將為地方打造超千億元產(chǎn)業(yè)集群打下基礎(chǔ)。

此外，第三代芳烴技術(shù)的成功開發(fā)，帶動了相關(guān)化工與流程制造業(yè)的發(fā)展。九江石化芳烴項目97.62%的設(shè)備自主設(shè)計與制造，帶動了吸附劑、催化劑、化工裝備等的發(fā)展，踐行了中國創(chuàng)造與中國制造?；陧椖拷⒌膹?fù)雜控制系統(tǒng)實驗室，為推動自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)化復(fù)雜化工過程控制系統(tǒng)的開發(fā)提供了平臺。

從長遠看，與民生息息相關(guān)的“PX-PTA-PET”產(chǎn)業(yè)鏈對PX原料的需求隨著經(jīng)濟發(fā)展不斷增長，以2.5%~5%的增速計，每年需要新建1~2套百萬噸級大型芳烴裝置。隨著煉化技術(shù)的升級，按照20~30年的周期進行置換，未來每年會有新建1~2套百萬噸級大型芳烴裝置的需求。

第三代高效環(huán)保芳烴技術(shù)具有分離效率高、芳烴利用率高、裝置建設(shè)投資低、能耗低、環(huán)保指標先進，以及運行平穩(wěn)等技術(shù)優(yōu)勢，因而具有較強的技術(shù)競爭力，在未來新芳烴裝置建設(shè)或在役裝置升級改造中具有良好的推廣應(yīng)用前景。

中國石化芳烴技術(shù)團隊立足自主創(chuàng)新，注重應(yīng)用基礎(chǔ)研究和工程化開發(fā)，經(jīng)過多年不懈攻關(guān)，取得了一系列具有國際領(lǐng)先水平的重大創(chuàng)新性成果和關(guān)鍵性技術(shù)突破，成功開發(fā)出高效環(huán)保芳烴成套技術(shù)，并實現(xiàn)百萬噸級規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用，對我國石油化工技術(shù)發(fā)展具有里程碑意義。

2023年10月10日，習近平總書記在視察九江石化時在89萬噸/年芳烴聯(lián)合裝置照片前駐足，照片中的裝置應(yīng)用的正是中國石化第三代高效環(huán)保芳烴成套技術(shù)。習近平總書記現(xiàn)場詢問當前煉油技術(shù)水平，對第三代芳烴成套技術(shù)給予高度評價。除了九江石化，第三代芳烴成套技術(shù)的系列吸附劑及相關(guān)工藝技術(shù)還在上海石化、揚子石化、金陵石化等企業(yè)成功應(yīng)用，不僅為企業(yè)帶來了顯著經(jīng)濟效益，而且為石化行業(yè)“油轉(zhuǎn)化”“油轉(zhuǎn)特”提供了強大的技術(shù)支撐。

問：下一步，中國石化芳烴技術(shù)的發(fā)力方向是什么？

SEI將持續(xù)升級芳烴工藝、工程技術(shù)，保持工藝性能的領(lǐng)先水平；以節(jié)能低碳為導(dǎo)向，在熱集成與能量梯級利用技術(shù)的應(yīng)用中，結(jié)合粗甲苯進料、重芳烴直接進料等歧化新技術(shù)和分壁塔技術(shù)，開發(fā)低能耗新工藝。這種新工藝通過優(yōu)化原料的進料方式和分離技術(shù)，降低了生產(chǎn)過程中的能耗，提高了能源利用效率，還可以減少廢氣、廢水和固廢的產(chǎn)生。此外，開發(fā)升級適用性更廣、經(jīng)濟性更優(yōu)的低溫熱回收技術(shù)也是重要發(fā)展方向。

精餾塔操作壓力與溫位匹配性研究是熱集成與能量梯級利用技術(shù)的另一個重要研究方向。通過全流程模擬技術(shù)，可以對整個生產(chǎn)流程進行仿真模擬，精確預(yù)測和控制各環(huán)節(jié)的溫度、壓力、流量等參數(shù)，實現(xiàn)能量的高效利用。同時，通過對精餾塔操作壓力與溫位的匹配性研究，可以進一步優(yōu)化精餾過程，提高產(chǎn)品的分離效率和收率。

對技術(shù)中應(yīng)用的核心設(shè)備進行大型化國產(chǎn)攻關(guān)也是當前的重要任務(wù)之一。SEI將積極與兄弟企業(yè)、科研機構(gòu)合作，持續(xù)提高設(shè)備質(zhì)量、技術(shù)水平和可靠性，堅持集科研、設(shè)計、制造和服務(wù)于一體的開發(fā)路線, 實現(xiàn)核心技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)的突破，做好大型石化裝備國產(chǎn)化工作。