在全球能源格局深度调整、“双碳”目标引领的时代背景下,我国石油炼制行业正面临着前所未有的挑战与机遇。一方面,炼油产能过剩问题凸显,传统生产模式亟待转型;另一方面,绿色能源需求激增,如何保障能源安全供给、实现行业绿色高质量发展,成为摆在中国石油炼制科技人员面前的重大课题。面对国家重大需求及其变化,中国石化集团首席科学家、中国石化石油化工科学研究院正高级工程师许友好,在炼油领域耕耘30余载,带领团队勇挑重担,潜心钻研,自主创新科研成果,为我国石油化工产业发展和能源安全提供了坚实支撑。 变径流化床催化裂化技术的突破与应用 长期以来,我国炼油技术结构深受大庆原油特点影响,催化裂化汽油在汽油组分中占比高达约70%。而我国汽车排放标准参照欧洲体系制定,若照搬欧洲汽油质量标准,不仅需对炼油技术结构进行颠覆性重置,投资超千亿元,还会使关键技术受制于人。在此背景下,许友好带领团队以催化裂化技术为核心,开启了创新突破之旅。 团队历经多年攻关,成功开发出变径流化床催化裂化技术该技术打破传统观念,创造性地构建了具有两个反应区的变径流化床反应器,巧妙地将烯烃最大程度转化为异构烷烃,一举攻克了降汽油烯烃与保汽油辛烷值这一长期困扰行业的难题。2002年2月,全球首套变径流化床催化裂化工业装置成功开车,这一成果标志着我国在炼油技术领域取得了重大突破。此后,该技术持续创新迭代,并与渣油加氢处理技术、汽油脱硫技术集成,开辟出中国独有的清洁汽油生产技术路线,在我国汽油质量从国Ⅱ到国Ⅵ升级过程中持续发挥决定性作用,成为推动我国炼油行业绿色发展的关键力量。 我国原油消耗量巨大,对外依存度超70%,该技术在高效加工原油方面发挥了重要作用,增强了我国在能源供应链上的主动权,为国家能源安全提供了有力保障。截至2024年底,该技术已应用于众多企业的90余套工业装置,市场占有率超70%,提供约50%的车用汽油,20余年累计加工量超15亿吨,创造经济效益近万亿元。同时减少城市大气污染,惠及亿万民众健康。 靶向催化裂化工艺重塑乙烯产业流程 随着我国炼油能力结构性过剩问题加剧,产业转型迫在眉睫。将过剩的炼油能力转化为生产低碳烯烃等化学品的产能,成为行业发展的新方向。在双碳目标持续落实和市场竞争日趋激烈下,开发低成本、低排放、低能耗生产乙烯和丙烯等重要的基础有机化工原料技术成为石油炼制行业转型主要方向,也是中国石油炼制行业自立自强的必由之路。 许友好团队从基础研究入手,发现乙烯生成新机理和新途径。基于此发现,研制出烯烃选择性优异的分子筛及其专用催化剂,开发新型扁平式变径流化床反应器及其反应工程技术,由此成功地开发出低成本生产乙烯和丙烯的靶向催化裂化技术,乙烯与甲烷比成倍增加,化解了乙烯生产伴随着大量甲烷生成的固有困境。该技术已进入工业实施阶段,一旦开发成功,有望取代石脑油蒸汽裂解技术。 该工艺是以烯烃生成与转化为纽带,重塑炼油与化工工艺流程,为我国炼油产业向化工型转型提供了重要的技术支撑,有助于优化产业结构,提高资源利用效率,增强我国在化工领域的竞争力。 多产丙烯与低硫燃料油技术的协同攻关 为进一步推动炼油行业低成本发展,许友好团队承担了“多产丙烯和低硫燃料油组分的催化裂化与加氢脱硫技术开发与工业应用”的攻关任务。在研发过程中,团队针对催化材料、催化剂、反应器及反应工程进行系统创新,突破了一系列技术难题。 他们突破传统认识,提出烯烃限域催化理念,精准调控分子筛孔道尺寸及孔道内反应位点,开发出新型中孔分子筛制备催化裂化催化剂。这种催化剂氢转移反应活性极低,有效限制了烯烃再次发生氢转移反应转化为烷烃。同时,团队开发出匹配专用催化剂的新型变径流化床反应器,大幅降低干气产率,实现碳氢资源的高效利用。 2021年9月,该技术在青岛石化成功完成工业试验。试验结果令人瞩目,与空白标定相比,在原料性质相当的情况下,丙烯产率增幅98%、异丁烯产率增幅228%,充分验证了新型催化剂加工重质烃的能力,以及将重质烃中的大分子饱和烃高选择性裂解成富含烯烃产品的效果。 该技术的成功应用,为青岛石化带来了显著的经济效益和社会效益。该公司低硫船燃产销量大幅增长,成为中国石化低硫船燃规模化主力生产基地,产品结构得到极大改善。这一成果不仅为青岛石化的高质量发展注入了新动力,也为我国炼油企业转型发展提供了成功范例。 科技创新驱动炼油行业绿色转型的深远影响 许友好团队的一系列科研成果,对我国炼油行业产生了深远影响。在技术层面,他们的创新成果打破了国外技术垄断,提升了我国炼油技术的自主可控水平,使我国在炼油技术领域走在了世界前列。在产业发展方面,这些成果推动了我国炼油行业向绿色、低碳、高效方向转型,促进了产业结构优化升级,提高了行业整体竞争力。在能源安全保障上,通过高效加工劣质重油、减少原油进口依赖,增强了我国能源供应链的稳定性和安全性。 在国家大力倡导科技创新、推动绿色发展的政策背景下,许友好团队的科研成果顺应了时代发展潮流。他们的成功实践,彰显了科技创新在推动产业升级、保障能源安全、促进经济可持续发展中的核心作用。
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