——记国家科学技术进步奖一等奖中国石化百万吨级乙烯成套技术

本报记者  符 慧  闫坪卉

11月3日，人民大会堂万人大礼堂，穹顶红星在群灯辉映下灼灼耀眼，2020年度国家科学技术奖励大会在这里隆重举行。中国石化复杂原料百万吨级乙烯成套技术研发及工业应用项目（简称“百万吨级乙烯成套技术”）荣获国家科学技术进步奖一等奖。

这套技术，承载了两代人的梦想，讲述了石化工业的振兴。

乙烯装置是石化工业的龙头。从1983年中国石化总公司成立之初启动研发，到2013年百万吨级乙烯成套技术首次成功实现工业化应用，再到截至2018年底累计应用到千万吨乙烯产能上，中国石化乙烯技术不仅仅实现了从0到1的突破，更实现了从1到N的跨越，使我国打破了国外乙烯技术垄断，并率先成为世界上全面掌握轻质原料、重质原料及高含烯烃原料裂解技术的国家。

2020年，中国乙烯产能达3518万吨/年，是1983年的56倍，稳居世界第二；中国石化乙烯产能位列世界第四，成为世界五大乙烯技术专利商之一。

历史大潮浩浩汤汤，两代科技人员用锲而不舍的奋斗，托起乙烯工业的沧桑巨变；用实干兴邦的行动，将中国的石化工业推上世界舞台。

组建联合攻关团队

制定攻关策略

中国石化乙烯成套技术的研发要追溯到38年前。1983年，我国石化工业百废待兴之际，肩负着强国兴邦使命的中国石化总公司成立。

“有了乙烯，就可以做成各种合成材料。一个国家石油化工行业是不是很发达，其标志就是乙烯产量。”时任国务院副总理的万里在总公司第一次直属企业经理（厂长）会议上指出。

作为石化工业的龙头，70%以上的基本有机化工原料来自乙烯装置，而当时我国乙烯产能只有62万吨/年，技术与装备领域一片空白，全靠引进。按照国务院领导同志的要求，我国乙烯产能要在2000年赶上苏联，石化工业要达到世界先进水平。

党和国家领导人的殷切期望，反映出当时发展乙烯工业的迫切性。石化总公司成立之初，时任总经理的陈锦华提出“振兴石化，科技先行”的方针，首批研发直指乙烯，产学研联合攻关团队随即成立。尽管已经过去38年，对中国工程院院士袁晴棠来说，陈锦华的话语仍声声在耳——“我们是搞石油化工的，如果不能实现裂解炉国产化，进而实现乙烯装置国产化，将愧对后人”。这番嘱托刻在了她的心里，鞭策着乙烯团队勇毅前行。

开发乙烯技术到底有多难？

一套乙烯装置光设备就有700多台（套），操作控制系统极其复杂，是石油化工技术难度最大的装置之一。乙烯装置主要包括裂解和分离两大部分，裂解反应数量有上万个，温度超过800摄氏度，停留时间却仅有0.2秒左右，几乎是普通人眨眼的时间。为了抑制二次反应，高温裂解气必须快速冷却，随后的分离流程最低温度需要降到零下165摄氏度左右。

反应过程复杂、工艺流程长、温度跨度大、操作条件严苛，对工艺和设备的设计及制造提出极高要求，注定乙烯技术开发是场持久战，不可能一蹴而就。为此，石化总公司制定了联合攻关、重点突破的策略——首先实现裂解技术突破，同时开展分离技术攻关。

中国有了自己的裂解炉

开发具有自主知识产权的裂解炉是首要目标。

石化总公司成立CBL裂解炉开发组，参与单位包括北京石化工程公司（中国石化工程建设公司前身）、北京化工研究院、原化工部化工机械研究院（天华化工机械及自动化研究设计院有限公司前身），覆盖工艺开发、工程研究、催化剂和设备研制等环节。

如何提高裂解炉目标产物选择性？如何延长运行周期？带着问题，他们从研究炉管构型、急冷方式、供热形式等技术入手，进行大量工艺和工程研究。

漫漫征途，久久为功。

1988年，石化总公司在辽阳化纤建设2万吨/年CBL-I型工业试验炉，试验炉采用自主技术设计、制造，成为CBL裂解技术的发端。

1990年1月，CBL-I型炉通过国家鉴定，主要指标达到世界同类技术水平，实现了从无到有的跨越。

陈锦华对这次鉴定会高度重视，特地赶到辽阳化纤主持，还专门邀请中国炼油技术奠基人和石油化工技术开拓者之一的侯祥麟担任鉴定委员会主任。侯祥麟要求严是出了名的，最终通过了他的鉴定，是对技术水平的极高认可。

首台裂解炉开发成功，意味着我国乙烯技术研发迈出第一步。“零的突破”让陈锦华非常激动，在现场与研发团队共同庆祝。

裂解、分离、催化剂

和重大装备开发全面发力

1999年冬天的黑龙江大庆，气温低至零下30摄氏度，人在室外待一会儿，眉毛、帽檐儿上就挂满了冰碴。30多岁的王振维，已经不分昼夜地在大庆石化乙烯装置开车现场守了快一个星期，“实在太冷了，加着伴热，可还有不少管道冻上了”。

这套乙烯装置从30万吨/年改扩建到48万吨/年，是我国首次独立自主进行乙烯全流程基础工程设计。为了确保设计方案落实到位，王振维在大庆一待就是一年，现在终于到了收获的时刻。

这也是我国首次在乙烯装置上使用国产核心设备——18万吨/年乙烯裂解气压缩机。核心设备国产化是“吃螃蟹”，难免会有不少人存在顾虑。但中国石化决策层全面分析沈阳鼓风机厂的制造研发能力后，还是顶住巨大压力，作出坚持国产化的决策。

七天七夜！装置开车成功！我国乙烯工程技术迈出实质性一步，重大设备国产化拉开序幕。

同期，裂解技术的研发创新持续推进，实现了大型化突破。回顾里程碑式节点，袁晴棠与集团公司高级专家何细藕不约而同地提到了“2000年，新炉型开发与裂解炉大型化比翼齐飞”。

10万吨/年CBL-Ⅲ型炉在燕山石化投产，主要技术指标达到国际先进水平，该成果在2006年获国家科学技术进步奖二等奖；15万吨/年大型裂解炉开发启动。CBL气体原料裂解炉和新型液体原料裂解炉相继开发成功，为天津石化、镇海炼化两套100万吨/年乙烯装置提供完整的裂解技术成为现实。

“2000年，我们还收获了乙烯成套技术上的里程碑式成果，首次采用自主研发的成套技术对中原石化、天津石化两套中型乙烯装置进行了扩能改造，且一次开车成功。”集团公司高级专家李广华说。

乙烯技术开始全面开花。2001年，15万吨/年裂解炉及80万吨/年乙烯分离成套技术被列入国家科技攻关计划，两年后通过科技部验收；自主研制的催化剂在国内广泛应用并实现出口突破，远销韩国、日本等国家和地区……一砖一瓦逐渐垒起百万吨级乙烯成套技术的广厦。

曾在东北的寒冬里奋战的王振维，现在已经成为集团公司高级专家。当年有老同志对他说，这一生要是能做两套乙烯装置，就算非常成功了，“现在我一年都不止做两套！”他爽朗地笑了起来。

中国乙烯工业依靠自主技术走上了快速发展之路。

百万吨级乙烯

成套技术实现全面突破

时光流转，盛世如愿。21世纪初，中国乙烯产能达到445万吨/年，成为乙烯生产大国，国务院领导同志当年的愿望终成现实。

昨天的成绩是今天的起点，中国石化志在千里，着手组织百万吨级乙烯成套技术开发。2007年初，袁晴棠给陈锦华提交了一份报告，提出“要搞好国家攻关项目20万吨/年大型裂解炉和100万吨/年乙烯装置工艺包的开发，早日实现大型乙烯装置国产化的梦想和目标”。当年，百万吨级乙烯装备及相关技术开发列入国家科技支撑计划；2010年，20万吨/年大型裂解炉开发及100万吨/年乙烯工艺技术开发通过科技部验收。

CBL裂解技术厚积薄发，大型裂解炉相继应用于镇海炼化、天津石化100万吨/年乙烯装置，开启了大规模工业应用阶段，这两套装置分别在2010年1月、4月开车。开车期间，扭曲片强化传热技术主要研发者、现任集团公司首席专家的王国清心里很忐忑，“一下子用在22台炉子上，压力很大”。

该技术是乙烯成套技术的创新点之一，他们在裂解炉管管壁内加入“像麻花一样”的金属片改变流体流向，减少结焦，延长运行周期。这两套装置裂解炉要保证80到100天运行周期，但此前的炉子运行周期只有40到50天，王国清一天天数日子，数到60天时才放下心来。现在，中国石化CBL裂解炉运行周期已达到90到150天，裂解乙烷、石脑油和加氢尾油的运行周期分别达到150天、110天和90天，远超其他专利商的水平。

2010年7月26日，采用中国石化自主研发技术建设的第一台15万吨/年CBL-Ⅶ型双炉膛裂解炉一次投料成功。双炉膛设计使裂解炉具有分炉膛裂解和分炉膛烧焦的特点，操作灵活性强。该裂解炉的投产，促成了中国石化CBL裂解技术出口马来西亚，建成9万吨/年双炉膛裂解炉，能耗、物耗优于国外同类技术，得到用户高度评价。

“我们用自主研发的先进技术与国外专利商同台竞争，实现技术与关键装备的出口。中国石化成为裂解技术国际专利商。”何细藕说。以此为标志，我国裂解技术开始走出国门，2016年又出口到泰国。

2013年8月13日，中国乙烯工业再次迎来飞跃。武汉石化80万吨/年乙烯装置一次试车成功——中国石化百万吨级乙烯成套技术首次工业应用，自主研制的“心脏”设备“三机”和冷箱及催化加氢“三剂”首次在同一套装置上全部得到应用。同时，成功应用的还有自主研发的火炬减排、近零排放开停车等绿色高效专项技术。

“这是被载入我国石化工业史册的一天。中国石化实现了裂解和分离工艺技术、重大装备‘三机’和冷箱、全系列催化剂等百万吨级乙烯成套技术的全面突破。”中国石化副总工程师王子宗说。

向高水平科技

自立自强昂首迈进

30多年，两代科技人员筚路蓝缕，终于使我国率先成为世界上全面掌握轻质原料、重质原料及高含烯烃非常规原料大型乙烯成套技术的国家。截至2018年底，采用中国石化乙烯成套技术的项目达12个，总产能973万吨/年；采用CBL裂解技术的裂解炉达167台，总产能1729万吨/年，拉动下游产业超万亿元产值；催化剂、冷箱出口到英国、美国等国家和地区。

使命呼唤担当，使命引领未来。进入新发展阶段，中国石化百万吨级乙烯成套技术，为集团公司打造世界领先洁净能源化工公司增添了底气。

该技术从根本上解决了复杂原料高效利用及百万吨级乙烯大型化的技术难题。我国乙烯原料主要来自炼厂，由于新能源汽车迅速发展，成品油消费逐步萎缩，炼油加工能力发展受限，未来炼厂乙烯原料供应能力将无法满足乙烯产能快速增长的需求，而中国石化乙烯技术具有原料适应性强的独特优势，可裂解非常规原料，完全适应复杂原料的需求。随着成品油结构调整和化工转型，可用于乙烯生产的非常规原料量十分可观。2019年，我国高含烯烃非常规原料超过3000万吨，如果全部用作乙烯原料，采用该技术可产乙烯1000万吨，而且原料成本可大幅降低，显著提升炼化一体化企业的市场竞争力。

创建了国际上唯一完整的乙烯全流程研发平台是中国石化乙烯技术的另一独特优势。“共有10家单位参与联合攻关团队研发工作，创建了完备的研发平台，全面攻克裂解、分离、催化剂、重大装备及工程化技术难题，并为技术持续创新奠定了坚实基础。”王子宗说。研发平台有利于工艺开发、催化剂研制、设备研制人员协同创新，优势明显。

这只是技术创新的缩影。中国石化百万吨级乙烯成套技术还独创了以异型炉管为核心的复杂原料高效裂解工艺；首创了以分凝分馏塔、分配分离为核心的高效分离新工艺；首创了辐照还原工业催化剂制备技术，创制了全系列高性能催化剂；率先实现了百万吨级乙烯重大装备“中国创造”及生产过程绿色高效。该成套技术共获授权专利206件，发明专利157件（其中国外64件），工业运行表明，关键技术指标处于国际领先水平。

迈入“十四五”，中国石化百万吨级乙烯成套技术捧起了沉甸甸的国家科学技术进步奖一等奖，标下了中国乙烯技术发展的重要刻度和崭新起点。当今世界正经历百年未有之大变局，创新已成为影响和改变全球竞争格局的关键变量。党的十九届五中全会提出“把科技自立自强作为国家发展的战略支撑”。今年5月，习近平总书记在两院院士大会和中国科协第十次代表大会上将石油天然气、基础原材料列为需要全力攻坚的关键核心技术，在10月底视察胜利油田时，更是再次强调要集中资源攻克关键核心技术，为中国石油化工行业精准标定前进方向。

中国石化将牢记习近平总书记“再立新功、再创佳绩”殷殷嘱托，以更强的使命意识、责任意识牢牢扛起担当国家战略科技力量的核心职责，大力实施创新驱动战略，向高水平科技自立自强昂首迈进。