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用創新報效國家
發表時間 2019-10-09 10:06 來源 未知

  ——石科院重大科技成果掠影

  文/杜詩畫

  在北四環學院路一片靜謐的大院里,中國石化石油化工科學研究院就坐落于此。這所成立于共和國初創時期的科研機構,至今已走過64年的發展歷程,見證和參與了中國現代煉油化工行業從無到有、從弱到強的崛起之路。石科院以滿足國家重大需求、服務企業現實需要為己任,自力更生、艱苦創業,銳意進取、開拓創新,與石油同行、與科學相伴、與祖國共進,在每一個階段都發揮出重要作用,彰顯出大國重器的支柱力量。
 


 

  深度催化裂解技術走向世界

  上世紀八十年代,我國石油產量已達一億噸,中央提出用好一億噸油的要求。

  丙烯是化工行業三大合成材料的基本原料,廣泛應用于生產重要有機化工原料、合成樹脂、合成橡膠及多種精細化學品,當時的生產主要依靠蒸汽裂解和催化裂化。受原油加工量以及裝置能力所限,丙烯產量遠遠滿足不了市場需求。

  石科院專家結合相關研究經驗分析認為,用石腦油蒸汽裂解生產烯烴,原料匱乏,且我國原油性質普遍偏重,輕質油含量低,以重質餾分油為原料通過催化裂解增產輕烯烴成為解決丙烯短缺的最佳選擇。此想法得到了中國石化的支持,石科院科研團隊立刻開展技術攻關,以工藝開發為主導,研制新催化材料,滿足工藝要求,成功開發出以重質油為原料生產低碳烯烴的催化裂解新工藝(DCC),可最大限度生產丙烯。經專家鑒定,該工藝屬國際首創,擁有自主知識產權,有效緩解了與日俱增的丙烯需求壓力。

  1991年DCC技術獲國家發明專利金獎,1995年被評選為當年唯一一項國家技術發明一等獎。1997年,DCC技術許可泰國TPI公司,實現中國煉油技術出口零的突破。目前,石科院DCC技術已許可出口到泰國、沙特、印度等國7套裝置,其中沙特Petro Rabigh公司460萬噸/年裝置是全球最大的DCC裝置,DCC技術也被國際業界譽為“丙烯發生器”。

  在DCC技術基礎上,石科院科研團隊繼續深入探索催化裂化技術,結合國家經濟發展和市場需求,不斷地改造工藝和設備,開發出一系列催化裂化家族技術,使得中國石化在該領域內至今仍保持世界領先水平,在原油深加工和向石油化工延伸過程中發揮了重要作用。

  綠色化工技術助力可持續發展

  上世紀九十年代,綠色化學的理念已逐漸興起,科研人員開始關注如何從源頭根治環境污染。

  己內酰胺作為重要的有機化工原料,是生產化學纖維和工程塑料的單體。但因未掌握關鍵生產技術,國內己內酰胺裝置只能依靠進口,生產成本高、產品質量差,裝置小、流程長、工藝復雜,且伴隨著嚴重的環境污染。

  為了克服這些弊端,石科院科研團隊突破傳統技術思路和現有技術基礎,歷經20年攻克己內酰胺生產的核心技術——環己酮肟制備和己內酰胺產品精制,成功開發出己內酰胺綠色生產技術。該技術將新型催化材料與化學工程和反應途徑進行集成創新,簡化了生產流程,原子利用率大幅提升,“三廢”排放量顯著減少,成本降低,產品質量顯著改善,實現化學品生產與環境保護的綠色協調可持續發展。其中,“非晶態合金催化劑和磁穩定床反應工藝的創新與集成”獲2005年唯一的國家技術發明一等獎,“環己酮氨肟化路線己內酰胺生產工藝成套技術”獲2009年國家科技進步二等獎,“催化氧化新材料——空心鈦硅分子篩”獲2010年國家技術發明二等獎,一系列重量級獎項創造了石化領域科技自主創新的又一個范例。

  環氧丙烷是精細化工產品的重要原料,其衍生物廣泛應用于建筑、汽車、食品及醫藥等行業。長期以來,國內傳統環氧丙烷生產方式工藝復雜,設備腐蝕和環境污染嚴重,采用雙氧水與丙烯一步法合成環氧丙烷(HPPO)工藝簡單,主要副產物為水,綠色環保,但技術難度大,且被美德兩國壟斷。

  經過十多年的不懈努力,石科院科研團隊攻克一系列技術難關,終于在2018年完成HPPO全套技術開發,工業裝置實現了安全穩定、滿負荷、長周期運行,產品質量超過國標優級品標準。該技術的成功開發將為環氧丙烷工業生產技術帶來新的變革。
 


 

  清潔燃料生產技術滿足企業需求

  上世紀末,國內汽車產業快速發展,尾氣污染等環境問題也隨之而來,迫切需要生產低硫、低烯烴的清潔汽油和低硫、低芳烴的清潔柴油。1999年末至2000年初,在短短兩個月內,國家接連頒布車用汽油和柴油國一標準,正式拉開車用燃油質量升級的大幕。從國一到如今的國六,燃油標準要求日益嚴格,升級步伐不斷加快,使我國煉油工業面臨巨大壓力。

  在這場油品質量升級大考驗中,石科院結合生產原料、裝置和產品結構等特點,開發出一系列清潔燃料生產技術。針對清潔汽油生產,為降低汽油烯烴含量,研究開發了具有優異重油轉化能力的降烯烴催化裂化催化劑(GOR系列)、多產異構烷烴的催化裂化新工藝技術(MIP)等,可在降低汽油烯烴的同時減少辛烷值損失;為降低汽油硫含量,研究改進S Zorb催化汽油吸附脫硫技術,開發出性能更優的國產吸附劑。針對清潔柴油生產,研究開發系列柴油加氫催化劑(RN、RS系列)及工藝技術等,實現超低硫柴油產品的生產。其中,“RN-1加氫精制催化劑及工藝”獲1991年國家科技進步一等獎,生產清潔燃料加氫精制催化劑、MIP技術、生產汽油組分并增產丙烯的催化裂化技術(MIP-CGP)分別獲得2001、2004、2006年度國家科技進步二等獎 。

  近年來,國內汽油市場需求增長逐漸高于柴油需求增長,降低柴汽比、適應產品結構調整,成為煉油企業面臨的新挑戰。為此,石科院成功開發出選擇性加氫-催化裂化生產高辛烷值汽油或輕質芳烴技術(LTAG),可將低價值的劣質柴油轉化為高價值的高辛烷值汽油或化工原料輕質芳烴。

  石科院的一系列清潔燃料生產技術在煉化企業得到大面積推廣應用,幫助企業應對挑戰、轉危為機。從國一到國六,僅用十幾年時間走過了西方國家歷時幾十年的油品質量升級換代之路,產生了顯著的經濟效益和社會效益。
 


 

  高效環保芳烴技術破解糧棉爭地矛盾

  曾經,“的確良”引領了一個時代的服裝風潮。“的確良”即滌綸,學名聚酯纖維,在現代紡織業中被廣泛使用。對二甲苯(簡稱PX)作為生產聚酯纖維的主要原料,是用量最大的芳烴品種之一。長期以來,我國對二甲苯消費量連年增長,自給率僅為50%。沒有化纖,就要靠與糧食爭地來種植棉花滿足穿衣需求。而我國芳烴生產裝置完全依賴國外技術建設,不僅每年需要支付高昂的技術引進費用,在裝置擴能和改造方面也受制于人,開發自主芳烴成套技術成為幾代石化人的夢想。

  自上世紀七十年代開始,石科院先后研發出催化重整、芳烴抽提、二甲苯異構化等技術,但最關鍵的技術——PX吸附分離技術一直未能掌握。2009年,中國石化組織石科院、SEI、相關煉化企業等多家單位成立了強大團隊,集智攻關,終于徹底攻克吸附分離工藝所有技術難題。2013年,依靠中國石化自主研發的芳烴工藝技術在海南煉化60萬噸/年芳烴聯合裝置順利投產,成功補上了芳烴成套技術最后一塊缺板,使中國成為全球第三家掌握該技術的國家,實現了從跟跑者到領跑者的跨越。

  芳烴成套技術資源利用率和轉化率高、能耗低,所建裝置各項環境監測指標全面優于排放標準,有效破解糧棉爭地的死局,保障了紡織業的原料供應和產業鏈完整,將穿衣問題永遠留在人們的回憶中,成為歷史的印記。2015年,中國石化“高效環保芳烴成套技術開發及應用”項目獲得國家科技進步特等獎。

  截至目前,石科院共獲得國家級獎勵133項,其中,國家最高科學技術獎1項、國家技術發明一等獎2項、國家科技進步特等獎2項、國家科技進步一等獎8項,以實際行動守護了“用知識報效國家,用創新振興石化”的初心與使命。

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