石油煉化企業(yè)是能耗大戶，更是污染大戶，煉化企業(yè)實現(xiàn)工業(yè)節(jié)能減排和油品提質(zhì)增效除了體制機制革命，技術(shù)革命更要首當(dāng)其沖。在2015年國家科學(xué)技術(shù)獎中，一項名為“冷再生劑循環(huán)技術(shù)重油催化裂化裝置工業(yè)應(yīng)用”的項目脫穎而出，榮獲國家科技進步獎二等獎，而該項目的獲獎?wù)呤且患颐駹I企業(yè)——洛陽維達石化工程有限公司。本報記者在與維達石化總經(jīng)理、教授級高工李群柱的交談中，了解到了該技術(shù)自主創(chuàng)新和工業(yè)應(yīng)用中的所喜所愿。
催化裂化第三次技術(shù)革命
催化裂化是石油煉制過程之一，是在熱和催化劑的作用下使重質(zhì)油發(fā)生裂化反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)槠裼偷鹊倪^程。催化裂化技術(shù)的進步分為幾個階段，第一階段是由移動床向流化床的過渡，稱作第一次技術(shù)革命；第二階段是開發(fā)分子篩催化劑和提升管反應(yīng)技術(shù)，稱作第二次技術(shù)革命。
李群柱告訴記者，自提升管催化裂化技術(shù)問世以來，經(jīng)過持續(xù)創(chuàng)新技術(shù)已十分成熟，但是如何獨立調(diào)節(jié)進料溫度、再生溫度、反應(yīng)溫度和劑油比之間的矛盾成為世紀性難題。“國內(nèi)外多家科研機構(gòu)相繼開發(fā)了多種專利和專有技術(shù)，但均不能實現(xiàn)再生溫度、反應(yīng)溫度、劑油比的獨立調(diào)節(jié)，技術(shù)效果難如人意。”李群柱說。
“尤其是在2000年以后，國家提出降烯烴，烯烴主要是高溫反應(yīng)的產(chǎn)物。因此我們開發(fā)了冷再生劑循環(huán)催化裂化技術(shù)（CRC-FCC技術(shù)），采用溫度可控的再生催化劑冷卻系統(tǒng)和控制技術(shù)，在保證足夠高的再生器溫度和良好的再生效果的前提下，降低進入反應(yīng)器的再生劑溫度，科學(xué)地解決了催化裂化技術(shù)普遍存在的再生溫度、反應(yīng)溫度和劑油比的矛盾，實現(xiàn)了低溫接觸、大劑油比、高催化劑活性的催化裂化反應(yīng)要求。”李群柱進一步說。
CRC-FCC技術(shù)首次實現(xiàn)了提升管反應(yīng)的多區(qū)優(yōu)化和反應(yīng)深度的優(yōu)化控制，真正實現(xiàn)了正碳離子反應(yīng)，高選擇性地促進催化裂化及芳構(gòu)化、異構(gòu)化等理想反應(yīng)，有效地抑制熱裂化和熱縮合等非理想反應(yīng)；促進噻吩等硫化物和氮化物的轉(zhuǎn)化，降低了干氣和焦炭產(chǎn)率，提高了目的產(chǎn)品收率和質(zhì)量；降低了裝置能耗，降低了排放煙氣量及其中的硫化物和碳化物濃度。
中國石化聯(lián)合會組織的專家鑒定認為，該技術(shù)創(chuàng)新性突出，總體處于國際領(lǐng)先水平。該技術(shù)屬國內(nèi)外首創(chuàng)，為近20年世界催化裂化領(lǐng)域的重大突破，實現(xiàn)了催化裂化領(lǐng)域第三次技術(shù)革命。
經(jīng)濟和環(huán)保效益顯著
從最初在一些地?zé)捚髽I(yè)小型裝置上進行工業(yè)應(yīng)用，到逐漸推廣到中國化工、中國石油等百萬噸煉化裝置，一路走來，李群柱感受到了推廣應(yīng)用的艱辛：對民企科技創(chuàng)新成果持懷疑態(tài)度者有之，大型煉化企業(yè)維護照顧自身利益者亦有之。
事實上，從2005年首套工業(yè)裝置試驗成功，截至目前已有20余套裝置10多年的安全運行業(yè)績，其中在百萬噸級及以上裝置的應(yīng)用有11套，最大規(guī)模達到260萬噸/年，還沒有一套裝置因CRC系統(tǒng)出現(xiàn)過非計劃停車，充分驗證了CRC-FCC技術(shù)具有很高的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。
李群柱給記者算了一筆詳細的經(jīng)濟賬，“對于100萬噸/年催化裂化裝置，CRC技術(shù)改造需新增投資約2300萬元，每年新增利稅約1.66億元，稅后利潤8000多萬元，投資回收期約1個月；總液收和總輕收分別提高1.5-3.0個百分點，汽油辛烷值提高0.2個單位，柴油十六烷值提高1.0-6.0個單位，加工能力提高10-15%。”
“可降低裝置能耗6-15kEo/t原料，可降低煙氣排放量100-160m3n/t原料，可降低煙氣中硫、氮氧化物濃度約30%、40%，加工硫氮含量低的原料時，可取消脫硝或脫硫單元。”李群柱透露，在工業(yè)應(yīng)用中還發(fā)現(xiàn)了可觀的節(jié)能減排效益。
據(jù)測算，目前我國擁有1.5億噸/年催化裂化加工能力，該技術(shù)的推廣應(yīng)用每年可新增利稅200億元，節(jié)能175萬噸標油，加工每噸原油的綜合能耗下降5.8%，每年減少二氧化碳排放1120萬噸，約占全國計劃二氧化碳減排量的1.6%。
作為一項擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的民族科技成果，不僅適用于新建裝置，也適用于現(xiàn)有裝置改造；可以廣泛應(yīng)用于各種反應(yīng)再生型式，可以與各種提升管技術(shù)耦合使用。李群柱寄望，與我國石化企業(yè)和科研設(shè)計企業(yè)共同進行后續(xù)應(yīng)用開發(fā)與總結(jié)，共同促進這一民族技術(shù)全面推廣應(yīng)用并盡快推向海外市場，以推動催化裂化領(lǐng)域的技術(shù)革命和低碳運行。
