原油制乙烯：犹如“麦子”直接做“面包”

　　2021年，中国石化“十条龙”重点攻关项目“轻质原油裂解制乙烯技术开发及工业应用”在天津石化顺利完成了工业化试验，实现了原油蒸汽裂解技术国内工业化应用零的突破。

　　该技术由北京化工研究院和工程建设公司进行研发和工程化开发、在天津石化开展工业试验，实现了以轻质原油作为原料的裂解炉的稳定运行。标定结果显示，基于原油的单程化学品收率近50%，整体技术达到国际先进水平。该技术的工业化应用，标志着原油蒸汽直接裂解制乙烯的“卡脖子”技术取得突破性进展，对我国石化产业转型升级、助力实现“双碳”目标具有重要意义。

　　加快攻克核心技术，努力实现燃料驱动型向化工产品驱动型转变

　　近年来，在碳中和与电动革命的双重驱动下，我国能源消费结构发生巨大变化，成品油消费逐渐萎缩，炼油能力呈现结构性过剩。与此同时，与人民生活息息相关的化工产品需求增长强劲。这也促使我国石油化工产业结构开始由燃料驱动型向化工产品驱动型转变。

　　乙烯是化工产品的基础原料，被誉为“石化工业之母”，是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志之一。通常，乙烯、丙烯生产所需的原料需要经过炼油厂的原油精炼加工过程，生产流程长。而利用原油蒸汽裂解技术，只需对原油进行必要的原料预处理，就可直接进裂解炉，将适合裂解的馏分经蒸汽裂解生产乙烯、丙烯等产品，相当于麦子可以直接做成面包，省去了磨成面粉的环节。“这将有效缩短生产流程、降低生产成本，同时大幅降低能耗和碳排放。”集团公司副总工程师王子宗介绍。

　　但是，由于原油具有馏程宽、终馏点高、胶质与不饱和烃含量高等特点，导致原油蒸汽裂解技术在对流段预热、轻重组分分离工艺系统及控制设计、辐射段防结焦和裂解工艺控制优化等方面存在很多难点。一直以来，国际各大乙烯专利商竞相针对此问题展开攻关，但收获寥寥，截至目前，仅埃克森美孚实现该技术的工业化。

　　“原油蒸汽裂解技术作为‘油转化’的重要路线之一，在国内，仅有以中国石化为代表研发的技术方案接近可工业化实施。”王子宗说，“一旦攻克，将破解我国原油蒸汽裂解应用的难题。”

　　勇挑重担，中国石化开启原油裂解技术研发之路

　　攻克核心技术，中国石化布局已久。

　　“十三五”期间，“轻质原油蒸汽裂解制乙烯技术方案研究”就已列入科技开发课题。在研发过程中，科研团队以问题为导向，从原油预处理、汽化、裂解反应及产品分离的全过程进行分析，重点针对对流段防结焦、轻重组分分离和宽馏分油品裂解性能展开研究，通过试验与模拟，研发了原油蒸汽裂解全过程工艺优化，设计了相关模型。针对不同种类的原油，他们通过杂质分布研究、轻重组分分离及各组分裂解性能评价测试，优化得到了原油蒸汽裂解的关键工艺控制点，为整体技术的工程设计提供了数据支撑，同时结合成熟的扭曲片管强化传热等裂解结焦抑制技术，解决了裂解炉长周期运行中的结焦难题。至此，原油蒸汽裂解制乙烯技术的工业化应用条件已初步具备。

　　2020年4月，在集团公司科技部的支持下，北化院、工程建设公司和天津石化等相关科研、设计、生产单位“集结”成功，进行原油蒸汽裂解制烯烃工业化应用联合攻关。经过多次研讨，最终确定以天津石化6号裂解炉为基础，开展原油裂解工业试验。同年12月，“原油直接裂解制乙烯成套技术开发及工业应用”被列入中国石化“十条龙”重点攻关项目。

　　2021年2月25日，裂解炉装置改造启动，并于6月30日实现中交。随后，在多方努力下，试验进程快速推进：8月11日裂解炉点火升温，进行适应性投料试车；8月24日投入调和原油，裂解炉一次开车成功；9月28日完成全部试验，实现36天稳定运行，取得了工业试验的成功。

　　独特“中国石化方案”，成就原油裂解技术全球第二家

　　工业试验的数据表明：装置运行稳定，原油裂解工艺流程中的关键工艺参数和设备得到充分验证，不同API度的原油可直接蒸汽裂解，双烯收率明显优于预计值；原油汽化率、原油中的杂质对下游影响及炉管结焦速率可控，裂解炉运行周期控制量变化与设计相吻合。此次试验的成功，不仅获取了原油蒸汽裂解制乙烯技术的工业基础数据，而且验证了中国石化自主开发的原油蒸汽裂解工艺方案的可靠性。

　　经测算，采用该技术，每加工100万吨原油，可产出化学品近50万吨，其中乙烯、丙烯、轻芳烃和氢气等高附加值产品近40万吨。中国石化成为继埃克森美孚之后，全球第二家成功实现该技术工业化应用的企业。

　　值得高兴的是，2021年4月，石科院自主研发的原油催化裂解技术——另一条“油转化”技术路线，也在扬州实现了全球首次工业化应用，化学品收率为50%左右，使我国成为世界上原油催化裂解技术路线的领跑者。这两种技术结合，有望把原油生产的化学品总量提高到70%以上，将成为未来“油转化”经济可行的技术路线。

　　“下一步，中国石化将以此次工业试验为蓝本，继续开展塔河炼化百万吨原油蒸汽裂解制乙烯成套技术开发和工程设计，形成从原油直接到化工品的示范装置，为我国石化工业的转型发展描绘出新的范本。”王子宗介绍。（欧阳素芳）

　　在未来规划的大型乙烯工程中，原油蒸汽裂解技术将被纳入重要技术比选方案，为缓解行业供需矛盾、助力企业转型升级提供有力支撑，为实现“双碳”目标作出重要贡献。

　　原油蒸汽裂解技术的首次工业化应用成功，使得中国石化成为全球第二家成功实现该技术工业化应用的企业，对石化产业转型升级、助力实现“双碳”目标具有重要意义。

　　（欧阳素芳）

　　 转自：中国石化报