甲之砒霜，乙之蜜糖。用這句話來(lái)形容芳烴與人類之間的“相愛相殺”，倒也有幾分貼切。
芳烴，這個(gè)名字悅耳的化學(xué)物質(zhì)，是一種重要的化工基本原料，與每個(gè)人的生活息息相關(guān)。
人們衣食住行離不開的衣服面料、建材、橡膠、纖維等都是由芳烴資源合成的。不過(guò)，它也是人類健康的“殺手”。一旦它過(guò)多地“混跡”在汽油柴油中，會(huì)讓油品燃燒性變差，產(chǎn)生大量細(xì)顆粒物。有研究表明，含有多環(huán)芳烴的顆粒物具有毒性、致誘變性和致癌性。
如何讓芳烴快速高效地跑到合適的地方為人類貢獻(xiàn)價(jià)值？經(jīng)過(guò)持續(xù)多年的科研攻關(guān)，中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院的青年科研團(tuán)隊(duì)研究出了全球首套柴油芳烴吸附分離技術(shù)，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)噸級(jí)和成套全流程應(yīng)用。
34歲的李濱是該院分子篩合成及應(yīng)用研究室主任，他解釋說(shuō)，這個(gè)技術(shù)像變魔術(shù)一樣在油品和化工品之間架起一座橋梁，將汽、柴油高效轉(zhuǎn)化為市場(chǎng)緊缺的芳烴、烯烴、綠色溶劑等化工品，讓油品中的化學(xué)組分“物盡其用，各盡其能”。
從目前已投產(chǎn)的項(xiàng)目來(lái)看，這項(xiàng)技術(shù)使得石油煉化的生產(chǎn)效率較傳統(tǒng)方式提高了1/3以上，同時(shí)還具有綠色環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，該技術(shù)已獲國(guó)家授權(quán)發(fā)明48項(xiàng)，國(guó)際授權(quán)發(fā)明1項(xiàng)。該院院長(zhǎng)于海斌表示，這對(duì)推動(dòng)我國(guó)煉化產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有重要意義。
“跳”過(guò)傳統(tǒng)工藝物理分離芳烴
我國(guó)原油以重質(zhì)油、劣質(zhì)油為主，煉制出的油品中，芳烴特別是多環(huán)芳烴含量很高。而我國(guó)石油煉制二次加工工藝催化裂化占重要比例，這種加工方式產(chǎn)生的柴油中，多環(huán)芳烴含量也較高。長(zhǎng)期以來(lái)，如何降低柴油中芳烴含量都是困擾煉油廠的一個(gè)難題。
就在煉油廠拼命想把芳烴從油品中“趕”出去、提高清潔油品產(chǎn)量的同時(shí)，我國(guó)煉化產(chǎn)業(yè)近年來(lái)又面臨著時(shí)代拋過(guò)來(lái)的新問(wèn)題——成品油產(chǎn)量過(guò)剩。
當(dāng)前，我國(guó)煉油工業(yè)的主要產(chǎn)品為汽柴油，化工品收率較低。李濱介紹，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)增速放緩及替代能源的迅速發(fā)展，眼下柴油消費(fèi)需求已經(jīng)達(dá)到峰值，汽油消費(fèi)需求也將于2025年達(dá)到峰值，成品油過(guò)剩問(wèn)題嚴(yán)重，急需產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。
與此同時(shí)，隨著人民生活水平的不斷提高，對(duì)烯烴、芳烴等化工原料的需求在持續(xù)增加。開發(fā)相關(guān)油化結(jié)合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)過(guò)剩油品的高值化利用，推動(dòng)傳統(tǒng)煉化產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)與提質(zhì)增效，已成為全行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。
“如何利用過(guò)剩柴油中的芳烴，去增產(chǎn)芳烴化工品，這是我們一直研究的技術(shù)?！泵闇?zhǔn)這個(gè)方向，李濱和團(tuán)隊(duì)埋頭攻關(guān)，一干就是8年。
他們創(chuàng)造性地提出了柴油吸附分離技術(shù)思路，把芳烴從油品中直接分離出來(lái)。
這是對(duì)傳統(tǒng)煉化產(chǎn)業(yè)加工過(guò)程的一個(gè)顛覆。李濱是吸附劑研制的負(fù)責(zé)人，他用通俗的方式來(lái)解釋二者的區(qū)別，即從前是用化學(xué)的辦法，通過(guò)一系列反應(yīng)工序，統(tǒng)一改變石油的分子結(jié)構(gòu)得到相應(yīng)的石油產(chǎn)品。
而現(xiàn)在則先通過(guò)物理分離的方法，“跳過(guò)”傳統(tǒng)煉油的蒸餾、催化裂化等過(guò)程，用吸附劑直接把石油按照分子結(jié)構(gòu)分類后再加工，低成本、高效率地實(shí)現(xiàn)油品組分的精確高效分離。
用滾元宵的思路解開世界性難題
吸附分離并不是一個(gè)新概念，但把柴油中的芳烴吸附分離出來(lái)，此前沒(méi)有人走過(guò)這條路。
柴油吸附材料的選取是關(guān)鍵核心技術(shù)，它的成型是世界性難題，無(wú)任何先例可循。
項(xiàng)目立項(xiàng)初期，李濱和團(tuán)隊(duì)一直在尋找理想的吸附分離材料，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室做過(guò)無(wú)數(shù)次嘗試，很多時(shí)候干脆住在實(shí)驗(yàn)室，可即使這樣，一直沒(méi)有得到滿意的結(jié)果。
很多創(chuàng)新可能都有那么一個(gè)靈光一現(xiàn)的瞬間。李濱笑著說(shuō)，正所謂不會(huì)變魔術(shù)的廚子不是好工程師，這個(gè)世界性難題的攻克，靈感是從廚房蒸騰的熱氣中飄出來(lái)的。
那天下班，李濱收到妻子的一條信息：“今晚想吃元宵?！崩顬I買了元宵回家就倒進(jìn)鍋里煮。盯著在水中翻滾的元宵，李濱腦子里全是白天實(shí)驗(yàn)室里的吸附劑，突然，一個(gè)大膽的設(shè)想蹦了出來(lái)：吸附劑成型和滾元宵是同一個(gè)思路?。?/p>
就這樣，他嘗試將改性淀粉引入吸附分離材料，用高粘度親水助劑把吸附劑粉末做成小球狀，吸附材料成型的世界難題迎刃而解。
柴油吸附材料是一個(gè)個(gè)粒徑0.4-0.8毫米的微球，相當(dāng)于小米大小，但它的強(qiáng)度非常高。李濱說(shuō)，這個(gè)微球的大小也是經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次實(shí)驗(yàn)后確定的方案，“再大一點(diǎn)，油通過(guò)的流速變慢，效率降低；再小一點(diǎn)，工程化又難以實(shí)施?！?/p>
比起傳統(tǒng)的石油生產(chǎn)工藝產(chǎn)生氣體和水體排放，這種吸附分離的生產(chǎn)過(guò)程綠色環(huán)保，產(chǎn)生的有機(jī)溶劑均可回收利用，無(wú)廢棄物排放，對(duì)環(huán)境非常友好。
平均年齡約30歲，年輕的24歲
一項(xiàng)科技創(chuàng)新，要走出實(shí)驗(yàn)室完成工業(yè)應(yīng)用后“一躍”，才能真正實(shí)現(xiàn)其創(chuàng)新價(jià)值。2020年，應(yīng)用柴油吸附分離技術(shù)的全球首創(chuàng)首套工業(yè)示范裝置在山東濱化實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷生產(chǎn)。于海斌表示，這標(biāo)志著基于“分子工程”理念開發(fā)的全球首創(chuàng)柴油吸附分離技術(shù)向全面推廣應(yīng)用邁出了堅(jiān)實(shí)一步。目前，該院先后與40余家企業(yè)完成技術(shù)交流，其中3個(gè)百萬(wàn)噸級(jí)項(xiàng)目已獲批復(fù)，總加工規(guī)模超過(guò)500萬(wàn)噸/年。
聽起來(lái)，一切好像沒(méi)有那么難。事實(shí)上，這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)始于2013年，技術(shù)從研究的開展到立項(xiàng)，再到工業(yè)化應(yīng)用，經(jīng)歷了8年時(shí)間。在李濱看來(lái)，科研的道路是寂寞的，需要不斷試錯(cuò)，“但我始終相信這條路一定能走通?！?/p>
這個(gè)團(tuán)隊(duì)平均年齡約30歲，其中年輕的只有24歲。在外人眼中，這是一支充滿活力又戰(zhàn)斗力十足的隊(duì)伍?！拔椒蛛x”被李濱的團(tuán)隊(duì)?wèi)蚍Q為“媳婦分離”：近年來(lái)，項(xiàng)目組核心團(tuán)隊(duì)成員每年出差都在200天左右，李濱和負(fù)責(zé)生產(chǎn)及應(yīng)用同事出差甚至超過(guò)200天。這群工科男很少抱怨，他們用自己的幽默化解長(zhǎng)期與家人分離的苦悶，“可以說(shuō)我們以與‘媳婦分離’換取了吸附分離技術(shù)的成功。”李濱憨笑著說(shuō)。
李濱慶幸自己的科研之路趕上了國(guó)家和行業(yè)發(fā)展的重大需求。他計(jì)劃著進(jìn)一步拓展柴油吸附分離技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，開發(fā)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈延伸技術(shù)，打造油化結(jié)合的系列成套技術(shù)。他說(shuō)，“我們這一代要肩負(fù)起煉油化工轉(zhuǎn)型升級(jí)的時(shí)代重任。”（中國(guó)青年報(bào)中青報(bào)·中青網(wǎng)記者胡春艷）
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