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技术转移案例之二：催化裂化干气制乙苯的持续创新之路大连化物所开发的具有自主知识产权的“催化裂化干气制乙苯”技术，不仅合理利用了催化裂化尾气，而且使我国乙苯生产技术上升到一个新台阶，提高了我国石油化工技术在国际上的地位，增强了我国石化企业在国际市场上的竞争力。该技术从小试、中试到工业化生产，从第一代技术发展到第五代技术，相继获得中国科学院技术进步一等奖，中国石化总公司技术进步一等奖，国家发明二等奖，大连市专利金奖，中国百项优秀专利奖和辽宁省首届科技成果转化一等奖。一、从国情出发，确定技术路线我国的原油加工过程主要采用催化裂化技术，每年副产干气近500万吨，干气中乙烯含量为10～30%，另外还有氢气、甲烷、乙烷、丙烯、COx、H2O和H2S等多种组分。由于没有适合的技术将干气转化成化工产品，宝贵的资源一直当燃料烧掉了。如何合理利用干气，特别是将其中的乙烯尽可能地加以利用是中国石化企业面临的课题，也是对中国石化领域研究人员的挑战。1986年前后，中国石化总公司提出开发利用干气资源的研究课题。大连化学物理研究所提出了催化裂化干气制乙苯技术路线。之所以提出这样的课题，主要是考虑到当时我国苯乙烯每年缺口20～30万吨，而且随着中国经济的发展，苯乙烯需求量必将快速增长，而从乙苯制苯乙烯是工业上非常成熟的技术。可以这样说，提出催化裂化干气制乙苯的课题完全是基于中国的国情。目前，我国苯乙烯年需求量已超过400万吨，2006年其进口量为234.3万吨，已建和在建的干气制乙苯装置将极大缓解这一供需紧张的局面，这也进一步验证了“立足国情，开展具有战略性和前瞻性研究”的重要性。在苯与稀乙烯烷基化制乙苯方面，当时国外利用已经成熟技术，将干气经脱水、脱硫处理后，利用冷冻法将丙烯除去，然后进行烷基化反应。如果模仿国外技术，自然可以降低研发风险，不过投资比较大。科研人员通过仔细分析、详细论证，大胆地提出催化裂化干气不经任何处理，直接进行烷基化的技术路线。这样的路线难度非常大：一方面由于原料气中有水和硫化氢，这就要求所开发的催化剂在具备高活性的同时，一定要具备很好的抗硫化氢性能和强的水1热稳定性，因此发展新型催化剂成为核心问题；另一方面，干气中含有约0.7%的丙烯，而只有生产出的乙苯纯度达到99.6%以上才能满足生产聚苯乙烯的要求，因此开发相应的工艺流程是关键技术。科研人员认为，这个世界级难题不仅具有催化裂化的大背景，而且与中国国情相结合，具有中国特色，技术上又有很大的创新性，哪怕只有1%的希望，也值得付出100%的努力。二、迎接国际挑战，持续技术创新科研人员经过艰苦攻关，开发出了具有良好抗硫和抗水性能的新型催化剂，并以此为突破口，研发成功催化裂化干气制乙苯第一代技术，于1993年投产成功3万吨/年的工业试验，生产出纯度99.6%的乙苯，为干气的综合利用及乙苯生产开辟了一条新的技术路线。该技术于1994年通过中石化组织的技术鉴定，鉴定认为达到当时世界先进水平，并于1998年被列为第三世界科学院具有创新性成果。第一代技术的工业化生产，立即引起美国ABBLummus等公司的重视和合作兴趣，并积极参与该技术的国际化推广。但是，在不到2年的时间内，第一代干气制乙苯技术就落后了，Lummus公司的态度也慢慢消极。同时，一些国际大公司也相继开发出技术更先进、投资成本更低的工业化技术。面对对手的发展，摆在科研人员面前的只有一条路：要想保持催化裂化干气制乙苯的技术优势，就要实现不断的技术创新。在认真分析国内外技术发展和市场需求的基础上，科研人员把降低二甲苯的含量和生产能耗、提高催化剂和工艺水平作为新技术的关键突破点和创新点。通过与中国石化总公司联合，开发出催化裂化干气中乙烯与苯的烃化反应和多乙苯与苯的反烃化反应分开的第二代技术，于1999年在大连石化公司投产10万吨规模生产装置，二甲苯含量由3000ppm降到2000ppm，满足了通用聚苯乙烯的质量要求。为进一步提高干气制乙苯技术水平，参与国际技术竞争，提高乙苯产品质量，降低反应过程能耗和物耗，提高装置的经济效益，科研人员开发了“干气制乙苯气相烃化反应和液相反烃化优化组合技术”（第三代技术）。大幅度提高了催化剂低温反应活性，同时反烃化催化剂寿命延长到4年,大幅降低了反应能耗；多乙苯转化率大于70%（达热力学平衡转化率），乙苯选择性大于99%；二甲苯2含量小于1000ppm，提高了产品质量。第三代技术于2001年在抚顺石化公司石油二厂完成3万吨工业试验。在与国外技术同台竞技中，凭借优良的催化反应性能、良好的原料和杂质适应性、高质量的产品和成功工业运行的基础，赢得了市场。2003年9月，抚顺石化分公司6万吨/年工业装置，在抚顺石油二厂和大连化物所科研和生产人员的共同努力下顺利开工运行，装置烃化反应乙烯转化率99.9%,选择性99.5%，反烃化反应乙苯转化率大于70%，选择性99.5%。催化剂的各项性能均优于设计和合同指标，赢得了企业用户的高度赞赏。为保持干气制乙苯技术不断发展，大连化物所进一步开发了干气制乙苯催化蒸馏第四代技术和干气中乙烯与苯变相催化分离制乙苯第五代技术。其中第五代技术更具创新性和实用性，能耗比第三代技术降低30%，装置投资降低30%；产品中二甲苯含量低于100ppm，达食品级标准。该技术已通过辽宁省科技厅与中国科学院沈阳分院组织的成果鉴定，属国内外首创，达到国际领先水平。目前该技术正在抚顺石化分公司进行1000吨/年的工业实验，该技术的开发成功将进一步提升干气制乙苯技术的竞争力和影响力。三、理顺产权关系，促进技术推广干气制乙苯技术是化物所与抚顺石化公司共同开发的，双方共同拥有专利和成果。可喜的是大连化物所争取到了牵头的地位，作为技术代表负责新技术开发和推广，从而确保了该技术的不断创新和发展，并使该专利技术在转移中得到了不断的延伸和扩展。产权关系的理顺，促进了干气制乙苯专利技术的推广。仅2004年下半年到2005年干气制乙苯第三代技术相继转让给锦西炼化总厂、锦州石化公司、海南实华嘉盛公司、华北石油管理局、大庆林源炼油厂，所建设的干气制乙苯装置已成功投产。2006～2007年又相继转让给蓝星集团大庆中蓝石化、吉林松原石化等7家企业。截至2007年，通过对该专利技术的许可使用，在国内开工建设和投产装置共14套共计106万吨规模的干气制乙苯装置，如果满负荷生产，年销售收入可达100多亿元人民币，年新增经济效益超过20亿元。同时实现干气制乙苯技术转让费5690万元，2006～2007年催化剂销售收入实现8000多万元。3