加速石化技术创新途径

1、加速石化技术创新的途径,李大东 2003年10月,2020/9/17,2,我国石化工业面临的压力和挑战,技术和销售市场的残酷竞争 跨国石化公司通过合并重组，继续占据主导地位并瞄准中国市场 加入WTO后,国内市场化进程加快、竞争加剧 在石化领域中，国外公司在华申请的专利占中国专 利的2/3 资源和环境的制约 对石油需求的增长高于原油产量的增长，原油进口量持续增加 环保法规日益严格,2020/9/17,3,中国石化的中长期发展战略目标,2010年 主业突出，资产优良，股份多元，科技创新，管理科学，财务严谨，具有国际竞争力的世界级一体化能源化工公司 2020年 中国石化建成具有较强国际竞争力的跨国公

2、司,2020/9/17,4,中国石化集团公司的科技战略目标,“创新领先跨越” 从市场需求出发 有所为有所不为 核心技术 专有技术 配套技术 优势产品,2020/9/17,5,主要内容,石化技术创新的历史回顾 石化技术创新的途径 RIPP技术创新的历程 制定发展战略，促进科技创新,2020/9/17,6,石化技术创新的历史回顾 埃克森研究工程公司与流化催化裂化,ER&E成立于 1919年 基本目标 创造技术发展的机遇和优势 最终标准 将有希望的实验室发现转变为可获利的商业现实 世界领先的工业技术 流化催化裂化（FCC） 丁基橡胶等,2020/9/17,7,石化技术创新的历史回顾埃克森研究工程公司

3、与流化催化裂化,固定床催化裂化工艺 催化剂失活速度较快，反复切换再生，操作繁琐，控制困难 移动床催化裂化工艺 固体流态化工程原理埃克森 发现制成粉末状的催化剂与气体混合时，其性质类似于流体的现象,2020/9/17,8,石化技术创新的历史回顾埃克森研究工程公司与流化催化裂化,技术关键 固体流化床反应器 在反应器与再生器之间催化剂的管道输送 采用立管式圆柱体产生输送所需的压力 利用两个圆柱体间的密度差提供驱动力 FCC商业化2年时间 第二次世界大战急需高级汽油,2020/9/17,9,石化技术创新的历史回顾埃克森研究工程公司与流化催化裂化,忆往昔，Campbell的经验之谈：协作配合 领导乐于用

4、智慧支持我们，而我们需要努力做好工作，自下而上的出主意想办法，头衔不意味着什么，权威来自于使人信服的能力。 FCC诞生的启示 提出新构思是技术创新的关键和基础 协同作战的团队精神是技术创新的保证 埃克森的优良传统文化是孕育技术创新的温床,2020/9/17,10,石化技术创新的历史回顾 Mobil公司与分子筛裂化催化剂的发明,对于Mobil公司，当时裂化汽油产率提高1%，年利润增加100万美元 从白土催化剂初活性为积炭平衡后的750倍-受到启发：提高选择性，减少积炭 理想的裂化催化剂应是活性中心可控，孔径比裂化原料分子稍大 借用文献中用分子模板制备硅胶吸附剂的概念 合成出分子筛，诞生了小球稀土

5、-X型分子筛催化剂,2020/9/17,11,石化技术创新的历史回顾杜邦公司与合成纤维的发现,20年代末杜邦公司决定建立基础研究实验室 Stine招聘Carothers教授来领导这项工作 Carothers想证明胶体是由小分子组成的巨大分子 1930年Carothers等发现聚合物可拉制成纤维 既有纺织性能也有光泽，足以代替天然纤维 该聚合物的熔点低，拉制成纤维的力学性能差 Carothers放弃了该项研究，转向环状化合物,2020/9/17,12,石化技术创新的历史回顾杜邦公司与合成纤维的发现,1933年Bolton意识到合成纤维的重大商业价值 提出用较高熔点的聚合物拉制纤维 1935年Ca

6、rothers等发现高熔点的尼龙5-10和尼龙6-6 尼龙5-10的合成过程简单，但原材料成本高 尼龙6-6的合成过程复杂，但原料易得且便宜 Carothers选择尼龙5-10方案，被Bolton否决 Bolton决定以尼龙6-6作为开发目标，一举成功 1937年提出覆盖很宽的专利权申请 1939年开始商业性生产,2020/9/17,13,石化技术创新的历史回顾杜邦公司与合成纤维的发现,探索研究的重要作用 Carothers的成果创造了新的产品、新的应用和新的市场 “科技创新推动产业化”的范例 管理的杰出作用 Stine从事基础研究的战略眼光 Bolton的商业意识和坚持采用便宜原材料的决策,

7、2020/9/17,14,石化技术创新的历史回顾鲁玛斯公司技术创新的途径,鲁玛斯公司确定技术创新的领域 石油炼制 石油化工 环境保护 总结出加速技术创新的途径 寻找有效的新概念 工业界与大学/科研机构的联合,2020/9/17,15,石化技术创新的历史回顾鲁玛斯公司技术创新的途径,催化与先进反应工程集成的新概念 CD Hydro技术 关键 新颖的专有反应器内部构件 三效催化剂床层 特点 一次完成丁二烯加氢、 1-C4=异构化和含S物的转化反应 因液体冲刷，洗去Cat.上积炭前身物，抑制了Cat.失活 该技术概念的延伸 重整产物选择加氢脱苯工艺已工业化 FCC的C6+馏分的选择性加氢脱硫工艺,2

8、020/9/17,16,石化技术创新的历史回顾鲁玛斯公司的CD Hydro技术,2020/9/17,17,石化技术创新的历史回顾鲁玛斯公司技术创新的途径,与世界一流大学的合作 与荷兰Utrecht大学合作 选择氧化硫化氢制硫磺的超级Claus工艺， 技术关键种改进的氧化铁/二氧化硅催化剂 与荷兰Delft大学合作 分子筛合成技术的突破 在苯的烷基化反应中，开发了超细分子筛催化剂 通过与著名大学合作 工业界对技术创新及其未来的工业应用有了直接贡献 吸收了最新的科研成果，获得了独一无二的竞争优势,2020/9/17,18,石化技术创新的历史回顾 铂重整催化剂的发明,1935年，V.Haensel接

9、受任务如何使重整催化剂Cr2O3/Al2O3不结焦？未成功。 1937年， V.Haensel在分析汽油中六员环烷烃含量时因采用Pt/C催化脱氢而受启发 用Pt催化剂处理含硫汽油，提高温度，临氢操作 对催化剂进行了系统研究，发现了含氟氧化铝载体铂重整催化剂 移植其它领域的一些科学知识到自己从事的领域里来，往往会带来一些技术改进，甚至是技术突破,2020/9/17,19,石化技术创新的历史回顾 UOP公司异丁烷/丁烯烷基化反应的发现,1930年，H. Pines在磺化法分析热裂化汽油中不饱和烃的含量时发现长期放置油层增加决定系统研究 以纯烯烃和强酸反应，发现烯烃歧化反应:一部分烯烃被饱和，一部分

10、生成高度不饱和烯烃 烯烃与异构烷烃的反应发现烷基化反应 实验中注意观察，一旦发现异常现象一定要进 行系统的、科学的研究，认识其本质。,2020/9/17,20,石化技术创新的历史回顾,小结 纵观石化技术史，创新离不开： 注重基础研究 实验中注意观察，深入求证 文献上概念的启发 其它领域概念的移植 管理者的作用 团结协作,2020/9/17,21,主要内容,石化技术创新的历史回顾 石化技术创新的途径 RIPP技术创新的历程 制定发展战略，促进科技创新,2020/9/17,22,石化技术创新的途径,连续式技术创新 跨越式技术创新,2020/9/17,23,连续式技术创新,起始期,A,加速成长期,成

11、熟期,投入,技术进步,1930 1980年间化学工业中重大技术开发都遵循S型曲线的进步规律,2020/9/17,24,跨越式技术创新,A,B,原有科学知识,全新科学知识,投入,技术进步,新技术取代原有技术，70%技术的领先地位易手。要有深刻的洞察力去认识现有技术极限，设想出绕过此极限去开拓的途径，并把构思变成现实。,2020/9/17,25,从知识创新到技术跨越,石化技术创新的途径,2020/9/17,26,主要内容,石化技术创新的历史回顾 石化技术创新的途径 RIPP技术创新的历程 制定发展战略，促进科技创新,2020/9/17,27,RIPP技术创新的历程,RIPP技术研发的几个阶段 RI

12、PP的实践经验 RIPP的不足和差距 RIPP的历史使命和任务 RIPP技术创新的构想,2020/9/17,28,RIPP技术研发的几个阶段,第一阶段 5660年代 第二阶段 70年代初80年代末 第三阶段 80年代后期90年代 第四阶段 进入21世纪后迄今,2020/9/17,29,第一阶段 中国炼油工业的奠基时期 （56年60年代）,62年香山会议 制定了12年炼油工业发展规划 R&D的特点 验证和掌握国外已有技术 成果 “五朵金花”,2020/9/17,30,第二阶段 中国炼油工业的成长时期（70年代初80年代末）,R&D的特点 从“技术技术” 模仿国外专利，注意比较已有技术与国外的差距

13、 跟踪国外重大技术突破 积累了一定的技术向工业转化的经验 从“科学知识技术” 70年代末成立了基础研究室 从市场需求，利用基础研究的结果开发技术 有一定前瞻性,2020/9/17,31,第二阶段 中国炼油工业的成长时期（70年代初80年代末）,成果 从“技术技术” 分子筛FCC催化剂 多金属重整 从“科学知识技术” RN-1低压加氢精制催化剂 ZRP分子筛 SRNY分子筛等,2020/9/17,32,第三阶段 中国炼油工业的发展时期（80年代后期90年代）,R&D的特点 85年开始申请专利，有了专利意识和自觉创新意识 不仅跟踪国外技术，开始根据中国市场需要选题 开展导向性基础研究，开题有一定前

14、瞻性 积累了工业化的成功经验“十条龙”攻关,2020/9/17,33,第三阶段 中国炼油工业的发展时期（80年代后期90年代）,成果 催化裂化家族技术 DCC、MGG和MIO等 中压加氢改质技术（MHUG）,2020/9/17,34,第四阶段 中国炼油工业面临新挑战时期（进入21世纪后）,R&D的特点 根据未来市场需求，超前预测选题 根据中国炼油工业的具体情况，不完全照搬国外 原油和装置构成不同 立足于反应过程的化学和催化新材料,2020/9/17,35,第四阶段 中国炼油工业面临新挑战时期（进入21世纪后）,成果 催化裂化技术 GOR催化剂、MGD和MIP 加氢技术 RMC、RICH、RSD

15、S和RIDOS 重整技术 PS-VII、低压组合床重整等,2020/9/17,36,RIPP的实践经验,自80年代中期进行了积极的探索和实践 尽可能准确预测未来市场需求 有所为有所不为，突出核心研究领域 高起点、强投入、快产出 在催化裂化、加氢处理、石油化工领域开发了多项世界领先技术,2020/9/17,37,RIPP的实践经验,RIPP的专利（19852003.9） 申请中国专利1200件，授权613项 申请国外专利72 项，284件，其中授权94件 RIPP申请的专利，每个专利都有新颖性，但多为渐进式 RIPP的重大专利，主要是台阶式技术进步。,2020/9/17,38,RIPP的实践经验

16、,重油催化裂化制轻烯烃（DCC） 多年积累的催化裂化知识和经验的延伸、扩展 1995年获国家发明一等奖 RIPP第一个向国外转让的成套技术 第一个列入“Hydrocarbon Processing”炼油手册的技术,2020/9/17,39,RIPP的实践经验,DCC技术创新的经过 1987年立题 国内石油资源情况和市场需求 低碳烯烃是三大合成的原料，常规采用轻油高温热裂解工艺 国内轻油资源缺乏，确定重油原料 轻油裂解反应温度高，设备材质要求高，投资大；采用催化方法以降低反应温度，降低投资 研究目标开创一条崭新的制取以C3为主的低碳烯烃技术路线,2020/9/17,40,RIPP的实践经验,DC

17、C技术创新的经过 关键高起点的构思 新颖性 创造性 科学性 工业应用的可能性 构思的基础 重质油催化裂解反应化学 FCC的实践经验 只要在催化剂的使用、工艺条件选择等要素上取得突破，以重油为原料多产低碳烯烃是可能的 小试结果与构思方案惊人地吻合！,2020/9/17,41,RIPP的实践经验,DCC技术创新的经过 集团公司优势研究、设计和生产及管理密切协作 明确提出中试放大工作的目标和要求 济南炼油厂催化裂解工业试验装置 北京设计院改造设计6万吨/年的催化裂解装置 1990年11月，第一次工业试验的成功,2020/9/17,42,RIPP的实践经验,DCC技术创新的过程的启示 科学选题是技术创

18、新的前提 高起点的构思是技术创新之关键 集中力量协作攻关是技术创新有效途径 科学管理与决策是技术工业化的保证 科研、设计和生产是三个不可分割的环节 各尽其责，利益共享，风险共担，团结协作,2020/9/17,43,RIPP的实践经验,RN-1低压加氢精制催化剂 查阅专利文献，了解技术知识 特别重视期刊文献，了解科学知识（活性中心、反应机理、制备规律等），规划应用基础研究的内容，并在规律性研究中有新发现 经过6年努力，开发成功RN-1加氢精制催化剂 1991年国家科技进步一等奖，专利金奖，产品出口意大利 截止2002年底，已在52套工业装置上使用,2020/9/17,44,RIPP的实践经验,G

19、OR技术的开发 技术难点 氢转移反应 烯烃 焦炭 掺炼渣油比 汽油辛烷值 技术创新点 复合氧化物分步改性Y型分子筛 调变分子筛的酸强度分布，控制氢转移反应深度 ZRP系列分子筛 选择性裂化汽油烯烃和直链烷烃异构化，保证辛烷值 载体改性技术 调变催化剂孔分布，改善催化汽提性能，抑制生焦 综合采用上述措施保证 烯烃 抑制焦炭 保持掺炼渣油比不变 减少汽油辛烷值 ,2020/9/17,45,RIPP的实践经验,GOR技术的开发 集团公司领导的高度重视和统一部署 石科院集中6个研究室 确定GOR催化剂工业试验配方和工艺路线半年 在洛阳炼油厂、高桥炼油厂、燕化炼油事业部 工业应用成功 得益于探索性研究和

20、应用基础研究的积累 1995年 “烷烃裂化的链机理” 和“选择性氢转移”列为基础研究课题,2020/9/17,46,RIPP的实践经验,ZRP分子筛 在合成和改性分子筛方面多年知识和经验的积累与利用同晶导向合成改为异晶导向法 成功地将大于ZSM-5分子筛孔口的Re3+引入其中，新型分子筛具有优异的水热稳定性 1997年全国十大科技成就之一，产品多年来一直出口美国,2020/9/17,47,RIPP的实践经验,高水热稳定性累托土层柱分子筛的发现 80年代初，国际上大力开展铝交联蒙脱土作渣油裂化催化剂的研究，但铝交联膨润土水热稳定性差 经分析研究，认为若采用结构十分稳定又能膨胀、且四面体层中含有较

21、多四配位Al3+的粘土为原料有可能制备水热稳定性良好的层柱粘土分子筛 参加地质部粘土报告会，获得广西刚发现累托石矿的信息，可能符合要求 实验验证了前面的设想 RIPP第一个向国外申请的专利，1988年的 Catalysis Today 综述文章给予高度评价,2020/9/17,48,RIPP的实践经验,高温成胶合成分子筛 放大试验中的意外发现合成分子筛时，升温失控，发现高温成胶，质量也合格 突破了过去低温成胶高温老化的传统，大大提高原材料的利用率、设备的产能，降低废水排放 已申请中、美、日专利，扩大应用到ZRP 、NaY等,2020/9/17,49,RIPP的实践经验,MIP工艺 实验结果的认

22、真分析对比发现：固定流化床中FCC汽油烯烃低，提升管中FCC汽油烯烃高。 先提升管裂化、再床层H-转移,2020/9/17,50,RIPP的实践经验,航煤缓和加氢脱臭（RHHS）工艺 喷气燃料传统的脱硫醇方法是碱液中催化氧化 UOP mcrox航煤脱臭，由碱液改用固体碱以减少环境污染，但仍需要用白土。 RIPP根据脱硫醇反应的特点，走轻度加氢精制之路，更为优越投资和操作费用低，环境友好，原料适应性强 已在欧、美、日、印度、沙特等国申请专利，美国已授权,2020/9/17,51,RIPP的实践经验,骨架纳米/非晶镍合金的新制备方法 催化剂制备技术的组合 冶金急冷法与催化剂传统制法的组合SRNA-

23、4 非晶态合金加氢催化剂 克服热稳定性差、比表面小等缺点 优于Raney Ni的加氢性能 已用于己内酰胺加氢精制等 2001年集团公司发明一等奖,2020/9/17,52,RIPP的实践经验,中压加氢改质（MHUG）技术 被美国The Oil and Gas Journal推荐为90年代世界生产优质柴油的三大技术之一,2020/9/17,53,RIPP的不足和差距,原始性创新不够 开发速度要进一步加快 进一步加强成套技术的集成,2020/9/17,54,RIPP的历史使命和任务,RIPP的定位 专利商，提供成套技术的工艺包 使命 为中国炼油工业的发展和参与国际竞争提供技术支撑 面对竞争的态度

24、以进攻的姿态与国外竞争，而不是被动的守势 学会从全球的角度分析问题,2020/9/17,55,RIPP的历史使命和任务,任务 围绕提高企业的竞争力进行研究开发 原始性创新的技术 台阶式创新的技术,2020/9/17,56,RIPP技术创新的构想,根据当前炼油业的状况和对未来发展趋势的准确预测，围绕核心业务与专有技术开展RIPP导向性基础研究，包括新催化材料、新反应工程的研发和新反应的寻找与应用等。,2020/9/17,57,RIPP技术创新的构想,现状 清洁生产和生产清洁燃料是当今炼油业的主题 炼油业在微利中求生存 原油质量劣化使炼油业面临严峻考验,2020/9/17,58,RIPP技术创新的

25、构想,发展趋势 清洁生产和生产清洁燃料 深度加工 资源优化 油化结合,2020/9/17,59,RIPP技术创新的构想,抢占先机，争取主动 准确预测市场需求提前开发 深入分析现有技术不足尽早研究,2020/9/17,60,RIPP技术创新的构想,IBM watson研究中心前主任麦高地 企业若不考虑近期市场，好比人不呼吸 若不关注未来市场所需技术，等同人不吃饭 加速石化技术创新的步伐 以近、中期的市场需求为导向 核心技术的研究与开发 超前开展开拓性探索研究 应用基础研究 早规划，分层次部署技术创新工作,2020/9/17,61,RIPP技术创新的构想,近期的研究与开发 要在解决市场急需中创新

26、以市场需求为导向 以现有技术不足作为技术创新的起点和源泉 明确目标，开展核心技术的研究与开发,2020/9/17,62,RIPP技术创新的构想,近期的研究与开发 石油炼制领域 清洁汽、柴油生产技术 含硫原油加工 优化产品结构（如：提高柴/汽比） 提高重油转化和轻质油收率 提供大量优质化工轻油以及最大量生产丙烯技术,2020/9/17,63,RIPP技术创新的构想,预测市场需求，加大探索性研究的力度，超前开展一些技术研究，以满足未来石化科技需求 各种直链烷烃异构化催化剂和工艺等的开发,2020/9/17,64,RIPP技术创新的构想,中长期的研究与开发 导向性基础研究是技术创新战略的组成部分 近

27、20年的导向性基础研究实践体会 只有知识创新，才能实现技术的领先，乃至跨越,2020/9/17,65,RIPP技术创新的构想,中长期的研究与开发 通过导向性基础研究获得的成果 非晶态合金新催化材料 1985年立题，18年的不懈努力与探索 己内酰胺后加氢精制 获得国际领先水平的科研成果,2020/9/17,66,RIPP技术创新的构想,非晶态合金新催化材料 鹰山石化 SRNA-4加氢催化剂，己内酰胺PM值由15000提高到30000，不仅可用于生产帘子布，还可用于生产仿丝绸，每吨价格提高200元。每年增加收入1400万元 不饱和烃类杂质的分析指标，PM越大，杂质越少 石炼化 采用SRNA-4加氢

28、催化剂，用于己内酰胺加氢精制代替氧化精制，预计为该厂年创效益3000万元 2000年，建成100吨/年的非晶态合金加氢催化剂生产线 2002年，建成500吨/年的非晶态合金加氢催化剂生产线，逐步、全面地替代Raney Ni，用于制药和精细化工过程,2020/9/17,67,RIPP技术创新的构想,中长期的研究与开发 以核心技术和探索性研究中遇到的问题为起点 寻找新技术生长点 技术创新工程中的基础“链节” 鼓励“科技创新推动产业型”的研究 开发一个新产品或新工艺 开辟一个新的市场,2020/9/17,68,RIPP技术创新的构想,中长期的研究与开发 加强对外合作，形成强强联合 “九五”期间 集团

29、公司和国家自然基金委联合资助 环境友好的催化技术和反应工程研究 取得可喜的成果 找到了一些新技术的生长点 这种合作模式 被认为是一种使各方面科研队伍力量得以配合， 共同承担国家重大项目的有效途径。,2020/9/17,69,RIPP技术创新的构想,中长期的研究与开发 国家科技部批准立项973项目 “石油炼制与基本有机化学品合成的绿色化学” 项目的依托单位：中国石化股份公司 主要承担单位：石科院、18个国内高校和中科院研究所 发展多项具有我国自主知识产权的先进独特技术,2020/9/17,70,RIPP技术创新的构想,加速石化技术的创新以人为本 提供较大的科研自由度 营造良好的学术氛围 建立有效的激励机制 使技术创新成为广大科研人员的自觉追求 发挥院学术委员会的作用 组织创新