甲之砒霜，乙之蜜糖。用這句話來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，它也是人類健康的“殺手”。一旦它過多地“混跡”在汽油柴油中，會讓油品燃燒性變差，產(chǎn)生大量細顆粒物。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價值？經(jīng)過持續(xù)多年的科研攻關(guān)，中海油天津化工研究設(shè)計院的青年科研團隊研究出了全球首套柴油芳烴吸附分離技術(shù)，目前已經(jīng)實現(xiàn)百萬噸級和成套全流程應(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，這個技術(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)的項目來看，這項技術(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，同時還具有綠色環(huán)保的優(yōu)勢，該技術(shù)已獲國家授權(quán)發(fā)明48項，國際授權(quán)發(fā)明1項。該院院長于海斌表示，這對推動我國煉化產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，實現(xiàn)助力實現(xiàn)“雙碳”目標具有重要意義。
“跳”過傳統(tǒng)工藝物理分離芳烴
我國原油以重質(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。長期以來，如何降低柴油中芳烴含量都是困擾煉油廠的一個難題。
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，我國煉化產(chǎn)業(yè)近年來又面臨著時代拋過來的新問題——成品油產(chǎn)量過剩。
當(dāng)前，我國煉油工業(yè)的主要產(chǎn)品為汽柴油，化工品收率較低。李濱介紹，隨著我國經(jīng)濟增速放緩及替代能源的迅速發(fā)展，眼下柴油消費需求已經(jīng)達到峰值，汽油消費需求也將于2025年達到峰值，成品油過剩問題嚴重，急需產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。
與此同時，隨著人民生活水平的不斷提高，對烯烴、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)，實現(xiàn)過剩油品的高值化利用，推動傳統(tǒng)煉化產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級與提質(zhì)增效，已成為全行業(yè)關(guān)注的焦點。
“如何利用過剩柴油中的芳烴，去增產(chǎn)芳烴化工品，這是我們一直研究的技術(shù)?！泵闇蔬@個方向，李濱和團隊埋頭攻關(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。
這是對傳統(tǒng)煉化產(chǎn)業(yè)加工過程的一個顛覆。李濱是吸附劑研制的負責(zé)人，他用通俗的方式來解釋二者的區(qū)別，即從前是用化學(xué)的辦法，通過一系列反應(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)在則先通過物理分離的方法，“跳過”傳統(tǒng)煉油的蒸餾、催化裂化等過程，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新概念，但把柴油中的芳烴吸附分離出來，此前沒有人走過這條路。
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，無任何先例可循。
項目立項初期，李濱和團隊一直在尋找理想的吸附分離材料，他們在實驗室做過無數(shù)次嘗試，很多時候干脆住在實驗室，可即使這樣，一直沒有得到滿意的結(jié)果。
很多創(chuàng)新可能都有那么一個靈光一現(xiàn)的瞬間。李濱笑著說，正所謂不會變魔術(shù)的廚子不是好工程師，這個世界性難題的攻克，靈感是從廚房蒸騰的熱氣中飄出來的。
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鍋里煮。盯著在水中翻滾的元宵，李濱腦子里全是白天實驗室里的吸附劑，突然，一個大膽的設(shè)想蹦了出來：吸附劑成型和滾元宵是同一個思路啊！
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個粒徑0.4-0.8毫米的微球，相當(dāng)于小米大小，但它的強度非常高。李濱說，這個微球的大小也是經(jīng)過無數(shù)次實驗后確定的方案，“再大一點，油通過的流速變慢，效率降低；再小一點，工程化又難以實施?！?/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)過程綠色環(huán)保，產(chǎn)生的有機溶劑均可回收利用，無廢棄物排放，對環(huán)境非常友好。
平均年齡約30歲，年輕的24歲
一項科技創(chuàng)新，要走出實驗室完成工業(yè)應(yīng)用后“一躍”，才能真正實現(xiàn)其創(chuàng)新價值。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現(xiàn)滿負荷生產(chǎn)。于海斌表示，這標志著基于“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)用邁出了堅實一步。目前，該院先后與40余家企業(yè)完成技術(shù)交流，其中3個百萬噸級項目已獲批復(fù)，總加工規(guī)模超過500萬噸/年。
聽起來，一切好像沒有那么難。事實上，這項技術(shù)的研發(fā)始于2013年，技術(shù)從研究的開展到立項，再到工業(yè)化應(yīng)用，經(jīng)歷了8年時間。在李濱看來，科研的道路是寂寞的，需要不斷試錯，“但我始終相信這條路一定能走通?！?/p>
這個團隊平均年齡約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)斗力十足的隊伍?！拔椒蛛x”被李濱的團隊?wèi)蚍Q為“媳婦分離”：近年來，項目組核心團隊成員每年出差都在200天左右，李濱和負責(zé)生產(chǎn)及應(yīng)用同事出差甚至超過200天。這群工科男很少抱怨，他們用自己的幽默化解長期與家人分離的苦悶，“可以說我們以與‘媳婦分離’換取了吸附分離技術(shù)的成功?！崩顬I憨笑著說。
李濱慶幸自己的科研之路趕上了國家和行業(yè)發(fā)展的重大需求。他計劃著進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，“我們這一代要肩負起煉油化工轉(zhuǎn)型升級的時代重任。”（中國青年報中青報·中青網(wǎng)記者胡春艷）
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