甲之砒霜，乙之蜜糖。用這句話(huà)來(lái)形容芳烴與人類(lèi)之間的“相愛(ài)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(kāi)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(lèi)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(lèi)貢獻價(jià)值？經(jīng)過(guò)持續多年的科研攻關(guān)，中海油天津化工研究設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(shí)現百萬(wàn)噸級和成套全流程應用。
34歲的李濱是該院分子篩合成及應用研究室主任，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)的項目來(lái)看，這項技術(shù)使得石油煉化的生產(chǎn)效率較傳統方式提高了1/3以上，同時(shí)還具有綠色環(huán)保的優(yōu)勢，該技術(shù)已獲國家授權發(fā)明48項，國際授權發(fā)明1項。該院院長(cháng)于海斌表示，這對推動(dòng)我國煉化產(chǎn)業(yè)轉型升級，實(shí)現助力實(shí)現“雙碳”目標具有重要意義。
“跳”過(guò)傳統工藝物理分離芳烴
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(cháng)期以來(lái)，如何降低柴油中芳烴含量都是困擾煉油廠(chǎng)的一個(gè)難題。
就在煉油廠(chǎng)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)，我國煉化產(chǎn)業(yè)近年來(lái)又面臨著(zhù)時(shí)代拋過(guò)來(lái)的新問(wèn)題——成品油產(chǎn)量過(guò)剩。
當前，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(zhù)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(guò)剩問(wèn)題嚴重，急需產(chǎn)業(yè)轉型升級。
與此同時(shí)，隨著(zhù)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增加。開(kāi)發(fā)相關(guān)油化結合技術(shù)，實(shí)現過(guò)剩油品的高值化利用，推動(dòng)傳統煉化產(chǎn)業(yè)轉型升級與提質(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)?！泵闇蔬@個(gè)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(lái)。
這是對傳統煉化產(chǎn)業(yè)加工過(guò)程的一個(gè)顛覆。李濱是吸附劑研制的負責人，他用通俗的方式來(lái)解釋二者的區別，即從前是用化學(xué)的辦法，通過(guò)一系列反應工序，統一改變石油的分子結構得到相應的石油產(chǎn)品。
而現在則先通過(guò)物理分離的方法，“跳過(guò)”傳統煉油的蒸餾、催化裂化等過(guò)程，用吸附劑直接把石油按照分子結構分類(lèi)后再加工，低成本、高效率地實(shí)現油品組分的精確高效分離。
用滾元宵的思路解開(kāi)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(shí)驗室做過(guò)無(wú)數次嘗試，很多時(shí)候干脆住在實(shí)驗室，可即使這樣，一直沒(méi)有得到滿(mǎn)意的結果。
很多創(chuàng )新可能都有那么一個(gè)靈光一現的瞬間。李濱笑著(zhù)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(mǎi)了元宵回家就倒進(jìn)鍋里煮。盯著(zhù)在水中翻滾的元宵，李濱腦子里全是白天實(shí)驗室里的吸附劑，突然，一個(gè)大膽的設想蹦了出來(lái)：吸附劑成型和滾元宵是同一個(gè)思路??！
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，相當于小米大小，但它的強度非常高。李濱說(shuō)，這個(gè)微球的大小也是經(jīng)過(guò)無(wú)數次實(shí)驗后確定的方案，“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)生的有機溶劑均可回收利用，無(wú)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(shí)驗室完成工業(yè)應用后“一躍”，才能真正實(shí)現其創(chuàng )新價(jià)值。2020年，應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)現滿(mǎn)負荷生產(chǎn)。于海斌表示，這標志著(zhù)基于“分子工程”理念開(kāi)發(fā)的全球首創(chuàng )柴油吸附分離技術(shù)向全面推廣應用邁出了堅實(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)噸級項目已獲批復，總加工規模超過(guò)500萬(wàn)噸/年。
聽(tīng)起來(lái)，一切好像沒(méi)有那么難。事實(shí)上，這項技術(shù)的研發(fā)始于2013年，技術(shù)從研究的開(kāi)展到立項，再到工業(yè)化應用，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，“但我始終相信這條路一定能走通?！?/p>
這個(gè)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(mǎn)活力又戰斗力十足的隊伍?！拔椒蛛x”被李濱的團隊戲稱(chēng)為“媳婦分離”：近年來(lái)，項目組核心團隊成員每年出差都在200天左右，李濱和負責生產(chǎn)及應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(cháng)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?！崩顬I憨笑著(zhù)說(shuō)。
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(zhù)進(jìn)一步拓展柴油吸附分離技術(shù)的應用領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈延伸技術(shù)，打造油化結合的系列成套技術(shù)。他說(shuō)，“我們這一代要肩負起煉油化工轉型升級的時(shí)代重任?！保ㄖ袊嗄陥笾星鄨蟆ぶ星嗑W(wǎng)記者胡春艷）
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