目前，我國採用催化裂化技術加工石油的能力已達到年產1.2億噸，居世界第二位。副產幹氣500萬噸，其中含乙烯70萬～90萬噸。
上世紀80年代，如何有效利用原油加工所產生的副產品幹氣，還是一道擺在石化行業和科研人員面前的待解課題。到如今，幹氣制乙苯連續開發了五代成套技術，在石化企業得到廣泛應用，已成功轉讓20餘家企業，形成年產乙苯規模超過100萬噸，年產值超過100億元。
大連化物所打造的以技術為龍頭的開發體系，特別重視並加強與石油化工企業的合作與協調。「即便是工業中試或側線，也都努力實現研究所在整個項目上的推動和引領作用。」大連化物所副所長劉中民對《中國科學報》記者說。
骨頭專揀硬的啃
我國原油加工主要採用催化裂化技術，每年產生的副產品幹氣近200萬噸。以往由於沒有合適的技術將幹氣轉化成化工產品，這一寶貴資源都通過火炬白白地被燒掉，俗稱「點天燈」。
1986年，中國石化總公司提出了開發利用幹氣資源的研究課題。承接這一課題的是中科院大連化物所催化應用組。
此時，在苯與稀乙烯烷基化制乙苯方面，國內外大多採用美國UOP等公司的技術。即將催化裂化幹氣經脫水、脫硫處理後，利用冷凍法將乙烯中的丙烯除去，然後進行烷基化反應。
由於增加了氣體淨化處理裝置，使得處理過程的投資佔總成本的60%。「本來是要變廢為寶，如果加工過程太苛刻、太長，其經濟性就不足。」劉中民說。
於是，大連化物所科研人員通過詳細論證，大膽地提出催化裂化幹氣不經任何處理，直接進行烷基化的技術路線。實現這一技術路線是難度非常之大的「硬骨頭」。
由於原料氣中含有水和硫化氫，烷基化反應所需溫度在400℃左右。這就要求所開發的催化劑在具備高活性的同時，還必須具備很強的抗硫化氫性能和很高的水熱穩定性能，因此開發新型催化劑成為核心問題。
「科研人員非常辛苦，尤其是研究適用於幹氣制乙苯的新型催化劑，以及催化劑放大等問題，經過了多次反覆。」回憶起研發過程，劉中民如是說。
「科學院比較靈活，功底紮實，能說得清楚的項目需求，研究人員都能做成。後來試驗的結果和早期設想基本一致。」在研發進程上，課題進展卻非常順利。
在新型催化劑3884誕生之後，1993年第一代幹氣制乙苯技術在撫順石油二廠3萬噸/年規模工業試驗裝置上成功投產，生產出了純度為99.6%的乙苯。
催化裂化幹氣中稀乙烯與苯烷基化催化劑和工藝技術，具有自主智慧財產權，充分利用催化裂化幹氣中的乙烯資源，為緩解國內苯乙烯供需矛盾作出了重要貢獻。
持續創新服務產業
由於在項目論證階段就在討論有沒有可能實現新的突破，技術路線的設定也比國外的要好，再加上項目需求來自於生產實際，這為後續的成果轉化奠定了基礎。
「第一代技術成功後，在石化行業影響很大。幾十年來石化領域創新不多，中石化從領導到公司高度關注幹氣制乙苯技術，因此技術成果落地轉化進程很快。」劉中民說。
1996年，在林源煉油廠建設第二套3萬噸/年的催化裂化幹氣制乙苯裝置，實現了當年設計、當年施工、當年投產的業績；1999年，又有大連石化公司10萬噸/年乙苯裝置成功投產。
上述3套共16萬噸/年乙苯生產裝置，每年產值為6.4億～7.2億元，利稅達1億元。2001年，北京燕山石化公司和南京煉油廠又分別建成12萬噸和6萬噸規模的乙苯生產裝置。
但第一代催化裂化幹氣制乙苯技術的先進性僅保持了2年時間，美國UOP等公司又陸續開發出了更先進的苯和純乙烯烷基化法新技術。面對挑戰，大連化物所科研人員把降低乙苯產品中二甲苯的含量和生產能耗、提高催化劑和工藝水平作為技術開發的關鍵突破點和創新點。
烴化反應和反烴化反應分開的第二代技術於1999年在大連投產，二甲苯含量由3000ppm降到2000ppm，滿足了通用聚苯乙烯的質量要求。
在保持第二代技術優勢的基礎上，大連化物所又推出了氣相烴化與液相反烴化優化組合的第三代技術。通過開發新型的液相反烴化催化劑，提高了催化劑活性，反應溫度從430℃降到了230℃，催化劑單程壽命延長了10倍，大大降低了生產過程的能耗，也降低了成本。
很快，第三代技術轉讓到撫順、錦西、錦州、林源、大慶、海南、華北等多家石化企業，這些企業投產後，乙苯年產量可達到66萬噸，年銷售額將近70億元。
為保持幹氣制乙苯技術具有更高、更強的競爭力和創新性，大連化物所在第三代技術基礎上，繼續開發了「反應—分離一體化」的催化蒸餾第四代技術以及「幹氣和苯變相催化分離制乙苯」的第五代技術。
在此過程中，大連化物所形成了技術開發—推廣—再開發—再推廣的良性循環，積極探索技術成果的轉移轉化模式，在技術開發和成果轉化機制上有所創新，從而有效地推動了幹氣制乙苯的技術市場和商品市場的形成。
優勢互補加速成果轉化
撫順石油二廠是幹氣制乙苯項目的第一個轉化工廠。至今，劉中民仍記得該工廠研究院的老工程師張淑榮、洛陽石化工程公司工程師董世達這樣一些名字。
「在研究所實現技術突破之後及時引入外部力量，這是成果快速轉化的關鍵。」劉中民說。
劉中民表示，光有實驗室概念不夠，要經過中間原理性放大，才能把技術變成真正的生產力。這些經驗研究人員沒有，工廠也不多，而設計院是專業的，他們利用原有的技術積累和經驗，就能針對創新的化學反應設計出專業的反應器。
「這樣節省時間，並能提高轉化效率。研究所、工廠、設計院各有專長，各有分工，優勢互補。」劉中民說。這種模式至今仍被大連化物所的成果轉化所沿用，技術一兩年就轉化到生產一線的案例也並不罕見。
強調研究所在項目上的推動和引領作用，積極培育與企業的良好的技術合作關係，注意規範長遠與當前的利益機制，為技術的持續開發和不斷發展鋪就了一條平坦的道路。這是催化裂化幹氣制乙苯技術產業化過程中，大連化物所總結出的技術開發的創新模式。
（原載於《中國科學報》 2012-08-25 B3 轉化)