上海石油化工研究院丙烯腈技术的研发历程是艰苦创业的奋斗史,也是自主创新的进行曲。
近日,全球单系列顶级规模、年产40万吨的丙烯腈装置在镇海炼化开车一次成功,标志着中国石化丙烯腈大型成套技术实现跨越式发展。这一里程碑式成果的达成,离不开中石化(上海)石油化工研究院有限公司(以下简称上海石油化工研究院)的核心技术支撑。丙烯腈是一种重要的化工原料,是合成纤维(像腈纶)、合成树脂、合成橡胶的主要的组成原材料之一,与人类现代生活紧密关联。回溯发展历史,受限于丙烯腈的基本有机原料合成项目技术难度大,涉及面广,我国丙烯腈技术与产品一度处于完全依赖进口的被动局面,严重制约了国内化工产业的自主发展。
历经 65 载深耕,上海石油化工研究院以技术自主化为核心目标,在丙烯腈研发技术领域持续攻坚。从早期简陋条件下的技术探索,到如今形成具有自主知识产权的S-ANT丙烯腈成套技术并成功实现工业化,上海石油化工研究院的科研团队倾注了大量心血,推动我们国家石化工业逐步跻身全球技术领先行列,为国内化工产业链的自主可控奠定了坚实基础。
上世纪60年代,国内仅有少数研究单位从事石油炼制以及石油化学工业方面的开发研究。与此同时,国外发达国家的石油化学工业正以惊人的速度发展。为了赶上世界发展步伐,建立石油化学工业专业研究机构,培养科研队伍,研制出具有国际水平的催化剂,是当务之急。1960年1月,上海市委召开上海科学技术工作会议决定筹建上海市石油化学研究所;同年5月,在黄浦江畔东塘路的两间平房里,上海市石油化学研究所正式挂牌,成为上海市化工局直属科研单位之一。这就是上海石油化工研究院的前身。
上海石油化工研究院刚建立之时,我国的粮食和棉花大幅减产,亿万人民不得不节衣缩食。这种情况牵动了中央和各级地方领导的心,上海市委遵循党中央关于重点解决三年困难时期人民“吃、穿、用”问题的指示,急切发展合成纤维工业,解决粮棉争地的问题。而当时我国石化工业基础薄弱,丙烯腈这一重要工业原料完全依赖进口。为了打破技术封锁,满足国家经济建设和人民生活需求,刚刚成立的上海石油化工研究院肩负起丙烯腈技术研发的重任。
当时,国际上丙烯腈生产技术被少数发达国家垄断,国内既无成熟技术,也缺乏相关设备,科研人员面对的是一片空白。上海石油化工研究院以“解决人民穿衣问题”为使命,由关兴亚院士等老一辈科学家开始了丙烯腈技术的研发和创新之路。他们手推平板车、肩扛气体钢瓶,在极其简陋的科研条件下,开始了从无到有的挑战。后来,关兴亚成为中国丙烯腈催化剂及丙烯腈成套工艺技术的开拓者和奠基人,回忆当时的情景,他说:“当时国外的资料根本就没有,就是摸索。”
从实验室到工业化丙烯腈的核心生产技术是丙烯氨氧化生产的基本工艺,这一工艺对催化剂、反应条件和设备要求极高。当时世界上只有一个公司采用丙烯氨氧化技术,因为这种技术的难度特别高。
研发初期,面对实验室设备简陋、科研经费有限的艰苦条件,关兴亚带头立下“军令状”,要在1962年底前拿出中试装置设计所需数据。当时上海石油化学工业研究院要解决两方面的困难:一是催化剂;二是放大的问题,即如何从实验室扩大到生产装置。当时,课题组有一个不成文的规定,那就是凡是难度大的有危险性的工作,都是关兴亚先来试“险”。比如,化学分析需要的各种不同浓度丙烯腈等有机毒物的配制,都由他亲自动手进行。
就这样,关兴亚带领团队经历了56天的连续奋战。“当时我们是没有周末的,就是摸索。”关兴亚说。整整56天里,他早中晚三班都在忙碌,对于家人来说就像一个“失踪”的人。他不仅没有回家,甚至连电线吨丙烯腈中试装置设计所需的主要数据,完成固定床中试装置试验,奠定了工业化基础。1964年,上海市科委推荐,以上海石油化工研究院科研成果“丙烯氨氧化制丙烯腈新工艺”为题,制作花车一辆,向新中国成立15周年献礼。
他们在初创时期科研条件十分艰苦、技术力量薄弱的情况下,仅仅花了三年多时间,就啃下了石油化工技术领域里的一块“硬骨头”,填补了国内丙烯氨氧化技术的空白。1970年,高桥石化国内首套1000吨丙烯腈固定床生产装置投产,迈出了我国丙烯氨氧化制丙烯腈技术工业化的第一步。
技术成功工业化应用后,上海石油化工研究院丙烯腈技术的创新并未止步。小组成员一直在优化改进技术,开发系列MB型丙烯腈催化剂并成功应用。1999年,完成“5万吨/年丙烯腈装置工艺包”设计,并帮助齐鲁石化顺利实现丙烯腈装置从2.5万吨/年到4万吨/年的扩能改造。2003年,帮助上海石化完成装置从6万吨/年到13万吨/年的技术改造。
21世纪初,上海石油化工研究院丙烯腈技术在催化剂、大型流化床反应器、急冷新工艺、丙烯腈分离技术、环保新技术等方面都取得了工业化应用成果,并在这些单项技术成果的基础上,集成开发了新一代中国石化成套丙烯腈工艺技术,将大型丙烯腈成套技术推上新台阶。
作为丙烯腈技术的核心,上海石油化工研究院在丙烯腈催化剂研发中不断探索创新,开发的SANC系列催化剂在国内多家装置实现应用,催化剂综合性能达到世界领先水平。近年来,该催化剂成功出口海外,市场应用版图逐步扩大,技术国际竞争力持续提升。
上海石油化工研究院丙烯腈技术的成功,离不开一代代科研人员的无私奉献。关兴亚院士带领团队发扬勇于探索的实践精神,脚踏实地、刻苦钻研,克服种种困难,使我国丙烯腈工业从无到有、生产规模从小到大、技术从弱到强,变成全球上少数几个掌握丙烯氨氧化制丙烯腈成套技术的国家之一。如今,新一代丙烯腈研发技术团队成员继承优良传统,在新时代新征程上不断开拓创新,将丙烯腈技术推向更广阔的舞台。
截至目前,上海石油化工研究院丙烯腈技术累计获国内外发明专利授权230余件,先后获国家及省部级科学技术进步奖、技术发明奖14项,其中国家科技进步奖一等奖1项,国家科技进步奖二等奖2项,中国专利金奖1项,省部级科技进步一等奖5项,发明金奖2项。
从1960年到2025年,从研发丙烯腈成套技术到形成以石油化学工业催化剂及成套技术为特色的技术创新体系,上海石油化学工业研究院始终以推进中国石油化工技术进步、服务公司发展为己任,研究领域涵盖了当前石油化学工业及煤化工产业链的主体技术,已成为中国石油化学工业产业高质量发展的重要技术支撑力量。
上海石油化工研究院丙烯腈技术的研发历程不仅展现了科研人员的智慧和勇气,也见证了我国石化工业从无到有、从弱到强的崛起之路。如今,上海石油化工研究院仍在不断突破创新,继续为石化工业高水平发展贡献力量。
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