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科技文摘
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用創(chuàng)新報(bào)效國(guó)家

來源: 中國(guó)科技新聞網(wǎng)
作者:南皮縣產(chǎn)學(xué)研科技成果中服務(wù)中心
日期: 2020-05-16
【字號(hào)

        中國(guó)石化石油化工科學(xué)研究院,這所成立于共和國(guó)初創(chuàng)時(shí)期的科研機(jī)構(gòu),至今已走過64年的發(fā)展歷程,見證和參與了中國(guó)現(xiàn)代煉油化工行業(yè)從無到有、從弱到強(qiáng)的崛起之路。石科院以滿足國(guó)家重大需求、服務(wù)企業(yè)現(xiàn)實(shí)需要為己任,自力更生、艱苦創(chuàng)業(yè),銳意進(jìn)取、開拓創(chuàng)新,與石油同行、與科學(xué)相伴、與祖國(guó)共進(jìn),在每一個(gè)階段都發(fā)揮出重要作用,彰顯出大國(guó)重器的支柱力量。
        一、深度催化裂解技術(shù)走向世界
  上世紀(jì)八十年代,我國(guó)石油產(chǎn)量已達(dá)一億噸,中央提出用好一億噸油的要求。
  丙烯是化工行業(yè)三大合成材料的基本原料,廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)重要有機(jī)化工原料、合成樹脂、合成橡膠及多種精細(xì)化學(xué)品,當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)主要依靠蒸汽裂解和催化裂化。受原油加工量以及裝置能力所限,丙烯產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了市場(chǎng)需求。
  石科院專家結(jié)合相關(guān)研究經(jīng)驗(yàn)分析認(rèn)為,用石腦油蒸汽裂解生產(chǎn)烯烴,原料匱乏,且我國(guó)原油性質(zhì)普遍偏重,輕質(zhì)油含量低,以重質(zhì)餾分油為原料通過催化裂解增產(chǎn)輕烯烴成為解決丙烯短缺的最佳選擇。此想法得到了中國(guó)石化的支持,石科院科研團(tuán)隊(duì)立刻開展技術(shù)攻關(guān),以工藝開發(fā)為主導(dǎo),研制新催化材料,滿足工藝要求,成功開發(fā)出以重質(zhì)油為原料生產(chǎn)低碳烯烴的催化裂解新工藝(DCC),可最大限度生產(chǎn)丙烯。經(jīng)專家鑒定,該工藝屬國(guó)際首創(chuàng),擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),有效緩解了與日俱增的丙烯需求壓力。
  1991年DCC技術(shù)獲國(guó)家發(fā)明專利金獎(jiǎng),1995年被評(píng)選為當(dāng)年唯一一項(xiàng)國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。1997年,DCC技術(shù)許可泰國(guó)TPI公司,實(shí)現(xiàn)中國(guó)煉油技術(shù)出口零的突破。目前,石科院DCC技術(shù)已許可出口到泰國(guó)、沙特、印度等國(guó)7套裝置,其中沙特Petro Rabigh公司460萬噸/年裝置是全球最大的DCC裝置,DCC技術(shù)也被國(guó)際業(yè)界譽(yù)為“丙烯發(fā)生器”。
  在DCC技術(shù)基礎(chǔ)上,石科院科研團(tuán)隊(duì)繼續(xù)深入探索催化裂化技術(shù),結(jié)合國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和市場(chǎng)需求,不斷地改造工藝和設(shè)備,開發(fā)出一系列催化裂化家族技術(shù),使得中國(guó)石化在該領(lǐng)域內(nèi)至今仍保持世界領(lǐng)先水平,在原油深加工和向石油化工延伸過程中發(fā)揮了重要作用。
  二、綠色化工技術(shù)助力可持續(xù)發(fā)展
  上世紀(jì)九十年代,綠色化學(xué)的理念已逐漸興起,科研人員開始關(guān)注如何從源頭根治環(huán)境污染。
  己內(nèi)酰胺作為重要的有機(jī)化工原料,是生產(chǎn)化學(xué)纖維和工程塑料的單體。但因未掌握關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù),國(guó)內(nèi)己內(nèi)酰胺裝置只能依靠進(jìn)口,生產(chǎn)成本高、產(chǎn)品質(zhì)量差,裝置小、流程長(zhǎng)、工藝復(fù)雜,且伴隨著嚴(yán)重的環(huán)境污染。
  為了克服這些弊端,石科院科研團(tuán)隊(duì)突破傳統(tǒng)技術(shù)思路和現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ),歷經(jīng)20年攻克己內(nèi)酰胺生產(chǎn)的核心技術(shù)——環(huán)己酮肟制備和己內(nèi)酰胺產(chǎn)品精制,成功開發(fā)出己內(nèi)酰胺綠色生產(chǎn)技術(shù)。該技術(shù)將新型催化材料與化學(xué)工程和反應(yīng)途徑進(jìn)行集成創(chuàng)新,簡(jiǎn)化了生產(chǎn)流程,原子利用率大幅提升,“三廢”排放量顯著減少,成本降低,產(chǎn)品質(zhì)量顯著改善,實(shí)現(xiàn)化學(xué)品生產(chǎn)與環(huán)境保護(hù)的綠色協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。其中,“非晶態(tài)合金催化劑和磁穩(wěn)定床反應(yīng)工藝的創(chuàng)新與集成”獲2005年唯一的國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng),“環(huán)己酮氨肟化路線己內(nèi)酰胺生產(chǎn)工藝成套技術(shù)”獲2009年國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng),“催化氧化新材料——空心鈦硅分子篩”獲2010年國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng),一系列重量級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)創(chuàng)造了石化領(lǐng)域科技自主創(chuàng)新的又一個(gè)范例。
  環(huán)氧丙烷是精細(xì)化工產(chǎn)品的重要原料,其衍生物廣泛應(yīng)用于建筑、汽車、食品及醫(yī)藥等行業(yè)。長(zhǎng)期以來,國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)環(huán)氧丙烷生產(chǎn)方式工藝復(fù)雜,設(shè)備腐蝕和環(huán)境污染嚴(yán)重,采用雙氧水與丙烯一步法合成環(huán)氧丙烷(HPPO)工藝簡(jiǎn)單,主要副產(chǎn)物為水,綠色環(huán)保,但技術(shù)難度大,且被美德兩國(guó)壟斷。
  經(jīng)過十多年的不懈努力,石科院科研團(tuán)隊(duì)攻克一系列技術(shù)難關(guān),終于在2018年完成HPPO全套技術(shù)開發(fā),工業(yè)裝置實(shí)現(xiàn)了安全穩(wěn)定、滿負(fù)荷、長(zhǎng)周期運(yùn)行,產(chǎn)品質(zhì)量超過國(guó)標(biāo)優(yōu)級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)。該技術(shù)的成功開發(fā)將為環(huán)氧丙烷工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)帶來新的變革。
    三、清潔燃料生產(chǎn)技術(shù)滿足企業(yè)需求
  上世紀(jì)末,國(guó)內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,尾氣污染等環(huán)境問題也隨之而來,迫切需要生產(chǎn)低硫、低烯烴的清潔汽油和低硫、低芳烴的清潔柴油。1999年末至2000年初,在短短兩個(gè)月內(nèi),國(guó)家接連頒布車用汽油和柴油國(guó)一標(biāo)準(zhǔn),正式拉開車用燃油質(zhì)量升級(jí)的大幕。從國(guó)一到如今的國(guó)六,燃油標(biāo)準(zhǔn)要求日益嚴(yán)格,升級(jí)步伐不斷加快,使我國(guó)煉油工業(yè)面臨巨大壓力。
  在這場(chǎng)油品質(zhì)量升級(jí)大考驗(yàn)中,石科院結(jié)合生產(chǎn)原料、裝置和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等特點(diǎn),開發(fā)出一系列清潔燃料生產(chǎn)技術(shù)。針對(duì)清潔汽油生產(chǎn),為降低汽油烯烴含量,研究開發(fā)了具有優(yōu)異重油轉(zhuǎn)化能力的降烯烴催化裂化催化劑(GOR系列)、多產(chǎn)異構(gòu)烷烴的催化裂化新工藝技術(shù)(MIP)等,可在降低汽油烯烴的同時(shí)減少辛烷值損失;為降低汽油硫含量,研究改進(jìn)S Zorb催化汽油吸附脫硫技術(shù),開發(fā)出性能更優(yōu)的國(guó)產(chǎn)吸附劑。針對(duì)清潔柴油生產(chǎn),研究開發(fā)系列柴油加氫催化劑(RN、RS系列)及工藝技術(shù)等,實(shí)現(xiàn)超低硫柴油產(chǎn)品的生產(chǎn)。其中,“RN-1加氫精制催化劑及工藝”獲1991年國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng),生產(chǎn)清潔燃料加氫精制催化劑、MIP技術(shù)、生產(chǎn)汽油組分并增產(chǎn)丙烯的催化裂化技術(shù)(MIP-CGP)分別獲得2001、2004、2006年度國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng) 。
  近年來,國(guó)內(nèi)汽油市場(chǎng)需求增長(zhǎng)逐漸高于柴油需求增長(zhǎng),降低柴汽比、適應(yīng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整,成為煉油企業(yè)面臨的新挑戰(zhàn)。為此,石科院成功開發(fā)出選擇性加氫-催化裂化生產(chǎn)高辛烷值汽油或輕質(zhì)芳烴技術(shù)(LTAG),可將低價(jià)值的劣質(zhì)柴油轉(zhuǎn)化為高價(jià)值的高辛烷值汽油或化工原料輕質(zhì)芳烴。
  石科院的一系列清潔燃料生產(chǎn)技術(shù)在煉化企業(yè)得到大面積推廣應(yīng)用,幫助企業(yè)應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)、轉(zhuǎn)危為機(jī)。從國(guó)一到國(guó)六,僅用十幾年時(shí)間走過了西方國(guó)家歷時(shí)幾十年的油品質(zhì)量升級(jí)換代之路,產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
    四、高效環(huán)保芳烴技術(shù)破解糧棉爭(zhēng)地矛盾
  曾經(jīng),“的確良”引領(lǐng)了一個(gè)時(shí)代的服裝風(fēng)潮。“的確良”即滌綸,學(xué)名聚酯纖維,在現(xiàn)代紡織業(yè)中被廣泛使用。對(duì)二甲苯(簡(jiǎn)稱PX)作為生產(chǎn)聚酯纖維的主要原料,是用量最大的芳烴品種之一。長(zhǎng)期以來,我國(guó)對(duì)二甲苯消費(fèi)量連年增長(zhǎng),自給率僅為50%。沒有化纖,就要靠與糧食爭(zhēng)地來種植棉花滿足穿衣需求。而我國(guó)芳烴生產(chǎn)裝置完全依賴國(guó)外技術(shù)建設(shè),不僅每年需要支付高昂的技術(shù)引進(jìn)費(fèi)用,在裝置擴(kuò)能和改造方面也受制于人,開發(fā)自主芳烴成套技術(shù)成為幾代石化人的夢(mèng)想。
  自上世紀(jì)七十年代開始,石科院先后研發(fā)出催化重整、芳烴抽提、二甲苯異構(gòu)化等技術(shù),但最關(guān)鍵的技術(shù)——PX吸附分離技術(shù)一直未能掌握。2009年,中國(guó)石化組織石科院、SEI、相關(guān)煉化企業(yè)等多家單位成立了強(qiáng)大團(tuán)隊(duì),集智攻關(guān),終于徹底攻克吸附分離工藝所有技術(shù)難題。2013年,依靠中國(guó)石化自主研發(fā)的芳烴工藝技術(shù)在海南煉化60萬噸/年芳烴聯(lián)合裝置順利投產(chǎn),成功補(bǔ)上了芳烴成套技術(shù)最后一塊缺板,使中國(guó)成為全球第三家掌握該技術(shù)的國(guó)家,實(shí)現(xiàn)了從跟跑者到領(lǐng)跑者的跨越。
  芳烴成套技術(shù)資源利用率和轉(zhuǎn)化率高、能耗低,所建裝置各項(xiàng)環(huán)境監(jiān)測(cè)指標(biāo)全面優(yōu)于排放標(biāo)準(zhǔn),有效破解糧棉爭(zhēng)地的死局,保障了紡織業(yè)的原料供應(yīng)和產(chǎn)業(yè)鏈完整,將穿衣問題永遠(yuǎn)留在人們的回憶中,成為歷史的印記。2015年,中國(guó)石化“高效環(huán)保芳烴成套技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用”項(xiàng)目獲得國(guó)家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)。
  截至目前,石科院共獲得國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)133項(xiàng),其中,國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)1項(xiàng)、國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、國(guó)家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)2項(xiàng)、國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)8項(xiàng),以實(shí)際行動(dòng)守護(hù)了“用知識(shí)報(bào)效國(guó)家,用創(chuàng)新振興石化”的初心與使命。
 

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