陳俊武：中國煉油催化裂化技術(shù)起步的故事

徐沛宇

陳俊武被譽為我國催化裂化工程技術(shù)的奠基人，曾與煉油工業(yè)的多項“共和國第一”息息相關(guān)。1948年7月，22歲的陳俊武從北京大學化工系畢業(yè)后，幾經(jīng)輾轉(zhuǎn)，于1949年12月來到遼寧撫順礦務(wù)局，參加了人造石油工廠修復(fù)的工作。

1961年冬天，石油工業(yè)部在北京香山召開了煉油科技工作會議，決定開展煉油新技術(shù)（即后來被譽為“五朵金花”的流化催化裂化等五項煉油新工藝）技術(shù)攻關(guān)。34歲的陳俊武受命擔任了我國第一套流化催化裂化裝置設(shè)計師。

60年代初，古巴革命成功，將國外公司的煉油廠收歸國有，陳俊武有機會赴古巴考察流化催化裂化技術(shù)，盡力收集了當時國外比較先進煉油技術(shù)資料，采用筆記加照相復(fù)制的方式，收集了大量資料?；貒螅筒坑纸M織了專人進一步整理和翻譯，極大地提高了我國煉油工業(yè)的技術(shù)水平。

本期《能源》，記者專訪了陳俊武院士，請他回憶了那段中國催化裂化的起步故事。

自主研發(fā)起步和國外技術(shù)考察

60年代初，在前蘇聯(lián)老大哥幫助下建成的蘭州煉油廠的催化裂化技術(shù)是移動床催化裂化，催化劑仍然是無定型硅鋁小球，而西方國家已經(jīng)有了流化催化裂化技術(shù)，催化劑已經(jīng)是微球分子篩，無論輕油收率還是選擇性均比蘇聯(lián)高出一大截。

我們發(fā)現(xiàn)，蘇聯(lián)的技術(shù)比西方技術(shù)落后二十年，相當于美國40年代的水平。那時候蘇聯(lián)也拿不出更先進的技術(shù)，他們的技術(shù)還沒有跳出美國四十年代的技術(shù)水平。所以，如何趕上六十年代的國際先進技術(shù)，是當時國內(nèi)煉油工業(yè)面臨的一個大問題。

當時國外的一般技術(shù)可以賣給你，但戰(zhàn)略性的先進技術(shù)絕不賣給我們。美國對中國實施技術(shù)封鎖，所以中國只能考慮自主開發(fā)，只能靠自己去摸索和創(chuàng)新，這就是石油部1961年12月在北京召開煉油新技術(shù)開發(fā)科技會議的初衷。

可是，我們在蘭州煉油廠做的一些實驗都不成功，催化劑的損失太大，非常期望能夠到國外去考察先進催化裂化技術(shù)。正好1961年底，我們石油部有幾位專家應(yīng)邀到古巴去考察，石油部領(lǐng)導(dǎo)在古巴去考察了兩個煉油廠，一個是美國建的，一個是英國建的。其中就有當時最先進的流化催化裂化裝置，該技術(shù)正是石油部香山會議確定要開發(fā)的新技術(shù)，并確定由我任裝置設(shè)計師。

石油部的領(lǐng)導(dǎo)感覺到，去古巴考察是千載難逢的機會。古巴的煉廠里高層次的人員都是外國人，古巴革命成功后，這些人大部分都走了。古巴方面很慷慨地給了我們許多資料，但你怎么把他消化呢？資料不是拿來就能解決問題的，得消化變成自己懂得的技術(shù)，需要下很大的功夫才行。石油部領(lǐng)導(dǎo)決心再派五位不同專業(yè)的技術(shù)人員到古巴實地考察，我是工藝專業(yè)的并且是國內(nèi)撫順裝置的設(shè)計師，肩負著國內(nèi)開展工程設(shè)計和國外考察相結(jié)合的重任，其他幾位同志來自設(shè)備、機械、儀表等專業(yè)。

在古巴學習的大量流化催化裂化資料，不僅能夠解決流化催化裂化技術(shù)問題，而且還涉及煉油工藝的其他相關(guān)技術(shù)。我們考察組以催化裂化技術(shù)為主，同時兼顧學習常減壓、催化重整方面的技術(shù)資料，在半年時間內(nèi)，我們盡量把資料進行了復(fù)制或書面整理。

當時核心的問題是要把工藝和設(shè)備問題弄清楚，以便指導(dǎo)國內(nèi)的工程設(shè)計和設(shè)備制造，幸好我們?nèi)ス虐偷膸讉€人也挑起了擔子，把該看的都看了，該記的都記了。所以回來以后把中國的催化裂化技術(shù)從無到有、從零開始搞起來了。從1962年9月到1963年2月及1964年9月至1965年2月前后兩年半的時間里，我們基本掌握了該技術(shù)的核心，許多方面做到了不僅知其然，而且還知其所以然。

從“照貓畫貓”到“照貓畫虎”

在撫順、大慶建設(shè)的60萬噸/年流化催化裂化裝置可以說是“照貓畫貓”，后來石油工業(yè)部決定在山東的勝利煉油廠，設(shè)計建設(shè)規(guī)模大一倍的120萬噸/年流化催化裂化裝置，這就是“照貓畫虎”了。這套裝置由北京設(shè)計院負責具體設(shè)計，我擔任技術(shù)指導(dǎo)。

在“照貓畫虎”的過程當中就出了問題，問題主要還是我們技術(shù)水平不行。照抄照搬可以，但規(guī)模放大一倍，裝置能力放大一倍就出問題了，而且當時領(lǐng)導(dǎo)也要求要做一些創(chuàng)新，在這些前提下，我們設(shè)計的東西就出了點毛病。

1967年年底，120萬噸/年流化催化裂化裝置投料試車階段操作基本平穩(wěn)，但催化劑日損耗量達30噸左右，裝置被迫停工。一天跑損三十噸催化劑肯定受不了，因為當時國內(nèi)正在研究這種催化劑（也屬于“五朵金花”開發(fā)任務(wù)之一），但還不能工業(yè)化生產(chǎn)，國內(nèi)使用的都是英國進口的3A微球分子篩催化劑，價格也非常貴。這就要求我們必須研究好流態(tài)化基礎(chǔ)理論，找出工業(yè)裝置催化劑跑損的原因所在。

但是這又不是在哪個研究所的實驗室就可以做的，必須要到大型工業(yè)裝置實地進行測試。熱態(tài)運行的工業(yè)裝置的再生器直徑大約九米，不像實驗室簡單地可以重復(fù)進行，要求制定好測試和研究方案。

我被任命為專題調(diào)查組組長，帶領(lǐng)調(diào)查組多次往返撫順和大慶現(xiàn)場，對大慶正常運行的流態(tài)化數(shù)據(jù)和120萬噸/年催化裂化裝置再生器設(shè)計的催化劑密度和分布數(shù)據(jù)進行分析對比后，確認流化床氣流分布不均勻是勝利煉油廠催化劑跑損的關(guān)鍵原因。

工業(yè)裝置暴露的問題促進我們從理論上更深入地研究流態(tài)化機理，先從60萬噸/年裝置調(diào)查研究并測試，測試以后又到120萬噸/年大裝置上進行局部測試，然后全面測試，反反復(fù)復(fù)多次，終于找出一些規(guī)律成為后來流化催化裂化裝置的測試規(guī)則和設(shè)計規(guī)范。測試就是要掌握我們原來不太清楚的規(guī)律和數(shù)據(jù)，經(jīng)過新的測試又不斷得到新的數(shù)據(jù)，整理后又有新的提高。測試不是那么簡單，一個大裝置反應(yīng)器或再生器直徑放大十倍以后，要把里面的疑難點弄透也不容易，既要理論分析，還要結(jié)合一些流態(tài)化測試技術(shù)。

后來我們的煉油廠加工規(guī)模越來越大，60萬噸/年流化催化裂化裝置規(guī)模就嫌小了， 要求放大到120萬噸/年。規(guī)模大了以后，流態(tài)化方面必然暴露出很多問題，就是通過理論分析和測試診斷相結(jié)合的辦法予以解決的，我們總結(jié)出一套測試診斷方法后，工業(yè)裝置操作水平和設(shè)計水平都上了一個大臺階，流化催化裂化裝置的設(shè)計規(guī)模就再上了一個新臺階。

1962年開始學習國外的60萬噸/年催化裂化技術(shù)是“照貓畫貓”，在1965年建成投產(chǎn)；120萬噸/年的催化裂化則是“照貓畫虎”，在1968年投產(chǎn)，出現(xiàn)了一些問題后不斷地改進，到1969年就基本都成功了，也就是說我們“照貓畫虎”也成功了。

設(shè)計院建設(shè)煉油實驗廠

1972年燃料化學工業(yè)部批復(fù)同意在洛陽設(shè)計研究院建設(shè)煉油實驗廠，以系統(tǒng)開發(fā)煉油技術(shù)的新工藝、新材料和新設(shè)備。1975年實驗廠建成后，開展了一系列的催化裂化方面的實驗，創(chuàng)建了工程設(shè)計與技術(shù)開發(fā)緊密結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新新模式。

20世紀70年代以前，國外催化裂化原料中不摻煉渣油，我們考慮到中國大慶原油中對催化劑有害的鎳和釩含量很少，因此組織實驗廠進行了摻煉大慶常壓渣油的催化裂化試驗，在不需取熱的條件下實現(xiàn)了平穩(wěn)生產(chǎn)。與此同時，石油化工科學研究院也在牡丹江煉油廠實驗成功，從此催化裂化摻煉渣油的禁區(qū)開始打破。

1983年，中石化集團的前身中國石化總公司成立。為了使我國的煉油技術(shù)躋身國際先進行列，決定組織煉油技術(shù)攻關(guān)，我和閔恩澤院士分別擔任屬于國家“六五”攻關(guān)課題的催化裂化攻關(guān)組的組長和副組長，目標是開發(fā)大慶常壓渣油催化裂化新工藝和新型催化裂化催化劑。

我將攻關(guān)課題分解為九個子課題，將再生器床層取熱分為內(nèi)部盤管取熱與外部取熱器取熱（外部取熱器又細分為“上流式”與“下流式”）兩個系列。在外部取熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計上，我提出了縱向翅片管高效取熱方案，提高了傳熱效率，使取熱器結(jié)構(gòu)更加緊湊化。同時還組織進行了一些過去屬于空白的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，如安排石油大學進行燒焦動力學研究，中國科學院過程工程研究所進行流態(tài)化專題研究。

1985年，大慶常壓渣油催化裂化項目在石家莊煉油廠取得成功。這些攻關(guān)成果使中國在渣油催化裂化加工領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位。

國外催化裂化裝置的反應(yīng)器和再生器一直有同高并列式、高低并列式和同軸式等布置型式，而中國早些年建設(shè)的催化裂化裝置均是同高并列式一種型式，我接受公司焦連陞副總工程師的建議，在公司洛陽實驗廠開發(fā)了占地面積少、操作靈活的同軸式催化裂化裝置，重點突破了塞閥、工藝控制和兩段再生的難點，投產(chǎn)了5萬噸/年規(guī)模的同軸式催化裂化裝置，經(jīng)中石化組織專家鑒定后，又指導(dǎo)陳道一同志為設(shè)計師的團隊在蘭州建設(shè)了放大10倍的50萬噸/年同軸式催化裂化裝置，于1984年和1985年分別獲得了國家設(shè)計金獎和國家科技進步一等獎。

1988年，上海高橋石化煉油廠的朱人義總工程師向我提出在高橋新建的100萬噸/年催化裂化裝置既要有同軸式的緊湊，又要有燒焦罐的高效再生的要求。我們接受了這一挑戰(zhàn)，提出了更為新穎的在燒焦罐上部設(shè)置大孔分布板，分布板上設(shè)置高速湍流床的方案，并在公司設(shè)備研究所進行了流態(tài)化驗證，在高橋石化公司煉油廠順利投產(chǎn)。

如今，我們已經(jīng)可以根據(jù)企業(yè)的工藝流程需要，靈活設(shè)計生產(chǎn)規(guī)模小到5～10萬噸/年，大到350～400萬噸/年的流化催化裂化裝置了。催化裂化的工程設(shè)計已經(jīng)由“照貓畫虎”上升到“生龍活虎”的境界。如果說當年撫順催化裂化裝置開發(fā)成功是金花獨放，現(xiàn)在已經(jīng)是錦繡滿園了。我作為中國流化催化裂化工程技術(shù)的開發(fā)者之一，見證了中國煉油技術(shù)的發(fā)展和壯大，感到無比的自豪。