面壁十年图破壁 常州瑞华创新引领发展纪实

——常州瑞华化工工程技术股份有限公司创新引领发展纪实

公司办公大楼外景

苯乙烯单体(SM)是重要的有机化工原料，是仅次于PE、PVC、EO 的第四大乙烯衍生产品，应用极为广泛。其下游产品——聚苯乙烯的产量在合成树脂中位居第四。近年来，随着聚苯乙烯应用的增长，苯乙烯单体的工业需求也急剧增加。然而，我国大型苯乙烯装置技术长期依赖国外，30万吨/年及以上规模的苯乙烯装置全部应用国外技术。开发技术先进的大规划化苯乙烯技术对于推动民族产业发展，解决大型苯乙烯装置技术领域“卡脖子”问题具有重要意义。

常州瑞华化工工程技术股份有限公司在国内苯乙烯技术的既有基础上，面壁十年图破壁，开发出新型大型化反应器以及独具特色的高温管线工程处理技术，主要技术指标达到国内领先水平。特别是30万吨/年苯乙烯成套技术装置的成功稳定运行，推动了国产大型苯乙烯成套技术的进步。

打破垄断 首套国产化大装置获成功

瑞华公司从2007年4月起致力于苯乙烯国产化工艺技术的研发推广，并在10年前提出将大型化苯乙烯成套技术研发作为长期任务，以保持苯乙烯技术研发的持续性。在公司科技研发带头人、董事长徐志刚博士的带领下，来自国内的一大批研发精英齐聚江苏常州，经过不懈努力，成功开发出具有自主知识产权的苯乙烯新技术。2008年，公司签下山东玉皇化工有限公司20万吨/年苯乙烯项目。该项目建成投产后，公司又于2013年承接新阳科技集团有限公司60万吨/年乙苯及30万吨/年苯乙烯成套技术工业应用项目，并于2016年5月一次开车成功——这是我国首套大型国产化苯乙烯成套技术项目。

2019年7月10日，新阳科技60万吨/年乙苯及30万吨/年苯乙烯成套技术工业应用项目在北京通过中国民营科技促进会组织的科技成果评价。与会专家一致认为，该成套技术具有自主知识产权，技术水平达到国内领先，经济效益和社会效益显著。专家组认为，该项目开发了低能耗液相烷基化乙苯合成和高真空、低水比乙苯绝热脱氢反应工艺，设计了独特的乙苯脱氢高温系统处理方案，形成了30万吨/年苯乙烯成套新技术;设计了脱氢反应器、乙苯过热器和中间换热器等关键设备，提高苯乙烯产能10%，延长了设备运行周期，装置运行稳定;装置实现物耗1.0555吨(苯+乙烯)/吨苯乙烯，能耗208.9千克标油/吨苯乙烯，与国标GB32053-2015的先进指标相比，能耗降低21%;经常州市产品质量监督检验所检验，苯乙烯纯度达到99.9%，优于国标GB/T3915-2011优级品99.8%的指标。

据徐志刚介绍，目前国内苯乙烯装置总能耗一般约为280千克标油/吨苯乙烯，总物耗一般为1.075吨(苯+乙烯)/吨苯乙烯，而先进苯乙烯技术总能耗一般为180千克标油/吨苯乙烯左右，总物耗一般为1.06吨(苯+乙烯)/吨苯乙烯，以30万吨/年苯乙烯装置为例，由于该成套技术达到业内领先水平，能耗物耗降低，每年可以节省成本费用约8000万人民币左右。

徐志刚告诉记者，应用国内技术建设的苯乙烯装置，特别是早期建设的，存在能耗物耗高、经济效益差等问题。在该成套技术开发成功之前，我国30万吨/年及以上规模的苯乙烯装置全部应用国外技术。新阳科技30万吨/年苯乙烯项目投产后运行良好，至成果评价时已经连续3年多实现了长满优稳定运行，各项性能指标优异，成为国内苯乙烯技术建设应用规模最大、运行业绩最优的装置。

“截至目前，公司先后承担了24套苯乙烯项目，总产能超过400多万吨，最近几年签订了7套大型苯乙烯项目，合计产能200万吨，其中多套30万~45万吨/年项目在建。”徐志刚告诉记者，首套40万吨/年苯乙烯成套技术装置建设目前已经接近尾声，或将于今年8月建成中交。

通过专家评价的首套大型苯乙烯成套技术装置外景

投入巨资 大型成套技术研发成果丰

据徐志刚介绍，该公司十分重视企业的科技创新与研究工作，每年都要投入占当年营业收入的15%的资金用于项目技术的研发和攻关，仅苯乙烯成套技术项目研发，近年来就已投入4600万元，并获得20多项专利。

目前，30万吨年苯乙烯成套技术已向多家石化公司转让，已经建设完成的30万吨/年苯乙烯装置均一次开车成功，装置运行稳定，各项技术指标达到设计值。新阳科技集团有限公司的60万吨/年乙苯及30万吨/年苯乙烯装置，于2016年5月一次开车成功，该装置能耗物耗达到国际领先水平，成为国内苯乙烯技术建设应用最大规模及最优运行业绩装置。

徐志刚说，该成套技术主要应用在烯烃与芳烃的烷基化、饱和烃脱氢领域，主要推广应用对象为乙苯苯乙烯生产装置，其他类似的烷基化及饱和烃脱氢也可应用该工艺技术，例如甲基苯乙烯、α甲基苯乙烯、二乙烯基苯等装置。

徐志刚表示，包括苯乙烯在内的不饱和芳烃在国内需求量大，我国苯乙烯一直处于供不应求的状态，每年进口大量的苯乙烯单体产品。在国际上，特别是东南亚地区苯乙烯资源紧缺的国家，推广应用具有中国自主知识产权的大型苯乙烯成套技术也有广阔市场空间。目前，公司正在逐步研发完善40万吨、50万吨、60万吨苯乙烯成套工艺技术项目，未来还将启动80万吨/年项目，打造世界一流的超大型化苯乙烯成套技术，以先进技术满足国内外市场需求。

公司技术团队进行研发工作

攻坚克难 破解多项技术难点与瓶颈

据介绍， 该成套技术的研发及其在新阳科技60万吨/年乙苯及30万吨/年苯乙烯项目应用过程中，研发人员攻克了乙烯冷储汽化及供应问题，解决了在低苯烯比条件下烃化反应乙苯选择性不高、副产物多、能耗大的问题，以及低温位热量回收及利用、高真空反应、高温系统稳定性等方面的技术难点和工艺瓶颈。

一是采用冷量回收工艺。低温乙烯的冷量利用10℃的冷冻水回收，增压气化至4.0MPa的同时，冷冻水吸收冷量降温至5℃。该冷冻水可以应用到苯乙烯装置的冷冻水换热器，可满足30万吨/年苯乙烯装置冷冻水需要。根据乙烯来源不同，设置不同增压汽化方式，通过动态模拟解决系统稳定性，为乙苯装置提供稳定原料供应。

二是设计烃化反应工艺温度为210~250℃，可以回收更多高品位蒸汽，乙烯空速0.8h-1、苯烯比3.5、8段催化剂床层反应工艺、催化剂选择孔径高度集中的EBZ-500分子筛催化剂、设计成分布密度高的乙烯分布器，减少乙烯齐聚反应，提高乙苯选择性。而且设置保护反应器工艺技术，在保护反应器对反应物料杂质进行处理，保证主反应器的稳定运行;原料苯可以使用加氢苯为原料，降低生产成本。烃化反应器采用8段反应床层，按照单段反应器床层苯烯比28设置，那么总的烃化反应苯烯比3.5，增加反应出料乙苯浓度至30%左右，减少分离能耗及循环苯泵电耗，反应器段间废热锅炉采用串级控制方案，无切断阀门，反应系统压降低，进入反应系统原料的增压能耗低。

三是低温位热量回收及利用采用低温冷却水冷凝工艺，结合苯乙烯装置乙苯汽化器的气化压力优化，在满足脱氢反应系统前提下，采用低压降设备，将乙苯汽化器的操作压力控制在80kPaA，可以使用140KPaA蒸汽作为一次配气，该一次配气即为乙苯单元回收140kPaA蒸汽。回收该蒸汽的实施方法为降低设备压降，提高冷凝温度，通过换热器优化设计，副产140kPaA蒸汽，30万吨/年乙苯装置副产140kPaA蒸汽3吨/小时。

四是开发了高真空反应系统，在不降低压缩机入口压力的情况下，保持第二反应器出口压力35kPaA，反应系统压降16kPaA，保证乙苯脱氢反应性能，为国内首套高真空低水比脱氢反应系统。

五是能够有效保证高温系统(主要包括第一脱氢反应器、第二脱氢反应器、中间换热器、加热炉、乙苯过热器、静态混合器、预混合器等设备及相关连接的高温管线)的稳定性，为苯乙烯装置连续稳定运行打好基础。该成套技术工艺包针对乙苯脱氢反应高温系统的热应力问题有创造性解决方案。将中间换热器采用单独设置方式，并将高温系统的热应力问题分解为水平方向及竖直方向。水平方向通过反应器及中间换热器的优化设计，使得第一脱氢反应器出口管口与中间换热器进口管口在同一水平线上，管口之间设置相应的高温膨胀节来处理水平热应力，膨胀节不易损坏;在竖直方向，第一脱氢反应器与中间换热器设备筒体温度基本相同，设备的膨胀量基本相同，而且设备裙座放置在同一高度，各裙座至管口的高度一致，膨胀的起始位置相同，解决竖直方向的应力问题。中间换热器底部出口通过U型管道连接第二脱氢反应器，U型管道的水平段通过膨胀节解决水平热应力，竖直方向的U型管道温度相同，金属膨胀量也相同，高温系统十分稳定。

30万吨苯乙烯装置全景

产学研用 合作攻关各类新技术产业

瑞华公司一直注重科技创新，并大力推进产学研用合作。

自2012年起，公司就与北京化工大学签订了实验室合作共建协议，建设了化学化工实验室，配置10余套固定床反应装置、等温床反应装置，5台气相色谱仪、液相色谱仪等分析测试仪器，2套20L聚合反应釜，1套降膜流体力学测试试验装置，以及其它理化分析与实验设备完备。随后，公司又与常州大学合作，开设常州大学图书馆资料查询通道，依托常州大学分析测试中心对实验特殊分析进行支持，并在二乙烯基苯、顺酐、丁烷异构化等项目上开展产学研相关合作。公司还与上海交大合作建立催化剂中试试验平台，对开发的新型催化剂进行试生产试验，以解决生产放大问题。

近年来，该公司还与华东理工大学在C4-NMP气液相平衡研究、高浓度对二甲苯结晶过程研究等多个科研项目中进行合作，进而开发了对二甲苯的结晶精制技术，形成了12万吨/年的对二甲苯结晶精制成套技术工艺包，并以该技术建设了12万吨/年对二甲苯结晶精制装置。

2019年，公司与中国工程院院士，华东理工大学教授、博导，化学工程联合国家重点实验室学术委员会主任袁渭康合作成立了院士工作站，合作开发HOPO工艺，促进环氧丙烷生产技术进步。

目前，公司3000平方米的研发中心已启动建设，将供各科研项目研究使用。其中，一期工程投资逾500万元，将建设多普勒激光测速系统、高温熔盐工程力学测试系统，并在此基础上，增强公司产品开发和系统整合能力。

公司下属的装备制造基地

公司简介

常州瑞华化工工程技术股份有限公司成立于2007年，坐落于常州市武进区科教城，是一家从事石油化工领域的工程与技术服务的专业公司。公司拥有多项专利技术，2010~2018年一直被命名为国家高新技术企业，业务涵盖化工新技术研发，化工工艺及工程设计、工程管理、专利设备的设计及制造、技术服务。公司与国内外多家大型石油化工企业建立了良好的业务往来，并与工程公司、专利商、各行业协会及大型设计院、研究院建立了稳固的合作关系。

2016年，公司启动新三板上市计划，并于2018年7月正式挂牌新三板(瑞华技术872869)。公司现有员工33人，其中30人为技术开发人员，均为本科以上学历，其中硕士以上学历16人。此外，公司十分注重知识产权保护，已申请及授权专利达50余项。