让炼厂干气“变废为宝”——记北化院浅冷油吸收法炼厂干气回收利用成套技术

编者按 2月26日，工业和信息化部发布了第一批111项先进适用技术名单，其中33项涉及石油和化工领域。这些入选技术在我国石油和化工行业科技创新和产业升级中发挥了引领示范作用。即日起推出《先进适用技术深度扫描》系列报道，深入挖掘和解读部分突出的技术成果，聚焦这些技术研发背后的故事、应用场景的突破以及未来发展的前景，展现其在推动行业绿色转型、降本增效、资源化利用等方面的实际成效与深远意义。

　　炼厂干气是原油加工过程中的副产物，占原油加工量的3%~5%。其富含氢气、甲烷、乙烷、丙烷、丙烯等组分，是重要的石油化工资源。然而，10多年前，我国炼厂干气还大多被用作燃料白白烧掉。

　　由中石化(北京)化工研究院有限公司(以下简称北化院)自主研发的浅冷油吸收法炼厂干气回收利用成套技术，改变了这一局面。该技术不仅能将炼厂干气中的乙烯、乙烷等高价值组分回收率提升至93%以上，还可助力企业降本增效、减少碳排放，因此入选工业和信息化部公布的第一批先进适用技术名单。

　　近日，《中国化工报》记者采访了该技术项目团队成员，听他们讲述技术研发背后的故事。

　　轻烃回收率超93%　实现干气资源化利用

　　该技术的研发设想可追溯至20年前。“2005年国际油价震荡上涨，到2008年飙升至140美元/桶。当时我国乙烯生产依赖高价石脑油原料，成本居高不下。与此同时，炼厂干气中富含的乙烯、乙烷等有价值资源，因缺乏合适的回收技术，只能被当作燃料烧掉，既造成资源浪费，又不利于碳减排。项目团队捕捉到这一行业痛点，提出浅冷油吸收的概念——在0℃以上温和条件下实现炼厂干气高效分离，由此开启了技术研发之路。”北化院首席专家李东风回忆道。

　　据李东风介绍，该技术基于“相似相溶”原理，以C₄为吸收剂，将干气中“相似”的C₂+组分吸收下来，脱除“不相似”的氢气、氮气、甲烷等轻组分，分离出的提浓气可直接作为裂解原料或进一步净化、分离。

　　“当时，国外普遍采用深冷分离技术，需在-100℃以下的超低温下运行，能耗高、投资大，还需对原料进行深度净化;国内分离技术又存在流程复杂、回收率较低、运行不稳定等问题。”李东风说，他们通过开展分子模拟，以分子间的相互作用能为基础，开发出以丁烷和丁烯为核心的复合吸收剂，同时进行高压气液相平衡的测定和水合物生成规律的研究，从而解决了临界状态下气液难以分离和水合物冻堵等问题。

　　2011年，该技术首次在齐鲁石化实现工业化应用，一次开车成功，乙烯回收率达93%以上;回收的高纯度产品为乙烯装置提供了优质原料，同时降低了生产成本。更为重要的是，装置实现了长周期连续稳定运行。

　　“通过创新开发特定吸收剂和工艺，我们首次实现浅冷油吸收回收干气技术，填补了国际空白。”北化院生产技术研究所副所长李琰说，“20年的研发历程中，在中石化和北化院各级领导的大力支持和科研人员的持续努力下，浅冷油吸收技术也在不断迭代升级。”2020年，北化院在第一代浅冷油吸收技术的基础上，开发了第二代技术，采用“高压吸收—低压脱吸”的方式脱除甲烷，可进一步降低装置能耗10%~15%。此外，针对原料的不同，他们做了特定优化，使该技术可同时回收C₂、C₃、C₄。目前，第二代技术已在海南炼化应用，用于回收饱和干气和饱和轻烃。

　　“从0到1的突破，是几代科研人员的接力。”北化院高级专家刘智信感慨道，项目团队以老中青“传帮带”模式培养了30多名科研人员。而她自己也从项目研发之初的“新兵蛋子”，成长为能独当一面的项目负责人。

　　年可减碳2000万吨　助力炼厂降本增效

　　2015年，该技术在福建联合石化实现首次工业转让。目前，该技术已在国内大型炼化企业中推广应用20余台套，市场占有率超过70%。

　　“浅冷油吸收技术被看好，因其可在0℃以上的条件下吸收，相比中冷与深冷技术能省去原料净化步骤，突破了传统吸收剂难以实现0℃以上超低沸点组分分离的局限。”李东风介绍说，该技术还可深度脱除杂质，使产品中一氧化碳、氮气、氢气含量达到ppm级，氧气含量低于1ppm，氮氧化物含量低于10ppb，提升下游装置本质安全。此外，该技术还能高效嵌入大型炼化一体化流程，助力节能降耗。该技术可充分利用炼厂富余的低温热油或低品位蒸汽作为热源，还可利用炼厂低温热水用于吸收式溴化锂制冷机组。此外，该技术得到的产品甲烷含量低，进入乙烯装置可减少甲烷从高温裂解到深冷分离所消耗的能量，降低生产成本。

　　李琰为记者算了一笔账：1000万吨/年炼厂有超过50万吨/年干气资源，若全部利用，可替代60万吨石脑油，综合增效8000万元/年。在当前乙烯产业链面临较大压力的背景下，这是一笔可观的收益。

　　除了降本增效，该技术还能降碳减排。“此前炼厂干气多作为燃料燃烧，产生较多的碳排放。我们通过回收干气中优质原料，实现高价值产品再利用。目前，该成套技术投产和在建装置的规模合计1244万吨/年，预计年可减少碳排放2073万吨。”项目组成员邵华伟博士介绍说。

　　国内市场占有率70%　全链条开发走向海外

　　由于在降本增效方面取得的成绩，浅冷油吸收技术多次获得中国石化科技进步奖、中国循环经济专利奖、中国石油和化学工业联合会科技进步奖和专利金奖等。然而，项目团队并没有止步于此，而是继续探索该技术与其他流程的深度耦合。

　　刘智信介绍，针对没有乙烯装置的炼油型企业，项目团队正在开发炼厂干气直接生产聚合级乙烯、聚合级丙烯技术，为炼油企业转型提供支撑。此外，团队也在煤化工、精细化工、天然气等领域拓展，如甲醇制烯烃(MTO)、费托合成等尾气回收，也可采用该技术来进行烯烃的分离和C₂的提纯。

　　“针对青岛一家企业的炼厂干气，我们通过浅冷油吸收技术与膜分离、变压吸附技术的结合，一方面可提取乙烯原料，另一方面可将干气中的低浓度氢气提纯，直接得到燃料电池用氢。这样能大幅提高干气综合利用率，实现经济效益显著提升，也开辟了低成本氢气来源，氢气回收率可达90%。”项目组张敬升博士说。

　　谈及该技术未来的发展，李琰期待能往终端走得更深。“目前该技术是中间解决方案，一边是炼油厂，一边是乙烯厂，我们起到‘桥梁’作用，促进了产业链上下游的协同。下一步，技术要充分结合下游高附加值产品、新材料的开发，形成‘原料—中间体—高端产品’的全链条竞争力。”李琰说。

　　让该技术走得更远也是项目团队的心愿。“目前浅冷油吸收技术在国内已有70%市场占有率，但还没有在海外应用。去年我们写了一篇介绍该技术的文章发表在国际期刊上，引发了不少海外同行关注。不少海外企业前来咨询、探讨、沟通，包括印度、泰国、越南等地的知名企业。海外部分国家油气资源比较富余和集中，很多炼厂干气并没有得到回收。随着国际上对碳排放越来越重视，相信这项技术未来可以在海外落地生根。”李东风说。