新華社北京１月２２日電（記者齊中熙）２００６年１月９日，在北京召開的全國科學(xué)技術(shù)大會上，中國石化石油化工科學(xué)研究院歷經(jīng)二十年研制開發(fā)的“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”項目，榮獲國家科學(xué)技術(shù)發(fā)明一等獎，創(chuàng)造了石化領(lǐng)域科技自主創(chuàng)新的又一個范例。
專家介紹說，非晶態(tài)合金催化劑和磁穩(wěn)定床工藝技術(shù)的開發(fā)成功是多學(xué)科、多技術(shù)領(lǐng)域交叉和集成創(chuàng)新的結(jié)果，使我國在化工產(chǎn)品加氫精制技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了跨越式技術(shù)進(jìn)步，在國際學(xué)術(shù)和技術(shù)前沿占有一席之地，每年為中國石化創(chuàng)造４０００萬元左右的直接經(jīng)濟(jì)效益。
近８０年來，國內(nèi)外化工生產(chǎn)企業(yè)一直廣泛使用由美國人雷尼發(fā)明的并以他命名的雷尼鎳加氫催化劑。目前，我國每年消耗達(dá)１萬噸。多年來，這種催化劑的加氫活性基本維持在原有水平，制造過程污染環(huán)境，應(yīng)用于釜式反應(yīng)器中反應(yīng)效率低的缺陷一直未能得到根本性的改進(jìn)。因此，從催化劑材料角度將雷尼鎳晶態(tài)合金的科學(xué)知識基礎(chǔ)轉(zhuǎn)移到非晶態(tài)合金，使其性能產(chǎn)生質(zhì)的飛躍并開發(fā)出與之配套的反應(yīng)工程技術(shù)具有非常重要的意義。
專家介紹說，２０世紀(jì)８０年代初，非晶態(tài)合金已工業(yè)應(yīng)用于磁性材料、防腐材料，但用于催化劑國外只有一篇非晶態(tài)合金催化材料性質(zhì)的研究論文。雖然非晶態(tài)合金的催化活性高于相應(yīng)的晶態(tài)合金材料，但由于始終未能突破其熱穩(wěn)定性差和比表面積小的技術(shù)難點(diǎn)，因此非晶態(tài)合金催化劑在國內(nèi)外未能工業(yè)應(yīng)用。
磁穩(wěn)定床是一種新的反應(yīng)工程技術(shù)，它是以磁性顆粒為固相、在均勻磁場下形成的特殊床層形式，兼具固定床和流化床的優(yōu)點(diǎn)，可以大大強(qiáng)化反應(yīng)過程。作為世界上著名的石油公司，美國?？松驹冢玻笆兰o(jì)６０年代就將磁穩(wěn)定床作為其導(dǎo)向性基礎(chǔ)研究領(lǐng)域進(jìn)行研究，國內(nèi)一些研究機(jī)構(gòu)、高等院校也陸續(xù)開始對磁穩(wěn)定床技術(shù)進(jìn)行了研究。但他們的研究體系主要是磁性材料與空氣的氣固反應(yīng)。
上世紀(jì)８０年代中期，在閔恩澤院士的帶領(lǐng)下，石科院先后調(diào)集了一批青年博士研究生及有關(guān)科研人員組成研究團(tuán)隊，在中石化生產(chǎn)企業(yè)和高等院校的協(xié)作下，開始進(jìn)行非晶態(tài)合金材料和磁穩(wěn)定床反應(yīng)工程技術(shù)的基礎(chǔ)研究，力圖通過解決非晶態(tài)合金材料比表面小、熱穩(wěn)定性差的缺陷，將其開發(fā)成實用催化劑，代替雷尼鎳；同時，結(jié)合非晶態(tài)合金的磁性和低溫催化性能，開發(fā)磁穩(wěn)定床反應(yīng)工程技術(shù)。通過催化材料和反應(yīng)工程的創(chuàng)新和集成使傳統(tǒng)的雷尼鎳催化劑加氫技術(shù)轉(zhuǎn)移到新的科學(xué)知識基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，并取得重大經(jīng)濟(jì)和社會效益。
研究人員通過反復(fù)探索、研究和試驗，制備出了熱穩(wěn)定性好、比表面積大的非晶態(tài)合金催化劑，從而攻克了非晶態(tài)合金做實用工業(yè)催化劑這一難題。又經(jīng)過大量探索，發(fā)現(xiàn)非晶態(tài)合金優(yōu)異的低溫加氫活性和磁性正好滿足磁穩(wěn)定床加氫新工藝的要求，與磁穩(wěn)定床反應(yīng)器優(yōu)異的傳質(zhì)性能相結(jié)合，不僅可以使磁穩(wěn)定床反應(yīng)器發(fā)揮其優(yōu)越性，同時使非晶態(tài)合金催化劑有了新的用武之地。
通過對不同工藝流程的試驗研究對比，對某些加氫反應(yīng)過程與傳統(tǒng)固定床反應(yīng)工藝相比，加氫產(chǎn)品的質(zhì)量大大提高，催化劑耗量可降低七成左右，空速提高了５至１０倍，反應(yīng)器體積僅是同處理量常規(guī)反應(yīng)器體積的五分之一。因而具有降低操作費(fèi)用、減少投資成本、強(qiáng)化反應(yīng)過程的巨大效益。
通過工業(yè)側(cè)線試驗，建立了磁穩(wěn)定床反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型，為磁穩(wěn)定床反應(yīng)器的工業(yè)化放大奠定了基礎(chǔ)。進(jìn)而建成了２４０ｋｔ／ａ的磁穩(wěn)定床己內(nèi)酰胺加氫精制工業(yè)裝置，在世界上首次實現(xiàn)了磁穩(wěn)定床反應(yīng)器的工業(yè)化應(yīng)用，標(biāo)志著中國石化在此項技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)水平已居于世界前列。
２０年的研究開發(fā)終結(jié)碩果，在項目研發(fā)期間，共形成４５項國內(nèi)外專利，建立了比較完整的自主知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)網(wǎng)。
據(jù)石科院負(fù)責(zé)人介紹，目前，科技人員正在實驗室大力開展利用此項技術(shù)應(yīng)用于替代燃料生產(chǎn)和石油化工其他過程的基礎(chǔ)探索研究，可以肯定，非晶態(tài)合金催化劑和磁穩(wěn)定床反應(yīng)工藝技術(shù)將成為中國石化的一項重大專有技術(shù)。（完）
