方向晨：國(guó)之大者 “碳”尋科研路

方向晨

國(guó)家卓越工程師

中國(guó)化工學(xué)會(huì)黨委書(shū)記、副理事長(zhǎng)兼秘書(shū)長(zhǎng)

中石化大連（撫順）石油化工研究院原院長(zhǎng)

2024年1月19日，在人民大會(huì)堂召開(kāi)的“國(guó)家工程師獎(jiǎng)”表彰大會(huì)上，中國(guó)石化方向晨被授予“國(guó)家卓越工程師”稱號(hào)。這是我國(guó)首次開(kāi)展“國(guó)家工程師獎(jiǎng)”表彰，是我國(guó)工程技術(shù)領(lǐng)域的最高榮譽(yù)，共評(píng)選出81名個(gè)人被授予“國(guó)家卓越工程師”稱號(hào)。

作為中國(guó)石化大連石油化工研究院原院長(zhǎng)、獲得首批“國(guó)家卓越工程師”稱號(hào)的方向晨，近40年來(lái)，始終潛心于關(guān)于石油煉制技術(shù)的研究，積淀了深厚的理論和技術(shù)功底，主持開(kāi)發(fā)了十幾項(xiàng)具有引領(lǐng)性意義的煉油加氫新技術(shù)，并使其得到廣泛應(yīng)用，為我國(guó)加氫技術(shù)跨入國(guó)際領(lǐng)先行列，從跟跑、并跑到領(lǐng)跑作出了重要貢獻(xiàn)。

厚積薄發(fā)" 坐熱“冷板凳”

1982年，剛剛大學(xué)畢業(yè)的方向晨被分配到大連（撫順）石油化工研究院，首先擺在面前的是選擇什么研究方向。當(dāng)時(shí)，催化劑和加工工藝開(kāi)發(fā)都是熱門選擇，但方向晨相信，“反應(yīng)動(dòng)力學(xué)是它們的基礎(chǔ)知識(shí)支撐，只有先把反應(yīng)過(guò)程的基礎(chǔ)知識(shí)掌握了、弄明白，才能從跟隨別人變成慢慢趕上和超越別人”。方向晨毅然選擇了“冷門”的加氫反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究，一方面，它是脫除原油雜質(zhì)和生產(chǎn)清潔油品的必需技術(shù)；另一方面，也是煉油和化工結(jié)合在一起的重要手段。當(dāng)時(shí)我國(guó)煉油工藝還有許多空白，方向晨暗下決心，“有朝一日一定要將這些空白補(bǔ)齊”。

1988年，方向晨被派往英國(guó)威爾士的天鵝海大學(xué)進(jìn)修，回國(guó)不久就承擔(dān)起人生中第一個(gè)重要科研任務(wù)——中國(guó)石化重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“緩和加氫裂化動(dòng)力學(xué)實(shí)用數(shù)學(xué)模型”。

“熬過(guò)”計(jì)算和實(shí)驗(yàn)的循環(huán)往復(fù)，“挺過(guò)”夜以繼日的大量研究，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成功建立起反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型，該模型不僅能夠精準(zhǔn)測(cè)算不同原料和條件下的加氫反應(yīng)結(jié)果，而且可以指導(dǎo)工藝試驗(yàn)和催化劑開(kāi)發(fā)。這個(gè)項(xiàng)目榮獲1994年度中國(guó)石化科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)?！拔液芨兄x當(dāng)初選擇反應(yīng)動(dòng)力學(xué)作為職業(yè)生涯的第一步，‘地基’先打扎實(shí)了，一輩子都在收獲?！北M管這不是方向晨拿過(guò)的最高榮譽(yù)，卻是他最驕傲的科研成果之一，正是該模型為日后煉油加氫系列技術(shù)研發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，對(duì)國(guó)內(nèi)加氫裂化技術(shù)追趕國(guó)際先進(jìn)水平作出重要貢獻(xiàn)。

敢于擔(dān)當(dāng)" 開(kāi)辟新工藝

20世紀(jì)90年代，隨著我國(guó)加快改革開(kāi)放進(jìn)程，石油作為“國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的血液”，消費(fèi)量快速增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)石油產(chǎn)能已不足以滿足發(fā)展需求，我國(guó)開(kāi)始大量進(jìn)口原油。然而，進(jìn)口原油中含硫劣質(zhì)原油比例較高，如何對(duì)含硫原油進(jìn)行加工工藝的改進(jìn)及提升成為煉油科技攻關(guān)的堡壘，亟須全力打造。

“當(dāng)時(shí)全國(guó)僅有7套適應(yīng)含硫原油加工的加氫裂化裝置，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足加工需求。新建裝置肯定來(lái)不及了，我們只能選擇改造?！狈较虺恐鲃?dòng)請(qǐng)纓，運(yùn)用動(dòng)力學(xué)模型等基礎(chǔ)工具，通過(guò)中試實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證11種不同的可行技術(shù)方案，帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)對(duì)7套裝置進(jìn)行脫瓶頸擴(kuò)能改造，使裝置的總加工能力近乎翻倍。其中，鎮(zhèn)海煉化的加氫裂化裝置加工處理能力從80萬(wàn)噸/年增至220萬(wàn)噸/年，所耗資金卻僅相當(dāng)于新建裝置的五分之一。

然而，擴(kuò)能只是緩兵之計(jì)。想要真正解決原油加工能力不足的問(wèn)題，還得實(shí)現(xiàn)從催化劑到工藝的全面革新。通過(guò)不同方案的比較論證，結(jié)合中國(guó)煉油企業(yè)現(xiàn)有加工流程和資產(chǎn)現(xiàn)狀，方向晨主持開(kāi)發(fā)出劣質(zhì)蠟油加氫處理部分轉(zhuǎn)化技術(shù)。

2002年8月，國(guó)內(nèi)首套180萬(wàn)噸/年含硫蠟油加氫脫硫裝置在鎮(zhèn)海煉化開(kāi)車一次成功。此后又有14套裝置相繼在祖國(guó)大地上建成，總加工能力達(dá)到2410萬(wàn)噸/年，成功開(kāi)辟含硫原油加工新路線。

2003年，我國(guó)石油進(jìn)口依存度持續(xù)上升。為了將每一滴原油都發(fā)揮到最大效用，剛擔(dān)任撫順石油化工研究院（現(xiàn)大連撫順石油化工研究院前身）院長(zhǎng)的方向晨，決心攻關(guān)重質(zhì)劣質(zhì)渣油轉(zhuǎn)化深加工路線的難題。

渣油工藝處理技術(shù)曾一度被少數(shù)幾個(gè)國(guó)家所掌握。為了改變這種受制他人的局面，方向晨帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)20年的潛心研究和探索，最終成功研發(fā)出了適宜的技術(shù)反應(yīng)器和催化劑。這項(xiàng)渣油沸騰床加氫技術(shù)被團(tuán)隊(duì)命名為“STRONG”，為我國(guó)重質(zhì)劣質(zhì)渣油加工闖出新路徑。

至此，方向晨和團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了從跟跑、并跑到領(lǐng)跑的跨越，完成了我國(guó)煉油行業(yè)在世界自主創(chuàng)新技術(shù)的拼圖。

堅(jiān)持創(chuàng)新" "跨步綠色路

進(jìn)入 21 世紀(jì)，綠色環(huán)保理念愈發(fā)深入人心。大量機(jī)動(dòng)車在全國(guó)的大街小巷中穿梭，破解汽柴油產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)的技術(shù)瓶頸，成了石化行業(yè)科技攻關(guān)的重點(diǎn)。

2000年，方向晨承擔(dān)了國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目“劣質(zhì)柴油加氫改質(zhì)技術(shù)（MCI）”，創(chuàng)新性地提出將稠環(huán)芳烴的反應(yīng)控制為“開(kāi)環(huán)而不斷鏈”，解決尾氣黑煙問(wèn)題?！爱?dāng)初研究動(dòng)力學(xué)模型時(shí)，我們?cè)鲞^(guò)各種邊界條件試驗(yàn)，多年后在攻關(guān)清潔柴油時(shí)派上了用場(chǎng)。這項(xiàng)技術(shù)能夠在能耗、物耗低，不影響柴油產(chǎn)量的前提下，改善柴油成分組成。”方向晨說(shuō)。 MCI技術(shù)屬于世界首創(chuàng)，相繼在國(guó)內(nèi)近30套裝置落地投用，有效解決柴油車污染的問(wèn)題，并榮獲2001年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。這也是方向晨首次獲得該獎(jiǎng)項(xiàng)。

關(guān)于柴油產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)的研究從未停歇。十幾年間，世界各國(guó)出臺(tái)的燃油規(guī)定和排放標(biāo)準(zhǔn)愈加嚴(yán)格，要求柴油中含硫量不大于10微克/升。“即便時(shí)代的考題再難，我們也必須交出滿意答卷”，方向晨說(shuō)。

超低硫柴油生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)，無(wú)疑給方向晨帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。彼時(shí)，國(guó)外相關(guān)技術(shù)存在氫耗高、成本高、催化劑周期短等諸多問(wèn)題。方向晨團(tuán)隊(duì)試遍了他們了解的所有硫化物反應(yīng)途徑，針對(duì)部分硫原子難以和催化劑接觸反應(yīng)的情況，找到有效的辦法并成功破解了這一難題。大連（撫順）石油化工研究院開(kāi)發(fā)出柴油超深度加氫脫硫集成創(chuàng)新技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)一經(jīng)問(wèn)世，就憑借成本低、效果好的優(yōu)勢(shì)被國(guó)外多家知名公司評(píng)為頂級(jí)水平。方向晨和他的團(tuán)隊(duì)也因此在2013年再次獲得國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

社會(huì)日新月異的變化讓方向晨敏銳地意識(shí)到，石油煉制行業(yè)在轉(zhuǎn)型過(guò)程中，若要實(shí)現(xiàn)“油轉(zhuǎn)化”轉(zhuǎn)型升級(jí)，加氫裂化裝置依舊是關(guān)鍵。方向晨帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)再次克難攻堅(jiān)，從催化材料的選擇性吸附和選擇性轉(zhuǎn)化之間的微妙關(guān)系中精確找到突破口，提出烴類分子結(jié)構(gòu)導(dǎo)向轉(zhuǎn)化的創(chuàng)新理念，破解了石腦油和加氫尾油產(chǎn)率和質(zhì)量不能兼顧的難題，開(kāi)發(fā)出反應(yīng)器分區(qū)強(qiáng)化、漸次反應(yīng)等創(chuàng)新工藝技術(shù)。2017年，第三個(gè)國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)被方向晨和團(tuán)隊(duì)收入囊中。

長(zhǎng)期堅(jiān)守在企業(yè)創(chuàng)新的第一線，方向晨卻不覺(jué)得辛苦。得益于扎實(shí)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)，后續(xù)一系列科研成果的涌現(xiàn)可謂厚積薄發(fā)。他風(fēng)趣地比喻：“所有研究的基礎(chǔ)都是相貫通的，就好比一袋米裝進(jìn)不同的碗里，可以做成稀飯、白飯，或是醪糟，全憑不同情況來(lái)改變?！?/p>

在煉油加氫系列技術(shù)基本成熟后，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)石化產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展，方向晨把目光放在能耗和物耗上。對(duì)于氫氣循環(huán)系統(tǒng)能耗高的痛點(diǎn)，方向晨大膽提出將氫氣溶解在油中，借助液體油完成加氫循環(huán)。面對(duì)業(yè)界對(duì)這一技術(shù)路線的質(zhì)疑，方向晨潛心鉆研基礎(chǔ)知識(shí)，開(kāi)發(fā)出液相循環(huán)加氫技術(shù)，2012年開(kāi)始進(jìn)行大型化工業(yè)裝置運(yùn)用。與同規(guī)模傳統(tǒng)裝置相比，采用該技術(shù)的柴油工業(yè)裝置總投資降低20%、能耗降低54%。

截至目前，該技術(shù)已拓展至柴油加氫、航煤加氫、重整生成油選擇性加氫、離子液體烷基化加氫領(lǐng)域，并已應(yīng)用于40余套工業(yè)生產(chǎn)裝置。一系列低能耗、低成本的技術(shù)之花開(kāi)在煉油企業(yè)，為我國(guó)清潔油品質(zhì)量升級(jí)提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障。

回望四十二年的風(fēng)雨兼程，憑借矢志不渝的執(zhí)著和勤耕不輟的積淀，從普通員工成長(zhǎng)為工程專家，再到“國(guó)家卓越工程師”，方向晨始終瞄準(zhǔn)國(guó)際前沿，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)辟出一條可持續(xù)發(fā)展的科研航路。