克拉玛依融媒记者 娄林毅 通讯员 金玲 丁恬甜 米尔夏提·尼加提
高质量发展是全面建设社会主义现代化国家的首要任务,关系我国社会主义现代化建设全局。“要牢牢把握高质量发展这个首要任务,因地制宜发展新质生产力”“必须继续做好创新这篇大文章,推动新质生产力加快发展”…………高瞻远瞩,把脉定向,习近平总书记提出新质生产力概念并作出重大部署,为推动高质量发展提供了行动指引。
惟创新者进,惟创新者强,惟创新者胜。面对发展新质生产力这场“竞速赛”,克拉玛依石化公司(以下简称“克石化”)不断突出创新引领、集聚质量动能,有效提升产品的“含金量”和“含新量”,厚植高质量发展的条件基础,催生出决胜未来的底气与信心。
彭煜:以科研创新支撑产业升级
彭煜和科研团队正在开展项目攻关。克拉玛依日报通讯员 吕文姝 摄
在各种现代道路上,沥青随处可见,承载着各种交通工具、行人的来来往往。
就是这样一种貌似最为常见的东西,克石化的科研人员正长期坚持开发研制。微表处SBS/SBR改性乳化沥青、机场改性沥青、SBS/橡胶粉复合改性沥青等10多种沥青产品,让克石化的高品质改性沥青声名在外。在乌鲁木齐国际机场、大众汽车试车道、G7京—新高速公路等重点工程,都能看到克石化改性沥青的身影。
这一切和克石化加强科技创新、推动产业升级密不可分。多年来,彭煜带领的沥青研发团队潜心攻克多项技术难关,申请国家发明专利10余件,发表论文20余篇。近日,该团队的《SBS改性沥青储存稳定性试验方法(DSR法)研究》再次摘得克石化科技论文一等奖。该方法将SBS改性沥青的储存稳定性检验时间由原来的50多个小时缩短至2小时内,大幅提高了检测效率和准确度,降低了实验误差,在产品研发、生产、质量检验、产品验收全流程中发挥了重要作用。
克石化企业首席专家李荣说:“随着该试验方法的创新与完善,克石化有信心推出品质更好的改性沥青,并将通过标准的逐步推广实施,带动改性沥青全产业链快速升级迭代,有效提升我国改性沥青的核心竞争力,实现高质量发展。”
不忘初心
2005年,从西南石油大学化学工程与工艺专业毕业的彭煜,来到克石化研究院油品与沥青研发技术组工作。从此,他便和沥青结下了不解之缘。
常见的普通沥青是提炼原油得到的一种黑褐色复杂混合物,而SBS改性沥青则是以优质道路沥青为原料,添加一定量的高分子聚合物(SBS),通过特定的加工工艺,生产出的更优良的改性沥青。与普通沥青相比,改性沥青不但保留了石油沥青的基本性质,而且大幅度拓宽了其温度使用范围,提高了产品的高温抗车辙、低温抗开裂性能,是高速公路、机场跑道最理想的路面粘结材料。
然而,普通道路沥青升级为改性沥青并不容易。克石化生产的道路沥青延度好、黏度大、密度小、胶质含量高、蜡含量低、沥青质和硫含量少,这些特殊的理化性质一方面赋予其本身优良的低温性能、耐老化性能和抗疲劳性能,另一方面也决定了其难以被SBS高分子聚合物改性,直接影响后续加工、储存和应用。业内流传着这样一句话:“克拉玛依沥青天生丽质,拒绝改性”,正是克石化沥青改性难的真实写照。
刚参加工作的彭煜很快发现,世界各国普遍采用的传统离析试验方法虽然操作简便,设备成本低,但存在耗时长、重复性与再现性不高等问题。这不仅制约着克石化改性沥青配方研究、工业生产,同样也是业界亟待解决的技术难题。
初出茅庐的彭煜暗下决心攻克这道难关。“一定要找到一种快速检测改性沥青储存稳定性的方法!”彭煜在笔记本上写下了这样一行字,用以提醒将来的自己。
看到曙光
时光荏苒,随着我国基础设施建设的快速推进,尤其是西北地区交通网络的不断完善,市场对高品质改性沥青的需求越来越大。而过去一直在西北地区传统优质沥青领域占据绝对优势的克石化,面对其他城市生产的沥青、进口沥青、地炼沥青的冲击,迫切需要实现新的突破。
古希腊著名科学家阿基米德曾有一句名言:“给我一个支点,我就可以撬动地球。”2019年,当彭煜翻开笔记本看到自己当初写下的那句誓言时,他知道,是时候找到这个沥青行业牵一发而动全身的“支点”了。
十几年间,一直深耕沥青新产品、新工艺的彭煜已成长为一名沥青领域专家。长期关注SBS改性沥青储存稳定性试验方法的彭煜曾带领团队尝试过表观观察法、显微镜观测法、离心分离法、电位滴定法、红外光谱法等各种方法。在此过程中,他们从用来检测产品在不同温度条件下感温性能的动态剪切流变试验技术中得到了启发:利用动态剪切流变试验原理模拟真实使用环境,通过流变特性的感温性能反映SBS改性沥青的相态特征,从而及时掌握SBS改性剂在基质沥青中的熔融和分散程度,准确判定SBS改性沥青的稳定性是否达到储存、运输、施工的技术要求。
成功之路的艰难,首先就在于方向的明确。成功的曙光终于出现了!
通过几年探索,彭煜团队逐渐明晰了新思路,在通过动态剪切流变法对SBS改性沥青进行储存稳定性试验方面获得了质的突破。
攻坚克难
2020年,面对国内外没有任何资料可以参考、基质沥青品类多、改性沥青成分复杂、检测条件参数繁多等困难,已经充分做好心理准备的彭煜没想到,刚开始要完成的试验数学模型的搭建,就是他头一个要解决的“拦路虎”。
“很长一段时间,我就‘闭关’在办公室,一遍遍梳理逻辑关系,不断完善数学模型。”彭煜说,“那是一段特别枯燥的时光,但也是非常有收获的时光。”
在初步完成数学模型后,彭煜带领团队开始做对比试验,不断分析数据,调校数学模型。
几年间,他们对3种SBS聚合物、10多种基质沥青产品做了超2000次对比试验。
海量数据出现在彭煜的电脑里,像一座无形的大山压在他的心头。他知道,破解难题的秘密就藏在这些数据里。
数据校对、数据分析、参数调整……日复一日间,彭煜带领团队费尽心思,只想参透其中的奥秘。“仅仅一个黏弹性系数区间的确定,就让我差点崩溃!”彭煜回想着过往经历。
2021年,该项技术终于被克石化首次应用于指导改性沥青生产,并进一步在生产中得以完善。
2022年,彭煜项目组全面完成SBS改性沥青热储存稳定性快速检测方法研究,该方法在2022年、2023年克石化的生产实践中应用良好。
事实证明,新方法试验时间短、操作步骤少、精度高、人为误差小,不仅成功地将检测时间从50多个小时缩短至2小时以内,实现了SBS改性沥青产品快速检测和验收,还将为SBS改性沥青的质量检测、配方研究、生产加工和工程应用提供有效依据。
目前,该团队完成的《SBS改性沥青储存稳定性试验方法(DSR法)》已经完成中国公路学会团体标准的大纲评审、征求意见稿、送审稿评审等环节,即将开展总校稿评审、提交报批稿,有望在年内成为团体标准。新试验方法将为克石化及沥青行业改进技术、突破壁垒,进一步提升产品性能提供强大助力。
大道如砥,行者无疆。以科研创新支撑产业升级,打开高质量发展“动力密码”,克石化无数个“彭煜”一直奋斗在前行路上。
陈鹏:以能力提升突破生产瓶颈
陈鹏在装置现场查看关键流程。克拉玛依日报通讯员 米尔夏提·尼加提 摄
走近克石化炼油二部柴油加氢装置,只见塔器林立、管线纵横,各种大小不一的设备伴随着装置运行的轰鸣声,组成了一幅有声有色的现代石油石化工业图景,令人震撼。
这一切在克石化炼油二部陈鹏的眼中,是再常见不过的场景,他更关注的是经过高压换热流程改造后,装置生产负荷有没有提高、运行是不是更平稳了、安全隐患是不是更少了……
事实证明,从2022年实施改造至今,该装置平均加工量大幅提升,安全隐患有效消减,有力拓宽了克石化热销产品的调整空间。
今年3月,由陈鹏带领团队完成的《90万吨/年柴油加氢装置高压换热流程优化及应用》获得克石化科技进步一等奖。
更让他和团队欣慰的是,这次改造的成功,标志着克石化基层车间在以能力提升突破生产瓶颈、拓展高质量发展“效益空间”方面取得了新的突破。克石化正以因地制宜发展新质生产力,走出一条符合自身特色的创新发展新路径。
大胆构想
对柴油加氢装置来说,作为核心反应的前置流程,高压换热非常重要。
平均温度为40℃的原料油经过3台反应产物换热器E1103B、E1103A、E1101吸收反应产物的热量后,温度会升至310℃左右,再经过反应进料加热炉的火力“助攻”,最终反应温度约达330℃。
在保证原料油达到反应温度的前提下,反应产物换热器换热效果的好坏会直接影响反应进料加热炉的负荷。换言之,若前者换热效果好,后者就可以少加热,节能又轻松,反之则要加大火力。
在装置改造前,随着运行时间的增加,装置换热效果呈明显下降趋势,这可急坏了陈鹏。
“到了装置运行周期的后期,这种情况会更严重。为保证原料达到反应温度,只能减少进料,加大反应进料加热炉的火力。”陈鹏说。
原料进料减少,意味着产能的直接降低;加大火力,也意味着反应进料加热炉的负荷要提高。最严重时,全装置加工效率减少达26%,反应进料加热炉加热温度需要高达近800℃,才能满足生产需要。
“800℃已接近设备的极限,如果再提高温度,很容易发生设备炉管形变、烧穿等事故。”那段时间,陈鹏每天忧心忡忡。
“既然换热效果不好,为什么不增加一台换热器呢?”“身边同事都是搞一线生产的,真有能力对工艺流程进行改造吗?”……左思右想,增加换热器这个念头就像在陈鹏脑中扎下了根,挥之不去。
“有问题,就要解决!”陈鹏下定决心。
完善方案
要增加换热器,在哪儿增加、增加哪个型号、会不会有别的不利影响、需要花多少钱、改造效果有没有保证等问题,都要考虑清楚。
此时,克石化规划和科技信息部给了陈鹏坚定的支持和有力的指导。辛丁业是规划和科技信息部的一名高级工程师,后来成了陈鹏团队成员。他提出,可以运用流程模拟系统进行方案可执行性模拟,提高改造方案的可行性,进而完成初步改造方案的编制。
流程模拟系统数据分析显示,增加换热器可以实现换热效果优化、降低后端反应进料加热炉负荷的效果。这下,陈鹏心里有了底。
但当设计方提供的改造方案和预算摆在陈鹏面前时,他的心一下子凉了。“设计方给出的方案预算达2000多万元,这根本是不可能的事。”他郁闷极了。
可他没有放弃。在克石化规划和科技信息部、机动设备部、炼油二部的多次研讨下,一个新的替代方案出炉了——不买新设备,而是使用一台旧换热器,这样可以大大节省费用。
旧换热器原来是用在克石化柴油加氢改质装置上的,工艺流程接近,材质、参数都符合要求。唯一让陈鹏不放心的是,虽是精心保存,但这台换热器毕竟拆下来好几年了,究竟能不能“顶得上”,这需要厂方的专业意见。
2020年11月,厂方回复,经过处理后,设备可以满足要求。
可还没等陈鹏的高兴劲儿过去,另一个问题就摆在了他的面前:这台换热器规格偏大,不能装在原本预设的E1103B后面。
经实地勘测,结合流程模拟运算分析,最终团队决定将它安装在原来的换热器E1101和E1103A之间。这样一来,规格偏大不仅不再是缺点,反而由于先流入反应产物,有助于设备更好地发挥换热效能。
2021年9月,改造方案正式获得中国石油集团公司批复。
改造成功
改造实施时间定在了2022年夏季大修期间,可增加管线、打地坪、挖基础等准备工作早在年初就开始进行了。
这些工作都马虎不得。就拿预制管件来说,壁厚达2到3厘米、管径近300毫米的特殊材质管材焊接难度很大,每一道焊缝都需要焊接好几层,一个熟练的焊工每天只能焊接两三道焊缝。陈鹏团队全程做好监督和质量检验,确保管件质量合格。
“最难的还是在大修期间实施改造。”陈鹏说。
时间紧、任务重在他这里不是简单的一句话,而是一项项施工任务安排、一次次作业协调、一天天的现场管理……
高压换热项目改造区域是全厂改造作业项目数最多、作业量最大的区域之一,最繁忙的时候,现场有4台吊车同时作业,周围还有各种车辆在执行运输任务。
只要一施工,陈鹏和同事们的神经就开始高度紧张,他们就像是一个个飞旋的陀螺,不停前往各处查看,确保万无一失。为保证工期,即使夜间也要协调施工,一天下来,大家的运动步数都达到3万多步,浑身酸痛自不待言。
当年7月,改造项目按照大修进度安排顺利完成,紧跟着就是装置开工。氮气气密试验、氢气气密试验……随着一个个开工环节顺利推进,直到最后装置正常开工,陈鹏才松了一口气。
改造效果怎么样呢?
装置运行数据显示,项目改造至今,装置加工量稳定在115t/h左右,负荷率达到最大设计弹性负荷110%,较改造前提升40%以上;反应进料加热炉加热温度降低至700℃以下,预计年节约燃料气量超300万立方米,折算节约燃料气费用940余万元。
“这是这次大检修期间,成效最好的检修项目之一。”克石化公司领导给予了高压换热改造项目高度评价。
陈鹏和团队成员们并没有满足于此次改造的成功。现在,他们每个月都在使用流程模拟系统建数据模型、做数据分析、写评估报告。“如今,有了理论、数据、工具的支撑,我们基层车间有了更大能力和空间去提升装置生产能力和安全运行水平。”陈鹏说。
因地制宜发展新质生产力,向创新要效益,正成为克石化员工创造更大奇迹的信心所在、底气所在、力量所在。