具有我国自主知识产权的“催化裂化干气制乙苯”技术，是大连化物所、抚顺石化公司和洛阳石化公司设计院联合开发成功并实现工业生产的项目，该技术从小试、中试到工业化生产，从第一代技术发展到第五代技术，科研、企业和设计单位紧密结合，发挥各自优势，缩短了技术从研发到工业应用的进程，使科技成果迅速转化为生产力，这一技术开发过程中体现的产学研三结合，后来被称为“干气模式”。干气制乙苯系列技术共获中国、美国、欧洲、日本等国家和地区授权专利36件，并获得国家技术发明二等奖（1997年度）、中国科学院科技进步一等奖（1991年度）、首届辽宁省科技成果转化一等奖（2006年度）等十几项奖励，提高了我国石油化工技术在国际上的竞争力与影响力。

一、面向国家需求，进行技术攻关

我国的原油加工过程主要采用催化裂化技术，目前我国催化裂化加工石油超过1.2亿吨/年，副产干气550万吨/年，其中含有乙烯资源近100万吨/年，此外干气中还有H2、CH4/C2H6/C3H6、COx、H2O和H2S等多种组分。由于先前没有适合的技术将干气中乙烯转化成化工产品，宝贵的资源一直当燃料烧掉了，在造成资源浪费的同时还产生的大量的CO2。

1985年，我所主管催化片的李文钊副所长带队到抚顺石化公司考察，依据中国石化总公司“综合利用炼厂气资源”的意见，经过与抚顺石化公司金国干总工程师等技术人员讨论，提出催化裂化干气不经精制直接制乙苯技术路线。之所以提出此路线，首先是有别于国外已有的技术，更主要是考虑到当时我国苯乙烯生产主要用纯乙烯与苯生产乙苯进而脱氢的技术路线，而乙苯脱氢技术已经非常成熟。可以说，提出催化裂化干气制乙苯的课题是从国家经济建设的需求出发，解决制约石油化工行业发展的关键技术难题。2006年我国苯乙烯需求量已达426.7万吨，其中进口量为234.3万吨，至2008年3月已建和在建的干气制乙苯工业装置生产能力达124万吨/年，可将石化行业产生的催化裂化干气中所含近100万吨/年乙烯资源的35%左右得到优化利用，可以节约生产乙烯用石脑油110万吨/年，折算为原油达550万吨/年，并减少因干气中乙烯燃烧产生的CO2排放，进一步体现了“面向国家需求，开展具有战略性和前瞻性研究”的重要性。

1986年9月，大连化物所、抚顺石油二厂与中国石化总公司签订了“催化裂化干气制取乙苯的研究”技术开发合同，我所负责催化剂研制和小试试验（王清遐），抚顺石油二厂负责工艺开发（张淑蓉）。由于该课题的研发要求技术起点高，具有很大的难度和风险，所以当时仅作为一个试探性课题给予了资助。

在稀乙烯与苯烷基化制乙苯方面，当时国外采用与纯乙烯和苯制乙苯相似的技术，将干气经脱水、脱硫处理后，利用深冷分离除去丙烯，然后与苯进行烷基化反应生产乙苯。如果模仿国外技术，自然降低研发风险，但干气预精制部分的投资高，占整个装置投资的60%。当时我所在分子筛合成与应用领域已有较深厚的学科积累和优势，在Y、ZSM-5、SAPO-34等分子筛的合成及其在烃类催化转化的研究方面取得许多进展。王清遐、张淑蓉等科研人员通过仔细分析论证，大胆采用催化裂化干气不经精制直接进行烷基化的技术路线。这条路线难度非常大：一方面由于原料气中有水和硫化氢等杂质，这就要求所开发的催化剂在具备高活性的同时，还要具备很好的抗硫化氢等杂质性能和强的水热稳定性，因此研制新型催化剂成为该技术的核心；另一方面，干气中含有0.5-2.0%的丙烯不可避免地生成丙苯，而只有生产出的乙苯纯度达到99.6%以上才能满足乙苯脱氢生产苯乙烯的要求，因此要开发相应的分离工艺流程是该技术的关键。

在深入研究ZSM-5和ZSM-11分子筛晶化机理、晶化动力学及模板剂作用机理基础上，采用廉价的已二胺为模板剂，首次合成出新型稀土-ZSM-5/ZSM-11共结晶分子筛，由于ZSM-5/ZSM-11共结晶分子筛中ZSM-5和ZSM-11的协同作用，显著增强了分子筛的酸性、水热稳定性及耐杂质性能。以此为突破口，通过催化剂优化制备，开发出水热稳定性好、耐H2S等杂质能力强的干气中乙烯与苯烷基化催化剂，1987年成功地完成了催化裂化干气不经精制直接制乙苯技术小试，并于当年10月通过中石化与中国科学院组织的成果鉴定，取得了具有国际先进水平的成果。

在完成小试试验后，面临着干气制乙苯技术放大过程中的“利益”和“风险”问题，大连化物所以“推动发展，扩大规模，利益共享，风险同担”的思路，坚持走产学研相结合的道路。1987年10月，大连化物所与抚顺石油二厂承担了中国石化总公司重点科研开发项目“500吨/年催化裂化干气制乙苯催化剂及工艺开发”，同年11月“催化裂化干气制乙苯的研究”得到了中国科学院重大科研项目的支持，加速了该技术的中试放大试验进程。在王清遐、贺忠民（抚顺石化公司）、张淑蓉（抚顺石油二厂）等全体工作人员的共同努力下，于1990年顺利完成了1000吨/年中试试验，并于当年12月进行了中试成果鉴定，为该技术的工业化试验奠定了基础。1991年催化裂化干气与苯烃化制乙苯技术(中试)获得了中国科学院科技进步一等奖。

中试试验完成后，中国石化总公司迅速做出反应，将催化裂化干气制乙苯技术3 万吨/年的工业化试验列为中石化“八五”重点科技攻关“十条龙”之一。大连化物所和抚顺石油二厂联合洛阳石化公司设计院共同参与工程设计与开发，形成了科研、设计和生产单位紧密结合的联合开发体，加速该技术的工业化进程。

1992年在抚顺催化剂厂成功实现干气中乙烯与苯烷基化生产乙苯催化剂的放大生产，1993年，由中国石化总公司投资 4700 万元、洛阳石化公司设计院董世达等负责设计、抚顺石油二厂3 万吨／年的干气制乙苯工业化试验装置建成并实现一次投产成功，生产出纯度 99.6％的乙苯，达到当时的世界先进水平。所开发的干气制乙苯新技术，干气无需精制，不用增压直接与苯进行反应；开发了两级多段固定床反应器和冷干气分段进料工艺；同时开发了配套的尾气吸收新工艺及产品分离新流程。催化裂化干气制乙苯成套技术为干气的综合利用及乙苯生产开辟了一条新的技术路线，该技术于1994年通过中石化和中科院组织的技术鉴定，鉴定认为达到当时世界先进水平，于1996年获得中国石化总公司科技进步一等奖，1997年获得国家技术发明二等奖，1998年被列为第三世界科学院具有创新性成果。所开发的分子筛、催化剂及干气制乙苯新工艺，获得中国、美国、欧洲、澳大利亚、日本等国家和地区的20余件授权专利（表1）。

二 迎接国际挑战，勇于技术创新

催化裂化干气制乙苯第一代技术工业化后，立即引起美国ABB Lummus等公司的重视和合作兴趣，并积极参与该技术的国际化推广。但是，在不到2年的时间内，第一代干气制乙苯技术就落后了，Lummus公司的态度也慢慢消极。同时，国外UOP、CD Tech等公司也相继开发出用纯乙烯生产乙苯的新的工业化技术。面对对手的发展，摆在科研人员面前的只有一条路：要想保持催化裂化干气制乙苯的技术优势，就要不断地进行技术创新。

为了提高竞争力，科研人员把降低二甲苯杂质的含量和生产能耗及提高催化剂性能和工艺水平作为新一代技术的突破点，1995年，大连化物所与抚顺石油二厂承担了中国石化公司干气制乙苯第二代技术“500吨/年催化裂化干气制乙苯催化剂的开发”项目，经过催化剂及工艺改进，开发出催化裂化干气中乙烯与苯的气相烃化反应和多乙苯与苯的气相反烃化反应分开的第二代技术，并分别于1996年和1999年在大庆林源炼油厂3万吨/年和大连石化公司10万吨/年干气制乙苯装置上成功投产，延长了催化剂使用寿命，使产物中二甲苯含量由3000ppm降到2000ppm，满足了通用聚苯乙烯的质量要求。

针对干气制乙苯前两代技术中反应温度较高、催化剂单程寿命短、产品中二甲苯含量较高的不足之处，徐龙伢、王清遐等研究人员在认真分析国内外技术发展和市场需求的基础上，提出开发催化裂化干气制乙苯气相烃化与液相反烃化优化组合的第三代新技术。

1997年，我所与抚顺石化公司石油二厂承担了中国石化总公司干气制乙苯第三代技术“液相法多乙苯与苯反烃化制乙苯催化剂”项目，在深入研究β 分子筛晶化机理、晶化动力学及优化合成条件的基础上，成功合成出高比表面、高结晶度、SiO2/Al2O3 摩尔比为25～60 的超细晶粒β 分子筛，以此为突破口，经过β 分子筛特殊的改性来调节其酸量及酸性分布，制备出低温下高活性的多乙苯与苯液相反烃化制乙苯催化剂，并于1998年在抚顺石油二厂完成了中试试验，使多乙苯与苯液相反烃化制乙苯反应温度由先前430℃降至230-260℃，多乙苯转化率由50%提高到70%(达热力学平衡转化率)，产品中二甲苯含量降至1000ppm左右，反烃化催化剂单程寿命从5个月延长的2年以上，降低乙苯生产能耗和成本，并为工业化装置工艺包的设计提供了重要基础数据。与此同时，改进了烃化催化剂的制备工艺，提高了乙烯与苯烃化催化剂的活性，使烃化反应温度由380℃降低至320℃，烃化催化剂单程寿命从5个月延长至1年左右，进一步降低烃化过程中的生产能耗和成本。

1999年，在抚顺催化剂厂成功实现了液相反烃化催化剂的放大生产，2001年上半年，由洛阳石化公司设计院李建保负责设计的3万吨/年第三代技术工业化试验装置在抚顺石油二厂开工，在徐龙伢、张淑蓉、贺忠民等工作人员的共同努力下克服种种困难成功完成工业化试验,并于2001年8月通过中国科学院沈阳分院组织的成果鉴定，专家认为该技术达到国际领先水平。2002年，抚顺石化公司决定将3万吨/年干气制乙苯装置扩建为6万吨/年，由抚顺石化公司郭奇负责工业装置改造，抚顺设计院曾蓬、杜喜研负责装置设计。2003年9月，抚顺石化分公司6万吨/年干气制乙苯第三代技术工业装置成功投产，装置烃化反应乙烯转化率99.9%,反烃化反应多乙苯转化率>70%，乙苯选择性>99.5%，催化剂性能和工艺各项指标均优于合同要求。并拥有自主知识产权(表1)，为干气制乙苯第三代技术的进一步推广奠定了基础。

表1 干气制乙苯系列技术主要授权/申请专利目录

三. 理顺经营关系，加速成果转化

起先，联合开发体责成抚顺石化公司为干气制乙苯技术推广的牵头单位。由于抚顺石化公司生产任务繁重，无睱顾及该技术的推广，组织措施不到位，加上个别同志持不同意见，在2000至2003年长达4年的时间内，仅在抚顺石化公司推广了一套装置，该技术的推广陷入了低谷。

大连化物所具有较强的创新意识和研发力量，一直引领和推动着整个干气制乙苯技术的研发进程，为抓住国内苯乙烯市场供不应求和国际石油价格不断上涨及国内石油资源相对匮乏的机遇，面对该技术推广中遇到的困境，2003年下半年，项目负责人徐龙伢就干气制乙苯技术推广与合作单位进行了多次协商，针对推广中存在的诸多问题逐一落实，经过艰苦的谈判，2003年12月，合作各方达成了共识并签定了技术推广协议。进一步明确了各方的责任与权利，规范了利益分配机制，明确大连化物所为干气制乙苯技术推广牵头单位，徐龙伢具体负责干气制乙苯技术的开发和推广，从而改变了该技术推广应用的被动局面。2004年到2005年，干气制乙苯气相烃化与液相反烃化组合的第三代技术相继转让给锦西炼化总厂、锦州石化公司、海南实华嘉盛公司、华北石油管理局、大庆林源炼油厂等单位，工业装置已建成并相继投产。

2005年7月，经中国科学院批准，依托大连化物所，按照现代企业制度建立了大连贝斯特干气乙苯化学有限公司，专门从事干气制乙苯技术催化剂生产、销售及售后服务工作，与大连化物所、抚顺石化公司、设计单位形成了干气制乙苯技术科研-生产-设计-技术服务-推广一条龙。 2006～2007年该技术又相继转让给大庆中蓝石化、吉林松原石化等7家企业，大连贝斯特干气乙苯化学公司因此于2006、2007年连续两年获得大连化物所产业发展贡献奖。截至2008年初，在国内开工建设和投产的工业装置共15套，总规模达到124万吨/年乙苯的生产能力（表2），实现投资总额达70亿元。

干气制乙苯技术的推广，产生了显著的经济效益和社会效益：①至2008年初，已获得技术转让费6690万元，催化剂销售收入约2亿元；②已累计实现乙苯销售收入达65亿元，新增利税超过15亿元；以目前市场价格计算，干气制乙苯工业装置全部投产后年产值可达到120亿元，利税超过30亿元，③当15套工业装置投产后，可将石化行业副产干气中的所含约100万吨/年乙烯资源的利用率提高到35%，可节约生产乙烯用的石脑油110万吨/年，折算为原油约550万吨/年，减排因干气中乙烯燃烧产生的CO2超过90万吨/年。干气制乙苯第三代技术获得2006年第一届辽宁省科技成果转化一等奖、2006年中国优秀专利奖、2005年大连市专利金奖、2002年辽宁省技术发明二等奖等奖项，项目负责人徐龙伢获得2005年度中国科学院与省市、企业合作先进个人一等奖。

表2 干气制乙苯系列技术应用单位目录

四.干气制乙苯技术持续发展

1997年开始，徐龙伢领导的课题组与抚顺石油二厂研究所合作，承担了中国石化总公司(1999年由中国石油天然气公司接手管理)“催化裂化干气与苯液相烃化制乙苯”项目，开发出适于液相中烃化反应的Beta和Y分子筛催化剂，于1999年完成催化蒸馏制乙苯第四代技术小试试验，2000年在抚顺石油二厂完成中试试验，乙苯产品中二甲苯含量由1000ppm降到200ppm，大幅度提高了产品质量。该技术于2001年8月通过中国科学院沈阳分院组织的成果鉴定，相应催化剂及工艺发明专利已获授权（表1），并获得2003年度辽宁省技术发明二等奖。

2004年起，大连化物所又开发了更具创新性和经济性的干气制乙苯变相催化分离第五代技术，研发出新型小晶粒Y分子筛催化剂及相应工艺，使烃化反应温度由380℃降低至180℃，并实现了烃化过程与反烃化过程的有机统一，降低过程能耗与投资，而且产品中二甲苯含量由1000ppm降至100ppm以下，满足生产食品级产品要求。2006年5月该技术通过辽宁省科技厅与中国科学院沈阳分院组织的成果鉴定，专家认为大连化物所开发的干气制乙苯变相催化分离第五代技术达国际领先水平，所开发的新型催化剂及新工艺过程已申请中国专利（表1）。2006年6月，大连化物所、抚顺石化公司及抚顺设计院合作，承担了中国石油天然气公司干气制乙苯第五代技术工程开发项目，2007年已完成20吨/年第五代技术中试试验，目前正进行催化剂放大制备及工业侧线试验，其开发成功后将进一步促进干气制乙苯系列技术的进步和应用。

目前随着干气制乙苯系列技术的推广，国内石化行业副产干气中所含近100万吨/年乙烯资源利用率已达到35%，也就是说，石化行业副产干气中仍有60万吨/年乙烯资源未得到有效利用，干气制乙苯技术推广仍有非常大的空间，目前，天津、延安、吉林、南京、青岛等多家石化企业拟采用干气制乙苯技术，其技术许可合同正在洽谈和签定中。