服務(wù)國家戰略 勇?lián)鷷r(shí)代使命

他長(cháng)期從事石油煉制加氫工藝研究、反應動(dòng)力學(xué)模型構建、清潔燃料生產(chǎn)技術(shù)開(kāi)發(fā)及重油高效轉化技術(shù)攻關(guān)。

他創(chuàng )立的“烴類(lèi)分子結構導向轉化”理論，推動(dòng)中國加氫技術(shù)實(shí)現從追趕到并跑再到領(lǐng)跑的歷史性跨越。

他獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎3項(2項排名第1、1項排名第2)，獲中國專(zhuān)利金獎1項和優(yōu)秀獎3項、省部級科技獎一等獎10項(均排名1)、獲國內外授權發(fā)明專(zhuān)利136件、在國內外核心期刊發(fā)表論文91篇(含通訊作者)、出版專(zhuān)著(zhù)5部。

他獲全國優(yōu)秀科技工作者、何梁何利產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新獎、中華國際科學(xué)交流基金會(huì )杰出工程師獎、中國化學(xué)會(huì )化學(xué)貢獻獎等榮譽(yù)，2024年，他獲首屆“國家卓越工程師”稱(chēng)號。

他就是我國石化科技領(lǐng)軍人物、煉油加氫技術(shù)專(zhuān)家方向晨。

他的主要學(xué)術(shù)貢獻是創(chuàng )建“烴類(lèi)分子結構導向轉化”加氫技術(shù)創(chuàng )新體系。創(chuàng )新成果如下：

根據烴類(lèi)分子結構特點(diǎn)發(fā)明新反應路徑，導向性促進(jìn)柴油高質(zhì)量升級

柴油是國民經(jīng)濟發(fā)展的主要運輸燃料，但限制我國柴油生產(chǎn)和應用的主要問(wèn)題是柴油十六烷值低和硫含量高。

MCI劣質(zhì)柴油改質(zhì)技術(shù)。我國柴油中催化柴油占比高達三分之一，其稠環(huán)芳烴含量高、十六烷值低將降低發(fā)動(dòng)機效率、增加顆粒物排放，影響其作為柴油資源。傳統加氫精制路徑，將芳烴轉化為環(huán)烷烴，但改善十六烷值的幅度非常有限;加氫裂化路徑，則將芳烴轉化為石腦油，氫耗大、投資高。分析烴類(lèi)結構組成對十六烷值的影響，發(fā)現帶長(cháng)側鏈的單環(huán)芳烴十六烷值較高，創(chuàng )新提出稠環(huán)芳烴“開(kāi)環(huán)而不斷鏈”，生成長(cháng)側鏈單環(huán)芳烴的反應路徑，可以經(jīng)濟有效提高催化柴油十六烷值，發(fā)現了加氫裂化催化劑在適度氮中毒條件下可以實(shí)現這一反應的調控開(kāi)關(guān)，創(chuàng )制了高氮條件下穩定的催化材料，發(fā)明了MCI—劣質(zhì)柴油加氫改質(zhì)技術(shù)。其兼具傳統兩種反應路徑的優(yōu)點(diǎn)，又克服了各自的不足，成為引領(lǐng)了國內外的實(shí)用技術(shù)，相繼在國內20余套裝置使用，獲2001年國家發(fā)明二等獎(第一完成人)。

烷基轉移柴油超深度加氫脫硫技術(shù)。柴油超深度加氫脫硫是國家污染防治攻堅戰的重要任務(wù)，其難點(diǎn)是脫除含空間位阻效應的4，6-二甲基二苯并噻吩類(lèi)硫化物。國內外主要采用加氫飽和脫硫反應路徑，但存在氫耗高、催化劑穩定性不足等問(wèn)題。他創(chuàng )新提出“烷基轉移脫硫”反應路徑，即將硫化物上有位阻效應的烷基轉移到?jīng)]有位阻效應位置，并指導開(kāi)發(fā)相應催化劑，提高了直接脫硫效率。同時(shí)發(fā)現反應器入口反應溫度低、氫分壓高、硫化氫含量低等特性，適合加氫飽和脫硫反應路徑，反應器出口反應溫度高有利于烷基轉移脫硫路徑、且該路徑對氫分壓和硫化氫敏感度低。因此兩種催化劑級配，能夠充分發(fā)揮兩種脫硫路徑的組合優(yōu)勢。該技術(shù)被BP等多家國際知名公司評為一流，在國內外裝置廣泛應用，國內市場(chǎng)占有率50%左右，每年節省氫氣費用11.4億元/年、碳減排約110萬(wàn)噸。獲2013年國家技術(shù)發(fā)明二等獎(第二完成人)。

應用烴類(lèi)分子結構導向轉化理念，指導加氫裂化技術(shù)持續創(chuàng )新

煉油向化工轉型是實(shí)現“雙碳”目標的重要舉措。加氫裂化高效提供芳烴和烯烴原料越來(lái)越成為煉化企業(yè)“油轉化”的必備手段。他率先提出烴類(lèi)分子結構導向轉化的創(chuàng )新理念。即將加氫裂化原料中的環(huán)狀烴選擇性裂化為單環(huán)環(huán)狀烴(石腦油輕質(zhì)餾分)，鏈狀烴盡可能不發(fā)生裂化反應從而生產(chǎn)高質(zhì)量烯烴原料(加氫尾油)，達到經(jīng)濟高效增產(chǎn)優(yōu)質(zhì)化工原料的目的。

分區強化加氫裂化技術(shù)。根據烴類(lèi)吸附-反應規律，發(fā)明了按反應物在反應器內組成變化情況實(shí)行分區強化反應的方法，提出了不同區域催化劑開(kāi)發(fā)的創(chuàng )新要求，發(fā)明了分子篩再晶化、納米分子篩負載晶化、金屬擬均相負載等創(chuàng )新技術(shù)，解決了加氫裂化生產(chǎn)化工原料時(shí)兩種化工原料的產(chǎn)量與產(chǎn)量、產(chǎn)量與質(zhì)量交互之間存在蹺蹺板效應問(wèn)題，使兩種化工原料的產(chǎn)量和質(zhì)量同時(shí)得到提高。該技術(shù)成為石油石化推薦的加氫裂化升級換代技術(shù)，應用于國內外40多套裝置，年增產(chǎn)化工原料500多萬(wàn)噸。獲2017年國家科技發(fā)明二等獎(第一完成人)。

漸次反應加氫裂化技術(shù)。根據多相催化理論提出大分子烴類(lèi)漸次反應理念，即讓稠環(huán)芳烴大分子在催化劑介孔弱酸中心上預裂解后進(jìn)入微孔深度裂化，鏈狀烴大分子難于在介孔弱酸中心上反應，從而限制了其進(jìn)入微孔反應。與復旦大學(xué)合作創(chuàng )制了梯度孔梯度酸催化材料并實(shí)現工業(yè)應用，這也是介孔分子篩在催化領(lǐng)域的首次工業(yè)應用。獲2020年中國石化前瞻基礎科學(xué)一等獎(第一完成人)。

原始創(chuàng )新開(kāi)發(fā)沸騰床渣油加氫新技術(shù)

原油對外依存度高已成為國家能源安全的隱患，沸騰床渣油加氫技術(shù)能夠將低價(jià)值劣質(zhì)重渣油高效轉化為優(yōu)質(zhì)油品和化工原料，從而緩解該問(wèn)題。

STRONG沸騰床渣油加氫技術(shù)。上世紀60年代，我國就開(kāi)發(fā)了帶三相分離器的自驅沸騰床反應器，這是對國外技術(shù)的顛覆性創(chuàng )新(沒(méi)有高溫高壓循環(huán)泵、不需要控制催化劑料面，可降低投資、提高安全性)。他通過(guò)建立三相分離器微壓平衡控制方法，優(yōu)化改進(jìn)反應器結構，解決了原型技術(shù)操作域小和大尺度渦流問(wèn)題。突破了我國原始創(chuàng )新沸騰床渣油加氫裂化技術(shù)幾十年難于工業(yè)化的工藝工程難題。渣油加氫裂化反應的突出問(wèn)題是隨著(zhù)轉化率提高，油品變輕，渣油中超大分子如膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等溶解能力降低進(jìn)而結焦析出，是限制系統穩定運行的主要矛盾。解決問(wèn)題的關(guān)鍵是讓渣油中超大分子優(yōu)先加氫轉化為中等分子，而易于裂化的組分則不發(fā)生過(guò)度裂化，保持渣油加氫產(chǎn)品穩定。為此通過(guò)催化材料設計和工藝優(yōu)化，使兩個(gè)沸騰床反應器分別采用性能最合適的催化劑實(shí)現分區強化，達到讓超大分子選擇性漸次轉化的目的。與國外技術(shù)相比既提高加氫裂化反應效果，又提高渣油反應體系穩定性。自2020年50萬(wàn)噸/年工業(yè)裝置成功運行后，200萬(wàn)噸/年裝置也已投用正式運行，成為煉油轉型發(fā)展新平臺。

復合床(沸騰床-固定床)渣油加氫技術(shù)。利用新沸騰床技術(shù)優(yōu)勢，結合固定床渣油加氫過(guò)程特點(diǎn)，在國內外首創(chuàng )沸-固復合床渣油加氫處理技術(shù)。該技術(shù)改善了固定床渣油加氫(國內外應用最多)原料適應性低、運行周期短、加氫深度不足等問(wèn)題，成為受行業(yè)廣泛關(guān)注的新技術(shù)。280萬(wàn)噸/年工業(yè)示范裝置已開(kāi)工運行，并被列入中石化“十條龍”科技攻關(guān)計劃。

方向晨在工作中始終把國家需求放在首位，淡泊名利、甘于奉獻;在科研上始終把找不同、求路徑作為目標，敢為人先、勇于創(chuàng )新。他敏于把握產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向、勤于學(xué)習新技術(shù)并善于將之應用與解決實(shí)際技術(shù)問(wèn)題，他的戰略眼光與改革實(shí)踐，不僅書(shū)寫(xiě)了科研人生的輝煌篇章，更在國家構建現代化產(chǎn)業(yè)體系的宏大敘事中，樹(shù)立了科研工作者服務(wù)國家戰略、勇?lián)鷷r(shí)代使命的典范。

【個(gè)人簡(jiǎn)介】

方向晨，現任中國化工學(xué)會(huì )副理事長(cháng)兼秘書(shū)長(cháng)。曾任中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院院長(cháng)、大連石油化工研究院院長(cháng)。方向晨同志長(cháng)期從事石油清潔煉制領(lǐng)域應用基礎研究和工程實(shí)踐，在高硫原油加工、低成本汽柴油質(zhì)量升級及劣質(zhì)渣油深加工、煉廠(chǎng)環(huán)境工程等方面主持開(kāi)發(fā)了多項具有引領(lǐng)性意義的煉油加氫及環(huán)保新技術(shù)，為我國加氫技術(shù)跨入國際領(lǐng)先行列、石化企業(yè)高標準環(huán)保排放做出重要貢獻。曾獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎3項(2項排名第1、1項排名第2)、中國專(zhuān)利金獎1項和優(yōu)秀獎3項、省部級一等獎10項(均排名第1)。作為第一發(fā)明人獲國內外授權專(zhuān)利82件(國外19件)。在國內外核心期刊發(fā)表論文91篇(含通訊作者)，主編加氫和石化環(huán)境保護方面的專(zhuān)著(zhù)5部。曾獲2024年首屆國家卓越工程師、全國優(yōu)秀科技工作者、遼寧省“興遼英才計劃”杰出人才、遼寧省優(yōu)秀科技創(chuàng )新帶頭人、遼寧省優(yōu)秀專(zhuān)家、遼寧省百千萬(wàn)人才工程百層次人選、中國石化有突出貢獻的科技專(zhuān)家、享受?chē)鴦?wù)院政府特殊津貼，獲2014年何梁何利科學(xué)與技術(shù)創(chuàng )新獎、中國化學(xué)會(huì )2012年度化學(xué)貢獻獎等榮譽(yù)，2018年當選中國化工學(xué)會(huì )會(huì )士。