炼油化学剂的研制与应用：探索陆婉珍的传奇人生

炼油化学剂是指在石油化工工艺过程中所使用的化学药剂，包括破乳剂、防垢剂、消泡剂、金属钝化剂、水处理剂、缓蚀剂等十几种类型，上千个品种。国外的大型石油公司都将炼油化学剂如同炼油工艺、催化剂、添加剂和油品等一样，看做石油加工中的一个重要组成部分。在很多情况下，采用炼厂化学剂可以解决石油加工过程中遇到的诸如设备结垢与腐蚀、催化剂中毒等一系列问题，其经济效益常常是十分明显的，获得的效益包括缩短设备的检修周期、减少装置中部件的更换、降低能耗，并能在一定程度上改善产品的质量。

20世纪80年代后期，随着我国炼油能力的不断提高，所加工原油的状况发生了较大改变，炼油装置出现了许多新的技术问题。为保证炼油装置“安、稳、长、满、优”运行生产，需要在多个技术层面上努力，其中采用炼厂化学剂解决某些问题成为了一个重要途径，当时的炼油工业发展水平也已经需要把我国的炼厂化学剂尽快发展起来。中石化总公司领导十分重视这项工作的开展，多次做出指示，希望石油化工科学研究院能够开展这项研发工作，由时任总工程师的陆婉珍负责进行必要的调研和准备工作，以尽快为提高我国的炼油能力作出贡献。

图8－25　1992年陆婉珍撰写的研究报告《采用化学药剂，延长石化装置运转周期》的封面及首页^[39]

由于国外在炼油厂化学剂方面已有几十年的历史，进行过系统的研究并有许多应用经验，因此值得借鉴和参考。在当时改革开放的形势下，陆婉珍提出把这项工作的基点放得高一点、快一点，首先引进国外的先进技术。针对某些炼油厂急需的问题，例如扬子石化重整预加氢装置严重酸腐蚀、燕山蒸汽裂解装置的分馏塔快速结垢问题，以及进口原油的硫化氢腐蚀问题等，购买一部分国外知名炼油化学品公司的药剂，在进行使用服务的过程中，掌握国外先进技术，然后再采用多种合作方式实现国产化发展自己的炼油化学剂。

这之后，陆婉珍开始涉足主持研发炼油厂化学剂，并把成果转化为产品，再继而成为商品进入炼油厂的工作。这对于她来说是十分陌生的，需要对每个环节一项一项去熟悉，对遇到的困难一件一件去克服。为此她花了很大精力，付出了非凡辛苦，也体验到了创业的艰辛和市场的无情。在陆婉珍与同事们的共同努力下，石油化工科学研究院研制出了多种类型的炼油化学剂，其中金属钝化剂和水处理剂是两项标志性的成果，性能指标全部达到当时国际先进水平，并在我国炼油厂得到了成功应用。

组织金属钝化剂的研制

在我国，催化裂化是原油二次加工中最重要的装置。1985年，我国催化裂化装置加工能力约占原油加工能力的四分之一，它提供了我国商品汽油总量的66%，柴油总量的28%，液化气总量的90%以上。早期的催化裂化原油只限于减压馏分油，沥青质和金属含量都相对较低。20世纪80年代初以来，由于对轻质油品需求量的不断增加以及原油价格的提高，我国炼油厂大力发展掺炼或全炼重油和渣油的流化催化裂化技术，以拓宽催化裂化原料油来源，最大限度地提高经济效益。

如果渣油或重油中镍、钒、铁、铜等金属含量明显偏高，会对催化裂化催化剂造成严重的污染，从而增加催化剂损耗，影响企业的经济效益。其中影响最大的是镍和钒，它们在原油中以有机螯合物形式存在，多数进入常、减压渣油等重质馏分油。由于我国原油中镍含量高于钒含量，因此，镍对催化裂化催化剂的影响尤为严重。它沉积在催化剂上，导致催化剂裂化活性下降，汽油收率降低，干气中氢气产量上升，积炭量增加。因此，发展重油催化裂化技术的关键之一就是抑制镍和钒对催化剂的污染。

解决催化裂化催化剂重金属污染的技术有多种，例如采用抗重金属污染的催化剂或固体金属捕集剂等，但使用金属钝化剂是当时解决重金属污染问题最简便、经济而有效的技术手段。金属钝化剂利用某些金属（如锑、铋、锡等）的有机或无机化合物，多以液态的形式随原料注入催化裂化装置中，与催化剂上沉积的有害金属（如镍、钒等）发生作用，从而抑制上述金属对催化剂的污染。

1976年初，国外油气杂志首次报道了锑型金属钝化剂在催化裂化装置中的应用信息。根据这一信息，石油化工科学研究院相关工艺研究室在分析研究室的配合下，借鉴以前合成润滑油添加剂的经验，于1980年左右合成出我国第一代催化裂化金属钝化剂，并进行了工业试验，收到了良好的应用效果。1985年，陆婉珍任金属钝化剂攻关矩阵组负责人，开始组织研制新型的金属钝化剂。这是一支由多个专业组成的技术团队，包括分析、合成、评定、中试和工业试验等。陆婉珍负责整个项目的组织协调工作。研制、评定、工业生产、质量控制、推广应用和售后服务中的每个环节都不能有丝毫的懈怠^[40]。

分析研究室的杨翠定等人首先从剖析国外先进的金属钝化剂入手，通过红外、拉曼、质谱、核磁和色谱等综合分析技术，配合元素分析推导出了有效成分的化学结构。在此基础上进行了钝化机理的研究，合成了具有这种化学结构的化学剂，通过实验室的评价证明了其高效性。然后，基于钝化机理，他们对多种有机金属钝化剂和金属氧化物进行筛选，评选出了最有效的一种含锑的化学组成结构，同时研究开发出了一条先进的一步法化学合成路线。与国外同类产品相比，不仅合成反应所需的温度低，而且不需要过滤，产品清澈透明，也不需要添加额外的助剂，环境污染明显减少。

为了保证合成产品的品质，陆婉珍还指导科研人员利用红外光谱等分析手段建立了一整套质量控制方法和标准。在对该剂进行小试和中试成功之后，在陆婉珍的领导和组织下，在多个炼油厂的催化裂化工业装置上进行了工业应用试验，建立形成了完整的工业使用技术，包括催化剂加入系统、钝化剂加入量的计算方法以及钝化剂的加入时机等关键技术。

1987年至1989年，九江炼油厂和洛阳炼油厂的工业应用试验证明了所研制金属钝化剂的高效性——不仅降低了氢气和焦炭的产率，增加了轻质油品的收率，还提高了催化裂化装置的处理量和转化率。随后，该金属钝化剂在十余个炼油厂得到推广应用，不仅代替了进口剂，而且均取得了明显的应用效果和可观的经济效益。据不完整统计，直接经济效益达几千万元。金属钝化剂技术的开发和应用对促进催化裂化的发展以及提高装置的经济效益做出了很大贡献，并成为重油催化裂化的重要技术之一^[41]。

首任中石化水处理中心主任

确保生产装置长周期运行和实现节水减排是炼化企业急需解决的两大技术问题。生产装置长周期运行不仅可以大幅度减少装置的检修费用，而且可以提高装置的产量，因此，发达国家的炼化装置运行检修周期一般在三年以上。与发达国家的情况不同，20世纪80年代以前，我国炼化装置的运行周期一般都很短，大多数仅为一年，且部分装置还不到一年，使企业的检修费用居高不下，装置产量低。与此同时，作为用水大户的炼化企业，冷却水用量占企业生产用水总量的80%～85%，提高循环冷却水浓缩倍数可以实现大幅度节水和减排。因此，发达国家十分重视循环冷却水处理技术的研发，浓缩倍数一般可以控制在5～6左右，使水耗和排污得以大幅度降低。我国炼化企业的浓缩倍数很低，一般仅为2左右，因而导致企业水耗高、排污多。造成我国炼化企业生产装置运行周期短、水耗高、排污量大的主要原因之一是循环冷却水处理效果不好，技术水平低。为保证生产装置的周期运行，降低循环水系统水耗和排污，在20世纪80年代中后期，中国石化总公司每年花费大量外汇用于引进国外先进的循环冷却水处理技术和购买国外水处理药剂。据不完全统计，中石化每年购买进口水的处理剂近万吨，需花近亿美元。即使如此，每年还不得不更换大量的水冷器、消耗大量的水资源和排放大量的工业污水，造成巨大的经济损失和水资源浪费。

为改变我国水处理技术的落后局面、延长生产装置的运行周期、降低循环冷却水系统的水耗和排污，大病初愈的陆婉珍从1987年开始以石油化工科学研究院分析研究室的一个题目组（当时的代号为104组）人员为基础组建水处理技术研发队伍，并带领他们进入这一崭新的技术领域，从循环冷却水处理技术入手，开展循环冷却水处理技术中的核心技术——缓蚀剂、阻垢剂和杀菌剂的研制。由于石油化工科学研究院此前在这一技术领域未开展过任何工作，因此没有任何工作条件。没有实验室，陆婉珍就一趟又一趟地找科研领导部门，直到找到几间房子改造为实验室为止。项目要启动，经费发生困难，陆婉珍找计划和科研部门及有关领导，甚至多次到中国石化总部寻求解决，争取总部的支持。实验室需要特殊的仪器，在申请购买的同时，为尽快开展工作，陆婉珍就跑到其他单位去借。在陆婉珍的精细组织和协调下，这个团队很快就具备了研发工作条件^[42]。

首先，陆婉珍带领吴文辉和祁鲁梁等人对上海金山石化、燕山石化、洛阳石化等企业的循环冷却水处理情况进行详细的现场调研，选择存在问题最大的高硬度和高碱度水质以及当时引进的最先进，也是使用量最大的水处理剂 S-113为攻关对象，开展技术攻关。凭借雄厚的分析测试手段和化学合成的功底，经过5个月的大量分析和剖析工作，成功确定了复合水处理剂 S-113的全部组成和结构。在此基础上，立即开展构成该配方的两个核心组分——多元羧酸共聚物和有机膦酸盐的研制，同时进行复合配方筛选。1988年6月，率先在国内研制出与复合水处理剂 S-113组成相似的国产复合水处理剂 RP-51。经多项性能全面评价试验，几个主要技术指标均达到中国石化总公司要求的“很好级”，完全适合高硬度、高碱度水质处理，处理效果达到国外同类药剂的水平。(www.chuimin.cn)

图8－26　陆婉珍指导张青等科研人员工作

1988年，根据中国石化总公司的安排，RP-51首先在中国石化洛阳炼油厂气分装置循环水系统进行工业化应用试验，在连续6个月的运行过程中，处理效果优异，现场监测换热器管的平均腐蚀速度为每年0．012毫米，实测的生产装置水冷器水侧的结垢速度为每年0．0103毫米，大大低于国外大公司提出的腐蚀速率每年0．10毫米的目标，可以确保生产装置水侧连续运行3年。该装置全部34台换热器拆检，金属表面光滑清晰，情况良好，不需要清洗即可投入使用，每年可节省115万元人民币。工业化试验成功后，在宁夏化工厂进行替代进口的 S-113工业化试验。现场运行结果也表明，RP-51产品性能和处理效果达到或超过国外同类药剂水平，成功替代了进口的日本栗田公司的 S-113，每年可为该厂节省35万美元外汇和100万元人民币^[43]。

为保证国产化 RP-51生产和质量，陆婉珍建议与专业的水处理剂生产厂采取合作的方式进行生产，石油化工科学研究院主要负责解决生产中的技术问题及最终产品的质量检验，保证出厂产品质量的合格率。陆婉珍指导科研人员从原材料、中间产品、成品等环节入手，建立了四级质量控制程序，最终检验合格后方可出厂供货。仅1989年和1990年两年，就生产了近300吨优质的 RP-51，并迅速推广到大庆石化总厂、哈尔滨炼油厂、齐鲁石化等石化企业应用，不但较好解决了企业使用高硬度、高碱度水质带来的设备结垢和腐蚀问题，保证了生产装置的高效运行，而且在药剂生产企业获得了250万元的经济效益。

为加速石化企业工业水处理剂国产化，提高工业水处理技术水平，为炼化装置安、稳、长、满、优运行提供技术支撑，1989年9月，中国石化总公司决定在石油化工科学研究院成立中国石油化工总公司水处理技术服务中心，由时任总工程师的陆婉珍兼任该中心主任。中石化要求该技术服务中心在新技术研发、现场技术服务、水处理技术交流和新型水处理药剂性能评定等四个方面开展科研工作。随即，陆婉珍组建了一个由9人组成的水处理技术服务中心，其中有4名高级工程师和3名工程师，可以算得上精兵强将。

图8－27　RP-51水处理剂的商标

图8－28　RP-51水处理剂研制报告

在她的不懈努力下，该中心加强了试验条件建设，购置了动态模拟装置、水质测定仪、在线腐蚀监测仪等必要的设备，建成了当时国内一流的研究实验室，形成了从剖析、合成、生产和现场技术服务等环节紧密结合的一条龙机制，迅速形成了力量比较集中、技术配套、设备先进的水处理专业化研究和应用中心。

图8－29　1996年陆婉珍与李本高讨论工作

在这个平台上，陆婉珍指导李本高、张青、叶飞宁、王征、马欣等青年科技人员相继开发出新型阻垢分散剂 RP-32和 RP-33、新型阻垢剂 RP-85、新型缓蚀剂 RP-88、新型复合水处理剂 RP-92、RP-93和 RP-98等系列水处理剂，以适应不同水质的要求，特别是率先解决了低硬度、低碱度、强腐蚀性水质直接使用对设备的腐蚀问题，逐步形成了自己的“拳头”产品。从石化企业水质的实际情况出发，针对当时石化企业普遍存在的生物黏泥和菌藻危害问题，该团队研制开发出了高效生物黏泥剥离清洗剂 RP-71、有机溴杀生剂 RP-73和复合非氧化性杀生剂 RP-74，进一步拓宽了水处理剂的服务面。这些产品都进行了中试评定试验和工业放大生产，并在实际应用中取得了较理想的效果，性能达到或超过国外同类药剂的水平，逐步解决了我国石化企业循环水的化学处理问题。

陆婉珍十分重视水处理剂的基础研究工作，她指导博士研究生王京利用扫描电镜、微电泳等多种技术手段对阻垢机理进行了研究探讨，例如，对碳酸钙垢进行扫描电镜形貌分析，发现无药剂存在时形成的碳酸钙垢有平滑的晶面和规则的晶型结构，而有药剂存在时，碳酸钙垢界面肿胀，呈不规则的高峰形，这表明有效的阻垢剂必须与水中的钙离子发生很好的螯合作用，使碳酸钙垢的晶格发生畸变。上述这些基础研究的成果为开发新型药剂提供了新的线索和思路。

20世纪90年代后期，这支队伍又独立完成了多项循环冷却水处理技术研究工作，李本高等人针对不同类型的水质特性和生产中循环冷却水系统出现的技术问题开展了自主技术创新，以自行研制的新型缓蚀剂、阻垢剂和杀生剂为核心，开发出了多种技术解决方案，较好解决了不同生产装置使用不同水质的循环冷却水系统腐蚀、结垢和微生物繁殖等技术难题^[44]。循环冷却水系统不但实现了高浓缩倍数运行，一般达到了4～6，而且支撑了生产装置实现了长周期运行，炼化装置普遍实现了“三年一检修”，特别是支撑了茂名石化每年100万吨大型乙烯装置实现79个月超长运行周期，使水处理技术水平跃上了新的台阶，达到了国际领先水平。

在水处理技术的应用过程中，陆婉珍始终把现场技术服务放在十分重要的地位上。她要求技术人员在应用药剂前，必须掌握用户装置的工艺流程以及详细的水质状况，在实验室模拟装置研究的基础上，制订具体的处理实施方案和确定操作参数，并编制可行的操作手册。陆婉珍要求现场技术服务人员在装置开工以及停工进行拆检评估时必须到现场，运行期间不定期到现场，对出现的技术问题及时解决。据不完全统计，1990年共赴现场约达600人次。在陆婉珍的组织和领导下，逐渐形成了一支精干的现场技术服务队伍，他们与用户密切联系，有效解决了企业生产上存在的技术问题，深受企业的好评。

此外，陆婉珍还十分重视提高企业水处理技术队伍的素质，多次召开用药座谈会和水处理技术研讨会，对企业的技术队伍进行培训，受到企业的普遍欢迎。为广泛交流国内外石化工业水处理技术、应用经验及技术信息，进一步提高石化工业水处理技术和管理水平，陆婉珍建议创办内部通讯刊物。1993年10月，第一期《石化工业水技术简讯》出版，1995年更名为学术刊物《石化工业水处理技术》。陆婉珍长期担任该刊物的主编。该刊物除了宣传中石化系统石化工业水技术领域的方针政策，还有研究报告、技术改造、管理经验、分析测试、新产品介绍和动态简讯等栏目。由于内容新颖、涉及面宽、技术信息丰富，该刊很快成为石化领域水处理技术的重要传播媒介。1999年，随着国内外水处理技术的不断发展，为使工业水处理技术的信息传递工作向高层次迈进，《石化工业水处理技术》停刊，随后以《工业水处理技术》系列丛书的形式由中国石化出版社正式出版发行，先后出版了四册《工业水处理技术》。

在领导水处理中心进行技术研发和技术服务的同时，陆婉珍还特别重视对水处理中心年轻科技人员的培养，不但严格要求，而且热心帮助。她对年轻科技人员编写的报告和论文进行反复修改，直到思路清晰、表达准确、书写规范为止。当年轻科研人员在科研工作中遇到技术难题时，她总是热心帮助，由浅入深地分析、找问题，并鼓励他们攻关克难。正是由于陆婉珍等老一辈科学家传、帮、带的影响，水处理中心年轻科研人的科研能力和创新能力得到迅速提高，形成了一支事业心强、能打硬仗的具有较高水平的科研创新队伍，先后负责完成了中国石化两个“十条龙”重大技术攻关项目和30余项重点科技攻关项目，在水处理技术领域研发出循环冷却水处理和污水适度处理回用等系列领先的创新技术，并先后推广到90余套循环冷却水系统应用，使炼化装置运行周期普遍延长到“三年一检修”，实现了节水减排，并使部分装置加工吨原油取水和排污分别降低到0．36吨和0．07吨，优于国际先进水平的0．5吨和0．2吨，为炼化装置实现长周期运行和降低原油加工取水和排污等方面达到国际先进水平作出了突出贡献，还先后申请（授权）了国内外发明专利110余件，获得省部级科技进步一、二、三等奖15项。这支队伍已成为中国石化水处理技术领域的中坚力量，并在国内处于领先地位。

图8－30　陆婉珍主编的水处理技术刊物