تشن جونوو: قصة بدايات تقنية التكسير الحفزي لتكرير النفط في الصين

المرحلة الأولى: بداية البحث والتطوير المستقل ودراسة التقنيات الأجنبية. في أوائل الستينيات، تم بناء مصفاة لانتشو لتكرير النفط بمساعدة الاتحاد السوفيتي السابق، وكانت تقنية التكسير الحفزي المستخدمة هي التكسير الحفزي على سرير متحرك، حيث كانت المحفزات عبارة عن كرات صغيرة من السيليكون والألومنيوم غير المتبلورة. أما في الغرب، فقد كانت تقنية التكسير الحفزي السائل متوفرة بالفعل، وكانت المحفزات عبارة عن مرشحات جزيئية دقيقة، وكانت نسبة النفط الخفيف المحصل عليه ومستوى الاختيارية أعلى بكثير مقارنة بالاتحاد السوفيتي. لقد وجدنا أن التكنولوجيا السوفيتية كانت متأخرة عن التكنولوجيا الغربية بعشرين عامًا، أي أنها كانت على مستوى التكنولوجيا الأمريكية في أربعينيات القرن الماضي. في ذلك الوقت، لم تستطع الاتحاد السوفيتي أيضًا توفير تقنيات أكثر تقدمًا، فتقنياتهم لم تتجاوز مستوى التقنيات الأمريكية في أربعينيات القرن الماضي. لذلك، كان كيفية مواكبة التقنيات المتقدمة عالميًا في الستينيات مشكلة كبيرة تواجه صناعة تكرير النفط المحلية في ذلك الوقت. في ذلك الوقت، كان بالإمكان بيع التقنيات العادية للخارج لكم، لكن التقنيات المتقدمة ذات الطابع الاستراتيجي لم يتم بيعها لنا أبدًا. فرضت الولايات المتحدة حصارًا تقنيًا على الصين، لذا اضطرت الصين إلى التفكير في التطوير المستقل، والاعتماد على نفسها في البحث والابتكار. وهذا كان الهدف الأساسي من عقد مؤتمر التكنولوجيا الجديدة في مجال تكرير النفط في بكين في ديسمبر 1961. لكن، فشلت بعض التجارب التي أجريناها في مصفاة لانتشو للنفط، حيث كان هناك خسارة كبيرة في المحفزات، ونأمل بشدة في الذهاب إلى الخارج لدراسة تقنيات التكسير الحفزي المتقدمة. في نهاية عام 1961 بالتحديد، تمت دعوة عدد من الخبراء من وزارة البترول لدينا إلى كوبا للقيام بزيارة تفقدية. وقام قادة وزارة البترول بزيارة مصفاتين للنفط في كوبا؛ إحداهما بنتها الولايات المتحدة والأخرى بنتها بريطانيا. ومن بينها كانت أحدث أجهزة التكسير الحفزي السائل في ذلك الوقت، وهي التقنية التي حددتها اجتماعات وزارة النفط في شيانغشان كتقنية جديدة يجب تطويرها، وتم تعييني لأكون مصمم هذا الجهاز. شعر قادة وزارة النفط بأن الذهاب إلى كوبا في زيارة تفتيشية هو فرصة نادرة لا تتكرر كثيرًا. في مصافي النفط الكوبية، كان كبار الموظفين أجانب، وبعد نجاح الثورة الكوبية، غادر معظمهم. لقد قدمت كوبا لنا بسخاء الكثير من المعلومات، لكن كيف يمكن استغلال تلك المعلومات؟ المعلومات وحدها لا تكفي لحل المشاكل، بل يجب تحويلها إلى مهارات يمكن استخدامها، وهذا يتطلب جهدًا كبيرًا. يعتزم قادة وزارة النفط إرسال خمسة متخصصين آخرين من تخصصات مختلفة إلى كوبا لإجراء زيارات ميدانية. أنا أعمل في مجال الهندسة الإنتاجية، وأنا مصمم لمنشآت فوشون في بلدي، وأتحمل مسؤولية القيام بأعمال التصميم الهندسي في الداخل بالإضافة إلى القيام بزيارات ميدانية في الخارج. أما الزملاء الآخرون فهم من تخصصات المعدات والميكانيكا والأجهزة القياسية. توفر الكميات الكبيرة من المعلومات حول عملية التكسير الحفزي المتدفق في كوبا، ليس فقط حلولًا للمشاكل المتعلقة بهذه التقنية، بل أيضًا معلومات حول التقنيات الأخرى المرتبطة بعمليات تكرير النفط. ركزت مجموعة البحث لدينا على تقنيات التكسير الحفزي، مع الأخذ في الاعتبار أيضًا المواد التقنية المتعلقة بالضغط المنخفض والمرتفع وإعادة التشكيل الحفزي. وخلال نصف عام، حاولنا قدر الإمكان نسخ هذه المواد أو تنظيمها كتابيًا. في ذلك الوقت، كانت المشكلة الأساسية هي توضيح مسائل التقنيات والمعدات، من أجل توجيه التصميم الهندسي المحلي وتصنيع المعدات. لحسن الحظ، تحملنا نحن القلائل الذين ذهبوا إلى كوبا هذه المسؤولية؛ فقد رأينا كل ما كان يجب رؤيته وسجلنا كل ما كان يجب تسجيله. لذلك، بعد العودة، بدأنا في تطوير تقنية التكسير الحفزي في الصين من الصفر. خلال الفترة التي تمتد من سبتمبر 1962 إلى فبراير 1963، وكذلك من سبتمبر 1964 إلى فبراير 1965، أي على مدى سنتين ونصف، تمكنا من إتقان جوهر هذه التقنية. وفي العديد من الجوانب، لم نكتفِ بمعرفة كيفية استخدامها فحسب، بل أيضًا فهمنا الأسباب التي تستدعي استخدامها.

المرحلة الثانية: من “تقليد النموذج” إلى “تقليد الأسلوب”. يمكن القول إن محطات التكسير الحفزي بسعة 600 ألف طن سنوياً التي تم بناؤها في فوشون وداكينغ كانت نتيجة لـ “تقليد النموذج”. لكن بعد ذلك، قررت وزارة صناعة النفط بناء محطات تكسير حفزي بسعة 1.2 مليون طن سنوياً في مصفاة شنغدونغ، وهذا يعتبر “تقليد الأسلوب”. تولى معهد بكين للتصميم مسؤولية التصميم التفصيلي لهذا الجهاز، بينما كنت أقوم بالإشراف التقني. ظهرت المشكلة أثناء عملية “تقليد النموذج”， والسبب الرئيسي هو ضعف مستوانا التقني. التقليد والنسخ ممكن، لكن عندما تم ضعف الحجم وضعف قدرة التجهيزات، ظهرت المشاكل. وعلاوة على ذلك، طلب القادة في ذلك الوقت إحداث بعض الابتكارات. وفي ظل هذه الظروف، ظهرت بعض العيوب في التصميم الذي أعددناه. في نهاية عام 1967، كانت عمليات تشغيل وحدة التكسير الحفزي المتدفق بطاقة 1.2 مليون طن سنويًا تسير بشكل مستقر إلى حد كبير، لكن كان هناك استهلاك يومي للمحفز يصل إلى حوالي 30 طنًا، مما أجبر الوحدة على التوقف عن العمل. من المستحيل تحمل فقدان ثلاثين طنًا من المحفزات في يوم واحد، لأنه في ذلك الوقت كانت الصين تعمل على تطوير هذا النوع من المحفزات (وهو أحد مشاريع تطوير “الزهور الخمس الثمينة”)، لكن لم يكن من الممكن إنتاجه على نطاق صناعي بعد. وكان يتم استخدام محفزات الزيوليت من نوع 3A المستوردة من بريطانيا في الصين، وكان سعرها مرتفعًا جدًا. وهذا يتطلب منا أن ندرس بعناية النظريات الأساسية للتدفق الحراري، من أجل تحديد أسباب فقدان العوامل المحفزة في المنشآت الصناعية. لكن هذا لا يمكن القيام به في مختبر أي معهد بحثي، بل يجب إجراء الاختبارات في منشآت صناعية كبيرة فعليًا. يبلغ قطر مجهز إعادة التدوير في المنشآت الصناعية التي تعمل في حالة حرارية عالية حوالي تسعة أمتار، ولا يمكن تكرار التجارب فيه ببساطة كما هو الحال في المختبرات، لذا يلزم وضع خطط دقيقة لإجراء الاختبارات والأبحاث. تم تعييني رئيسًا لفريق التحقيق المتخصص، حيث قادتُ الفريق في عدة رحلات بين فوشون وداكينغ. وبعد تحليل بيانات التشغيل الطبيعي لوحدة التكسير الحفزي في داكينغ، بالإضافة إلى بيانات كثافة وتوزيع المحفزات في جهاز إعادة تدويرها الذي يستطيع معالجة 1.2 مليون طن سنويًا، تبين أن عدم توزيع تيار الهواء في السرير المتدفق بشكل متساوٍ هو السبب الرئيسي لفقدان المحفزات في مصفاة شينغلي. لقد ساهمت المشاكل التي ظهرت في المنشآت الصناعية في دفعنا لدراسة آليات التفاعلات الحرارية بشكل أعمق من الناحية النظرية. بدأنا بإجراء دراسات واختبارات على منشآت بطاقة 600 ألف طن سنويًا، ثم انتقلنا إلى إجراء اختبارات جزئية على منشآت بطاقة 1.2 مليون طن سنويًا، وبعد ذلك قمنا بإجراء اختبارات شاملة. وبعد تكرار هذه العمليات مرارًا وتكرارًا، تمكنا أخيرًا من اكتشاف بعض القواعد التي أصبحت فيما بعد أساسًا لقواعد الاختبار ومعايير التصميم لمنشآت التكسير الحفزي. الاختبارات تهدف إلى فهم القواعد والبيانات التي لم نكن نعرفها جيدًا في السابق، ومن خلال اختبارات جديدة نحصل باستمرار على بيانات جديدة، وبعد تنظيمها نحقق تحسينات جديدة. الاختبارات ليست بهذه البساطة؛ فعندما يزداد قطر المفاعل الكبير أو جهاز إعادة التدوير عشر مرات، لا يكون من السهل فهم التحديات الموجودة بداخله. ويتطلب الأمر تحليلًا نظريًا، بالإضافة إلى استخدام بعض تقنيات الاختبار المتعلقة بحركة السوائل. فيما بعد، أصبح حجم عمليات مصفاة التكرير لدينا يزداد باستمرار، وأصبح حجم وحدة التكسير الحفزي الذائب بسعة 600 ألف طن سنويًا غير كافٍ، لذا كان هناك حاجة إلى زيادة السعة إلى 1.2 مليون طن سنويًا. مع زيادة الحجم، من المحتم أن تظهر العديد من المشاكل المتعلقة بالحالة السائلة، ويتم حل هذه المشاكل عن طريق الجمع بين التحليل النظري والفحص التشخيصي. وبعد أن وضعنا مجموعة من طرق الفحص والتشخيص، تحسن مستوى تشغيل المنشآت الصناعية ومستوى تصميمها بشكل كبير، كما ارتقى مستوى تصميم أجهزة التكسير الحفزي السائل إلى مستوى جديد. بدأ التعلم من تقنية التكسير الحفزي بطاقة 600 ألف طن سنويًا في الخارج عام 1962، وكان ذلك بطريقة “تقليد الآخرين”， وتم تشغيل هذه المنشأة في عام 1965؛ أما تقنية التكسير الحفزي بطاقة 1.2 مليون طن سنويًا فقد تم تطبيقها أيضًا بطريقة “تقليد الآخرين”， وتم تشغيلها في عام 1968. وبعد ظهور بعض المشاكل، تم تحسين التقنية باستمرار، حتى تم تحقيق النجاح فيها بشكل كامل بحلول عام 1969، أي أننا نجحنا أيضًا في تطبيق طريقة “تقليد الآخرين”.

المرحلة الثالثة: إنشاء مصنع تجارب لتكرير النفط في معهد التصميم. في عام 1972، وافقت وزارة صناعة الكيماويات الوقودية على إنشاء مصنع تجارب لتكرير النفط في معهد لويانغ للتصميم، وذلك بهدف تطوير تقنيات جديدة ومواد جديدة ومعدات جديدة لتكرير النفط. بعد إنشاء المصنع التجريبي في عام 1975، تم إجراء سلسلة من التجارب في مجال التكسير الحفزي، مما أدى إلى خلق نموذج جديد للابتكار التقني يجمع بين التصميم الهندسي وتطوير التقنيات بشكل وثيق. قبل سبعينيات القرن العشرين، لم يتم دمج النفط الخام المستخدم في عملية التكسير الحفزي في الخارج مع النفط الخام المستخلص من عمليات المعالجة الحرارية. ونظرًا لانخفاض نسبة النيكل والفاناديوم في نفط داتشينغ الصيني، واللذين يشكلان خطرًا على العوامل المحفزة، فقد تم تنظيم تجارب في مصانع تجريبية لدمج نفط داتشينغ المستخلص من عمليات المعالجة الحرارية في عملية التكسير الحفزي، وقد تم تحقيق إنتاج مستقر دون الحاجة إلى استخدام الحرارة. في الوقت نفسه، حققت أكاديمية بحوث الكيماويات البترولية نجاحًا في التجارب بمصفاة مودانجيانغ، وبذلك بدأ كسر الحاجز الذي كان يمنع خلط الزيت المقشر في عملية التكسير الحفزي. في عام 1983، تأسست الشركة الأم لمجموعة سينوبك، وهي الشركة الصينية للبتروكيماويات. من أجل جعل تقنيات تكرير النفط في بلادنا ضمن الطليعة الدولية، تقرر تنظيم مشاريع بحثية في هذا المجال. وأنا والأكاديمي مين إنزه، نتولى منصب رئيس ونائب رئيس مجموعة البحث المختصة بالتكسير الحفزي، وذلك ضمن مشاريع “الخطة الخمسية السادسة”. الهدف هو تطوير عمليات جديدة لتكسير النفط الخام تحت الضغط الطبيعي، بالإضافة إلى تطوير محفزات جديدة لعملية التكسير الحفزي. قمت بتقسيم موضوع البحث إلى تسعة مواضيع فرعية، كما قسمت عملية استخلاص الحرارة من طبقة المُعالج إلى نوعين: استخلاص الحرارة عبر الأسلاك الداخلية واستخلاص الحرارة عبر أجهزة الاستخلاص الخارجية (وتنقسم أجهزة الاستخلاص الخارجية بدورها إلى نوعين: “النوع العلوي” و“النوع السفلي”). في تصميم هيكل جهاز استخلاص الحرارة الخارجي، اقترحت خطة فعالة لاستخدام أنابيب ذات ريشات طولية، مما يزيد من كفاءة نقل الحرارة ويجعل هيكل جهاز استخلاص الحرارة أكثر تركيزًا. كما تم تنظيم بعض الأبحاث الأساسية في مجال التطبيقات، والتي كانت غير موجودة في الماضي، مثل تكليف جامعة النفط بإجراء أبحاث حول ديناميكيات الاحتراق، وتكليف معهد هندسة العمليات التابع للأكاديمية الصينية للعلوم بإجراء أبحاث حول موضوع التدفق الحراري. في عام 1985، نجح مشروع التكسير الحفزي للنفط الخام تحت الضغط الطبيعي في مصفاة شيجياتشوانغ. ساهمت هذه الإنجازات في جعل الصين في طليعة العالم في مجال معالجة النفط الخام عبر التكسير الحفزي. لطالما كانت أجهزة التكسير الحفزي في الخارج تتبع أنماطًا مختلفة في ترتيب المفاعلات وأجهزة إعادة التشغيل، مثل الترتيب المتوازي ذو الارتفاع نفسه، والترتيب المتوازي بارتفاعات مختلفة، والترتيب المحوري. أما في الصين، فقد كانت أجهزة التكسير الحفزي التي تم بناؤها في السنوات السابقة تتبع دائمًا نمط الترتيب المتوازي ذو الارتفاع نفسه. استجبت لاقتراح نائب كبير المهندسين في الشركة، جياو ليانشنغ، وقمت بتطوير جهاز تكسير حفزي محوري في المصنع التجريبي التابع للشركة في لويانغ، وهو جهاز يستهلك مساحة أقل ويسمح بعمليات تشغيل أكثر مرونة. تم التغلب على التحديات المتعلقة بالصمامات والتحكم في العمليات الصناعية وعملية إعادة التشغيل المرتين، وتم تشغيل جهاز تكسير حفزي محوري بطاقة 50 ألف طن سنويًا. بعد أن قام خبراء شركة سينوبك بتقييم هذا الجهاز، تم توجيه السيد تشن داوي لقيادة فريق من المصممين لبناء جهاز تكسير حفزي محوري بطاقة 500 ألف طن سنويًا في لانتشو، وقد حصل هذا الجهاز على جائزة التصميم الذهبية وجائزة التقدم العلمي من الدرجة الأولى في عامي 1984 و1985 على التوالي. في عام 1988، طرح عليّ المهندس الرئيسي تشو رينيي من مصفاة شانغهاي غاوتشياو للبتروكيماويات متطلبات بخصوص وحدة التكسير الحفزي الجديدة في غاوتشياو والتي تبلغ طاقتها 1 مليون طن/سنة؛ وهي أن تتميز بالتركيب المحوري المدمج وأن يحقق خزان الاحتراق إعادة التوليد بكفاءة عالية. لقد تحملنا هذا التحدي، واقترحنا حلاً أكثر ابتكاراً يتمثل في تركيب لوحة توزيع ذات فتحات كبيرة في الجزء العلوي من الخزان المستخدم في عملية الاحتراق، وتم تركيب سرير تيارات عالية السرعة على هذه اللوحة. كما تم إجراء اختبارات للتحقق من فعالية هذا النظام في معهد أبحاث المعدات التابع للشركة، وقد تم تطبيق هذا الحل بنجاح في مصفاة شركة تاكاهاشي للبتروكيماويات. اليوم، أصبح بإمكاننا تصميم أجهزة التكسير الحفزي المتدفق وفقًا لاحتياجات عمليات الشركات، بحيث يمكن أن تكون سعتها الإنتاجية من 50 إلى 100 ألف طن في السنة، أو حتى من 3.5 إلى 4 ملايين طن في السنة. لقد تطور تصميم هندسة التكسير الحفزي من مجرد تقليد للنماذج القائمة إلى مستوى أكثر ابتكارًا وفعالية. إذا كان تطوير جهاز التكسير الحفزي في فوشون في ذلك الوقت بمثابة زهرة تتفتح وحدها، فإن الوضع الآن أصبح كحديقة مليئة بالزهور الجميلة. بصفتي أحد مطوري تقنيات التكسير الحفزي المتدفق في الصين، فقد شهدت تطور ونمو تقنيات تكرير النفط في بلادي، وأشعر بفخر كبير لذلك.

تعلم من تشن جونوو، للمساهمة في تطوير صناعة البتروكيماويات.

لمن يرغب في التواصل بخصوص عملية الكسر الحفزي، يرجى إضافتي على ويتشات على الرقم liyubo0818، وذلك لتسهيل التواصل فيما بعد. شكرًا