چن جون‌وو: داستان آغاز فناوری کاتالیتیک فرآوری نفت در چین

مرحله اول: آغاز توسعه مستقل و بررسی فناوری‌های خارجی. در اوایل دهه ۶۰، با کمک اتحاد جماهیر شوروی، کارخانه فرآوری نفت لانچو با استفاده از فناوری فشرده‌سازی کاتالیتیک ساخته شد؛ در این روش، کاتالیست‌ها همچنان از حباب‌های کوچک سیلیکون-آلومینیوم بودند. در حالی که در کشورهای غربی، فناوری فشرده‌سازی کاتالیتیک جریانی وجود داشت و کاتالیست‌ها از الیاف مولکولی کوچک تشکیل شده بودند؛ در نتیجه، هم نرخ به‌دست‌آمدن نفت سبک و هم بازدهی انتخابی در کشورهای غربی بسیار بالاتر از اتحاد جماهیر شوروی بود. ما دریافتیم که فناوری اتحاد جماهیر شوروی بیست سال عقب‌تر از فناوری غرب بود و معادل سطح آمریکا در دهه ۴۰ بود. در آن زمان، اتحاد جماهیر شوروی نیز نمی‌توانست فناوری پیشرفته‌تری ارائه دهد؛ فناوری آن‌ها هنوز از سطح فناوری آمریکا در دهه چهل فراتر نرفته بود. بنابراین، چگونگی رسیدن به فناوری‌های پیشرفته بین‌المللی دهه شصت، مشکل بزرگی بود که صنعت تقطیر داخلی در آن زمان با آن روبرو بود. در آن زمان، فناوری‌های عادی خارجی را می‌توانستند به شما بفروشند، اما هرگز فناوری‌های پیشرفته و استراتژیک را به ما نمی‌فروختند. ایالات متحده محدودیت‌های فناورانه‌ای علیه چین اعمال کرد، بنابراین چین تنها می‌توانست به توسعه مستقل روی آورد و تنها با تلاش و نوآوری خود پیش برود؛ این همان هدف اصلی برگزاری کنفرانس علمی و فناورانه برای توسعه فناوری‌های جدید در صنعت رفت‌وآمد نفتی توسط وزارت نفت در دسامبر سال ۱۹۶۱ در پکن بود. اما، برخی از آزمایش‌هایی که در کارخانه فرآوری نفت لانچو انجام دادیم موفقیت‌آمیز نبود و اتلاف کاتالیست بسیار زیاد بود؛ بنابراین امید زیادی داریم که بتوانیم برای بررسی فناوری‌های پیشرفته کاتالیزی شکستن نفت، به خارج از کشور سفر کنیم. درست در پایان سال ۱۹۶۱، چند کارشناس از وزارت نفت ما به دعوت برای بازدید از کوبا رفتند؛ مقامات وزارت نفت نیز دو کارخانه تصفیه نفت را در کوبا بازدید کردند؛ یکی از آن‌ها توسط آمریکا و دیگری توسط بریتانیا ساخته شده بود. در میان آن‌ها، پیشرفته‌ترین دستگاه فرآوری کاتالیتی جریانی آن زمان وجود داشت؛ فناوری‌ای که در کنفرانس شیانگ‌شان توسط وزارت نفت به عنوان فناوری جدیدی برای توسعه مشخص شده بود و من نیز به عنوان طراح این دستگاه انتخاب گردم. مقامات وزارت نفت احساس کردند که سفر به کوبا فرصتی بی‌نظیر است. افراد با سطح بالای کار در کارخانه‌های فرآوری نفت کوبا، همگی خارجی بودند؛ پس از موفقیت انقلاب کوبا، اکثر آن‌ها کشور را ترک کردند. طرف کوبا به طور سخاوتمندانه اطلاعات زیادی در اختیار ما گذاشت، اما چطور می‌توان آن‌ها را هضم کرد؟ اطلاعات تنها برای حل مشکلات کافی نیستند؛ باید آن‌ها را به فناوری‌هایی که خودمان درک می‌کنیم تبدیل کرد، و برای این کار نیاز به تلاش زیادی است. مدیران وزارت نفت مصمم هستند پنج متخصص دیگر از رشته‌های مختلف را برای بازدید میدانی به کوبا اعزام کنند. من در زمینه فرآیندها تخصص دارم و طراح تأسیسات داخلی شهر فوشون هستم؛ وظیفه سنگین من ترکیب طراحی پروژه‌ها در داخل کشور با بازدیدهای خارجی است. سایر همکارانم نیز از رشته‌های تجهیزات، ماشین‌آلات و دستگاه‌های اندازه‌گیری هستند. مقادیر زیادی از اطلاعات مربوط به فرآیند کاتالیتیک شکستن جریانی در کوبا، نه تنها می‌تواند مشکلات فنی مربوط به این فرآیند را حل کند، بلکه شامل سایر فنون مرتبط با فرآیندهای تصفیه نفت نیز می‌شود. گروه بررسی ما عمدتاً بر فناوری فرآیند کاتالیتیک فشرده‌سازی تمرکز کرده و در عین حال به اطلاعات فنی مربوط به فشار کم و زیاد و بازسازی کاتالیتیک نیز توجه داشته است؛ در طی نیم سال، تلاش کردیم تا این اطلاعات را کپی کرده یا به صورت کتبی سامان دهیم. مسئله اصلی در آن زمان، روشن کردن مسائل مربوط به فرآیندها و تجهیزات بود تا بتوان از آن برای هدایت طراحی‌های مهندسی و تولید تجهیزات در کشور استفاده کرد. خوشبختانه، چند نفر از ما که به کوبا رفته بودیم، مسئولیت را بر عهده گرفتند و هر آنچه لازم بود را بررسی کردند و یادداشت کردند. بنابراین پس از بازگشت، فناوری کاتالیتیک فرآوری نفت در چین را از صفر شروع کردیم. در طی دو سال و نیم، یعنی از سپتامبر ۱۹۶۲ تا فوریه ۱۹۶۳ و همچنین از سپتامبر ۱۹۶۴ تا فوریه ۱۹۶۵، ما به طور کلی مفاهیم اصلی این فناوری را درک کردیم و در بسیاری از جنبه‌ها، نه تنها با آن آشنا شدیم، بلکه دلایل وجود آن را نیز فهمیدیم.

مرحله دوم: از «تقلید از گربه» به «تقلید از ببر». واحدهای فرآوری کاتالیتی جریانی با ظرفیت ۶۰۰ هزار تن در سال که در فوشون و داچینگ ساخته شدند، را می‌توان نمونه‌هایی از «تقلید از گربه» دانست؛ بعدها وزارت صنعت نفت تصمیم گرفت در کارخانه روغن‌سازی شنگلی در استان شاندونگ، واحدی با ظرفیت دو برابر، یعنی ۱٬۲۰۰ هزار تن در سال، طراحی و ساخت کند؛ این همان «تقلید از ببر» است. طراحی دقیق این سیستم توسط موسسه طراحی پکن انجام شده و من نقش راهنمای فنی را بر عهده داشتم. در فرآیند «تقلید از ببر» مشکلاتی پیش آمد و مشکل اصلی، عدم کفایت سطح فنی ما بود. کپی کردن دقیق مشکلی ندارد، اما وقتی مقیاس دو برابر شود و ظرفیت دستگاه‌ها نیز دو برابر گردد، مشکلات پیش می‌آید. علاوه بر این، رهبران آن زمان نیز خواستار نوآوری بودند؛ با توجه به این شرایط، طرح‌هایی که ما ارائه دادیم دچار مشکلاتی شدند. در پایان سال ۱۹۶۷، فرآیند آزمایشی راه‌اندازی واحد فرآوری کاتالیتیک جریانی با ظرفیت ۱.۲ میلیون تن در سال، به طور کلی به خوبی پیش رفت؛ اما میزان مصرف روزانه کاتالیست حدود ۳۰ تن بود و در نتیجه واحد مجبور به توقف شد. از دست دادن سی تن کاتالیزور در یک روز قطعاً غیرقابل تحمل است؛ زیرا در آن زمان، کشور ما در حال تحقیق بر روی این نوع کاتالیزور بود (که جزو پروژه‌های توسعه «پنج گل طلایی» نیز محسوب می‌شد)، اما هنوز امکان تولید صنعتی آن وجود نداشت. کاتالیزورهای مورد استفاده در کشور، از نوع الیاف مولکولی ۳A بودند که از بریتانیا وارد می‌شدند و قیمت آن‌ها نیز بسیار بالا بود. این امر مستلزم آن است که ما نظریه‌های پایه فلوئیدیزاسیون را به خوبی مطالعه کنیم تا دلایل اتلاف کاتالیست در تجهیزات صنعتی را شناسایی کنیم. اما این کار را نمی‌توان در آزمایشگاه هر مؤسسه‌ای انجام داد؛ بلکه لازم است در تجهیزات صنعتی بزرگ، در محیط واقعی، آزمایش‌ها انجام شود. قطر ریجنراتور دستگاه‌های صنعتی که در حالت داغ کار می‌کنند، تقریباً نه متر است؛ بنابراین همانند آزمایشگاه‌ها، امکان تکرار آن به راحتی وجود ندارد و لازم است برنامه‌های مناسبی برای آزمایش و تحقیق تدوین شود. من به عنوان رئیس گروه تحقیقاتی ویژه منصوب شدم و گروه تحقیقاتی را برای چندین بار به محل‌های فوشون و داچینگ هدایت کردم. پس از تحلیل و مقایسه داده‌های مربوط به عملکرد طبیعی دستگاه‌ها در داچینگ، همچنین داده‌های مربوط به تراکم و توزیع کاتالیست در ریجنراتورهای دستگاه‌های کاتالیتیک فرآوری نفت با ظرفیت ۱.۲ میلیون تن در سال، مشخص شد که توزیع نامتوازن جریان هوا در لایه‌های فلوئیدی، دلیل اصلی اتلاف کاتالیست در کارخانه فرآوری نفت شنگ‌لی است. مشکلات ناشی از استفاده از تجهیزات صنعتی، ما را وادار کرد تا به طور نظری عمیق‌تر به بررسی مکانیسم فلاژیناسیون بپردازیم. ابتدا بر روی تجهیزاتی با ظرفیت ۶۰۰ هزار تن در سال بررسی و آزمایش انجام شد؛ پس از آن، آزمایش‌های جزئی بر روی تجهیزاتی با ظرفیت ۱.۲ میلیون تن در سال انجام گرفت و سپس آزمایش‌های کاملی صورت گرفت. این فرآیند چندین بار تکرار شد تا سرانجام قوانینی کشف شد که بعدها به عنوان استانداردهای آزمایش و طراحی تجهیزات فلاژیناسیون کاتالیتیک مورد استفاده قرار گرفتند. آزمایش به این منظور است که قوانین و داده‌هایی را که قبلاً به خوبی نمی‌شناختیم، درک کنیم؛ از طریق آزمایش‌های جدید، داده‌های جدیدی به دست می‌آید و پس از ساماندهی آن‌ها، پیشرفت‌های جدیدی حاصل می‌شود. تست کردن آنقدر ساده نیست؛ پس از افزایش قطر یک راکتور یا ریجنراتور بزرگ به ده برابر، درک مسائل پیچیده موجود درون آن نیز آسان نیست. برای این کار هم تحلیل‌های نظری لازم است و هم استفاده از برخی تکنیک‌های آزمایشی مربوط به حالت جریانی. بعدها، مقیاس فرآوری کارخانه‌های روغن‌گیری ما به تدریج بزرگتر شد و ظرفیت دستگاه فرآوری کاتالیتی جریانی با ظرفیت ۶۰۰ هزار تن در سال دیگر کافی نبود؛ لذا نیاز به افزایش آن به ۱.۲ میلیون تن در سال پیدا شد. پس از افزایش مقیاس، مشکلات زیادی در زمینه فلاوورایزاسیون پدیدار می‌شود که با ترکیب تحلیل نظری و تشخیص از طریق آزمایش‌ها، حل می‌گردند. پس از اینکه مجموعه‌ای از روش‌های تشخیص از طریق آزمایش‌ها را تدوین کردیم، سطح عملکرد و طراحی تأسیسات صنعتی یک پله بالاتر رفت و مقیاس طراحی تأسیسات کاتالیتیک فلاوورایزاسیون نیز به سطح جدیدی رسید. فرآیند کاتالیتیک فرآوری نفت با ظرفیت ۶۰۰ هزار تن در سال، که از سال ۱۹۶۲ شروع به یادگیری آن از خارج از کشور شد، بر اساس روش «تقلید از الگوهای موجود» انجام شد و در سال ۱۹۶۵ به بهره‌برداری رسید؛ فرآیند کاتالیتیک فرآوری با ظرفیت ۱.۲ میلیون تن در سال نیز بر اساس روش «تقلید از الگوهای پیشرفته‌تر» انجام شد و در سال ۱۹۶۸ وارد مرحله بهره‌برداری شد. پس از بروز برخی مشکلات، این فرآیند مدام بهبود یافت و تا سال ۱۹۶۹ عملاً موفقیت‌آمیز شد؛ یعنی ما نیز با روش «تقلید از الگوهای پیشرفته‌تر» موفق شدیم.

مرحله سوم: ساخت کارخانه آزمایشی رفت‌وآمد نفت توسط موسسه طراحی. در سال ۱۹۷۲، وزارت صنایع شیمیایی سوخت، موافقت خود را برای ساخت یک کارخانه آزمایشی رفت‌وآمد نفت در موسسه طراحی لویانگ اعلام کرد تا بتوان فرآیندها، مواد جدید و تجهیزات نوینی برای فناوری رفت‌وآمد نفت توسعه داد. پس از ساخت کارخانه آزمایشی در سال ۱۹۷۵، مجموعه‌ای از آزمایش‌ها در زمینه فرآیند کاتالیتیک شکستن انجام شد و الگوی جدیدی از نوآوری فناورانه که در آن طراحی مهندسی با توسعه فناوری به طور نزدیک با یکدیگر پیوند خورده‌اند، ایجاد گردید. تا دهه ۱۹۷۰، در مواد اولیه فرآیند کاتالیتیک شکستن در خارج از کشور، روغن‌های زائد استفاده نمی‌شد. با توجه به اینکه میزان نیکل و وانادیوم مضر برای کاتالیست در نفت خام داچینگ در چین بسیار کم بود، کارخانه‌های آزمایشی را سازماندهی کردیم تا آزمایش‌هایی بر روی استفاده از روغن‌های زائد فشار معمولی داچینگ در این فرآیند انجام دهند؛ در نتیجه، تولید پایداری بدون نیاز به گرمایش حاصل شد. در همین حال، موسسه تحقیقات علوم پتروشیمی نیز در کارخانه رفت‌وآمد نفت مودانجیانگ موفق به آزمایش شد و از آن پس، محدودیت‌های مربوط به استفاده از خاکستر نفتی در فرآیند کاتالیتیک فراوری شکسته شد. در سال ۱۹۸۳، شرکت «چینی استات اویل»، پیشروی گروه سینوپک، تأسیس شد. برای رساندن فناوری پالایش نفت کشورمان به جمع پیشرفته‌ترین‌های جهان، تصمیم گرفته شد تا پروژه‌های تحقیقاتی در زمینه فناوری پالایش اجرا شود. من و آکادمیسین مین انزه به ترتیب به عنوان رئیس و معاون گروه تحقیقاتی فرآیند کاتالیتیک شکستن نفت خام، که جزو پروژه‌های برنامه «ششم» محسوب می‌شود، منصوب شدیم؛ هدف، توسعه فرآیندهای جدید برای کاتالیتیک شکستن نفت خام در داچینگ و همچنین ساخت کاتالیست‌های جدید برای این فرآیند است. موضوع اصلی را به نه زیرموضوع تقسیم کردم و گرفتن گرما از لایه‌ی ریجنراتور را به دو دسته، گرفتن گرما از سیم‌پیچ‌های داخلی و گرفتن گرما از گرفتارهای خارجی، تقسیم کردم (گرفتارهای خارجی نیز به دو نوع «جریان بالا» و «جریان پایین» تقسیم می‌شوند). در طراحی ساختار گیرنده حرارت خارجی، من روشی مبتنی بر لوله‌های باله‌دار در جهت طولی برای گیرداری کارآمد حرارت پیشنهاد کردم که باعث افزایش بازده انتقال حرارت و همچنین فشرده‌تر شدن ساختار گیرنده حرارت شد. همزمان، تحقیقات پایه‌ای در زمینه‌هایی که در گذشته مورد توجه قرار نگرفته بودند، نیز سازماندهی شد؛ مثلاً از دانشگاه نفت خواسته شد تا در زمینه دینامیک سوختن تحقیق کند و موسسه مهندسی فرآیندهای آکادمی علوم چین نیز مأمور تحقیقات در زمینه جریان‌پذیری شد. در سال ۱۹۸۵، پروژه فشرده‌سازی کاتالیتیک نفت خام با فشار معمولی در کارخانه روغن‌سازی شیجیاتسوانگ موفقیت‌آمیز بود. این دستاوردهای پژوهشی، چین را در زمینه فرآوری نفت خام کاتالیزی، در جایگاه پیشرو جهان قرار داده‌اند. در تجهیزات کاتالیتیک فرآوری خارج از کشور، ریاکتورها و دستگاه‌های بازسازی همواره در الگوهای مختلفی مانند موازی با ارتفاع یکسان، موازی با ارتفاع متفاوت و محوری طراحی شده‌اند. در حالی که تجهیزات کاتالیتیک فرآوری ساخته شده در چین در سال‌های گذشته همگی از نوع موازی با ارتفاع یکسان بودند، من با پیشنهاد مهندس ارشد شرکت، جیائو لیانشن، در کارخانه آزمایشی لویانگ شرکت، یک تجهیزات کاتالیتیک فرآوری محوری با فضای کمتر و عملکرد انعطاف‌پذیر توسعه دادم. در این تجهیزات، مشکلات مربوط به دریچه‌های سرکوب‌کننده، کنترل فرآیند و بازسازی در دو مرحله به طور موفقیت‌آمیز حل شد و یک تجهیزات کاتالیتیک فرآوری محوری با ظرفیت ۵۰ هزار تن در سال راه‌اندازی شد. پس از ارزیابی توسط کارشناسان شرکت پتروچاینا، از آقای چن دائویی به عنوان رهبر تیم طراحی، خواسته شد تا در لانچو یک تجهیزات کاتالیتیک فرآوری محوری با ظرفیت ۵۰۰ هزار تن در سال (۱۰ برابر بزرگتر) ساخته شود. این تجهیزات در سال‌های ۱۹۸۴ و ۱۹۸۵ به ترتیب جایزه طلا برای طراحی و جایزه اول پیشرفت علمی و فناوری را کسب کردند. در سال ۱۹۸۸، مهندس ارشد ژو رنیی از کارخانه پتروشیمی و رفیناسیون گائوچیای شانگهای، از من خواست که دستگاه کاتالیتیک فرآوری نفت جدیداً ساخته‌شده در گائوچیا، با ظرفیت ۱ میلیون تن در سال، هم از نظر ساختاری کوچک و هم از نظر بازیابی کارآمد مخازن سوخته، دارای ویژگی‌های لازم باشد. ما این چالش را پذیرفتیم و طرحی نوآورانه‌تر ارائه دادیم که در آن صفحه توزیع دارای سوراخ‌های بزرگ در بالای مخزن سوختن قرار می‌گیرد و روی این صفحه، یک بستر همرفتی با سرعت بالا تعبیه می‌شود. همچنین، آزمایش‌های مربوط به حالت همرفتی در موسسه تحقیقات تجهیزات شرکت انجام شد و این سیستم با موفقیت در کارخانه تصفیه نفت شرکت تکوهاشی راه‌اندازی گردید. امروزه، ما می‌توانیم بر اساس نیازهای فرآیندهای تولیدی شرکت‌ها، واحدهای کاتالیزوری جریانی را به صورت انعطاف‌پذیری طراحی کنیم؛ با ظرفیت تولیدی بین ۵ تا ۱۰ هزار تن در سال برای مقادیر کم، و تا ۳۵۰ تا ۴۰۰ هزار تن در سال برای مقادیر بالا. طراحی مهندسی فرآیند کاتالیتیک تجزیه، از سطح «تقلید بی‌روح» به سطح «خلاقیت پویا» ارتقا یافته است. اگر گفته شود که توسعه مجتمع فرآوری کاتالیتیک فوشون در آن زمان مانند شکوفایی یک گل بود، اکنون باغی پر از زیبایی‌ها است. به عنوان یکی از پیشگامان فناوری فرآیند کاتالیتیک فرار در چین، شاهد پیشرفت و رشد فناوری تصفیه نفت در این کشور بوده‌ام و احساس غرور بی‌نهایتی می‌کنم.

چن جون‌وو، برای پیشرفت صنعت پتروشیمی تلاش می‌کند.

برای ارتباط درباره فرآیند کاتالیتیک تخریب، ویچت liyubo0818 را داشته باشید تا در آینده به راحتی با یکدیگر در ارتباط باشیم. متشکرم