40年前一提到石油，大多数人只会联想到大庆油田、“铁人”王进喜和黑油这3个关键词，那时老百姓对石油用途的认知还很浅显。而今天随着人们生活水平的提高，石油已让更多人会首先将之与自己的生活联想到一起。

要将石油变为人们日常生活用的产品，需要在炼厂进行一系列加工，其中加氢技术是不可或缺的一环。加氢技术一方面是生产清洁油品所必须的技术，另一方面它也是将炼油与化工结合在一起的必要手段。可以说在绿色发展理念深入人心的今天，加氢技术更显示出其重要性，目前新建炼厂大多数采用全氢型加工流程就是证明。中国石化要走绿色发展的道路，做有责任有担当的企业，更是将加氢技术的开发和应用摆在重要的位置。为中国石化企业提供绿色技术支撑的中国石化大连（原抚顺）石油化工研究院就一直在这条路上砥砺前行。

作为大连石油化工研究院原院长，近40年，方向晨潜心于关于石油炼制技术的研究，积淀了深厚的理论和技术功底。他坚持从基础研究入手，在我国炼油工业发展的不同关键时期，围绕高硫原油加工、低成本汽柴油质量升级及提高工业加氢装置运行效率等方面，创造性地将催化反应工程知识应用于解决生产中的难点问题，主持开发了十几项具有引领性意义的炼油加氢新技术，并使其得到广泛应用，为我国加氢技术跨入国际领先行列，从跟跑、并跑到领跑做出了重要贡献。

科研起步厚积薄发

方向晨出生于安徽桐城，这是江淮文化圈的发祥地和集中地。《桐城耆旧传》记载：“城里通衢曲巷，夜半诵声不绝”。这句话道出了桐城人“穷不丢书”的文化传统。方向晨爱读书，一方面与家乡的文化环境有关，另一方面也与家庭环境有关，从当教师的父母身上，他耳濡目染，从小就养成了勤于读书、思考的习惯，所以即使在安徽太湖县岔路乡高冲大队插队，这种好习惯也未被改变。

正是由于这样的积累，年恢复高考后，他顺利考入华东化工学院（现华东理工大学）化学工程系，由此开启了在石化领域钻研不辍的求学和科研历程。

在石油炼制专业求学的4年时间里，他没有满足于课堂上的求知，而是将课余时间利用起来，泡图书馆，跑实验室，尽可能地丰富自己的知识储备。年，踌躇满志的方向晨从华东理工大学毕业，被分配到抚顺石油化工研究院。到研究院后，在具体选择哪个科研方向的问题上，他面临着抉择。加工工艺、催化剂是当时院里最主要的专业，但他并未去追寻热点，而是选择了“坐冷板凳”，他觉得自己在这两个方向的发展，缺乏相关基础知识的支撑。为了让自己打好基础，也为了把支撑加氢过程反应内核的知识了解清楚，他选择了关于加氢反应动力学的研究。

方向晨主动要求到最艰苦的试验场从事炼油加氢试验运行工作。在这里，他虚心向老师傅学习，认真对待每一次试验，细致观察和研究实验过程中的每一个细节，配合课题组做了大量的工艺研究，积累起深厚的理论知识和实践经验。作为新中国最早成立的炼油技术研究院，抚顺石油化工研究院沐浴在改革开放的春风里，这里正孕育着勃勃生机。

20世纪80年代初，我国的炼油工艺存在着很多技术盲点，面对这些不足，方向晨暗下决心，一定要在胡永康、赵琰、谭汉森、廖世刚、童广明等老一辈科学家的带领下，通过不断学习、深入研究把这些盲点补足。年，一个继续求学的机会降临，方向晨被派往英国天鹅海大学反应工程专业进修。他格外珍惜这次难得的学习机会，在异国他乡刻苦钻研了1年的时间。

年，方向晨带着所学回到祖国，不久便承担起了中国石化重点科技攻关项目“缓和加氢裂化动力学实用数学模型”的科研任务。他在实验室夜以继日做了大量试验研究，根据实验数据探讨模型的可行性，经过“实验—计算—实验”的无数次循环往复研究，他带领团队终于取得了突破性成果，建立起的反应动力学模型能够利用常规油品分析数据精确预测加氢反应结果。因应用前景广阔，该成果荣获年度中国石化科技进步奖二等奖。此后，以此为基础开发的各种油品加氢反应动力学模型被广泛应用于生产实践中。可以说，时至今日仍属先进的这一加氢裂化动力学模型，着实为国内加氢裂化技术赶上国际先进水平做出了重要贡献。

这些基础研究工作给了方向晨继续从事科研的动力，对即将到来的种种挑战，他已做好知识的积淀和心理准备。他不无自豪地说：“正是这十几年的‘冷板凳’塑造了我的职业生涯，为我应用催化反应工程知识指导炼油加氢系列技术的开发奠定了坚实的基础。”

开辟含硫原油加工新途径

如果开发加氢裂化动力学实用数学模型是方向晨科研航程的起点，那么含硫（高硫）劣质原油加工则开启了他事业腾飞的里程。

20世纪90年代中期，随着国家改革开放进程的加快，在经济持续高速增长和人民生活水平不断提高这一趋势的推动下，石油这一国民经济发展的血液，其消费水平进入快速增长时期。由于国内产量增长缓慢，中国日益依靠进口原油来满足国内不断增长的石油需求，进口原油特别是含硫劣质原油的数量明显增加。而当时国内炼厂大多是以中国低硫原油的性质为依据设计建设的，如何对含硫原油进行加工工艺的改进及提升成为炼油科技攻关的堡垒，亟须全力打造。

方向晨回忆，当时含硫原油加工的理想工艺路线是加氢裂化，但20世纪90年代适应含硫原油加工的加氢裂化装置在全国仅有7套，远远不能满足对进口原油进行加工的需求。怎么办？当时刚被提为副总的方向晨主动请缨，带领科研团队通过运用动力学模型和流程模拟等基础工具，综合推演了各种加氢新技术集成应用的可行性和效果，对企业进行了脱瓶颈扩能改造，使7套装置的总加工能力增加了近1倍。其中，镇海加氢裂化装置在改造中还集成应用了新催化剂及其级配、循环氢重复利用、缓和加氢裂化、物料和热量并联耦合等技术，仅用新建装置1/5的投资就将80万吨/年装置改造成为万吨/年加氢裂化-灵活加氢处理装置，相关技术在年获中国石化科技进步奖一等奖。

但加氢裂化装置的扩能改造远远不能满足企业加工进口含硫原油的需求，只有开辟新的途径，才能深度解决加工能力不足的问题。“我国炼厂绝大多数是催化裂化型炼厂，但催化裂化装置因环保、产品质量、催化剂中毒等欠缺无法适应加工高硫原油的要求，行之有效的途径就是对原料进行加氢预处理。但单纯的加氢脱硫经济效益不高，一般的加氢处理难以应对原料变重、杂质含量增加的问题。”方向晨介绍。

为更加深入地了解实际情况，切实解决这一难题，他驻扎到以加工进口含硫原油为主的镇海炼化公司很长时间，了解、掌握了具体情况后，主持开发出劣质蜡油加氢处理部分转化技术，通过从催化剂到工艺的系列创新，成功地解决了传统加氢脱硫或加氢处理存在的问题。镇海炼化公司采用该技术后，率先建成国内首套万吨/年含硫蜡油加氢脱硫装置，于年8月开车一次成功，开辟了含硫原油加工的新路线，整体性能达到国际先进水平。之后，国内又相继建成14套装置，总加工能力达到万吨/年。

创新清洁汽柴油生产新技术

进入21世纪以来，绿色环保理念深入人心，环保法规日益严格。尤其随着机动车经济的飞速发展，机动车的生产和使用量急剧增长，机动车排气对环境的污染日趋严重，许多大城市的空气污染已由燃煤型污染转向燃煤和机动车混合型污染，机动车排气污染对环境和人们身体健康的危害已相当严重，解决机动车尾气污染问题已经迫在眉睫，而改善燃油质量就是一个解决问题的最有效途径。

在此背景下，企业对汽柴油产品质量升级的技术需求越来越迫切，如何破解汽柴油质量升级的技术难题成为炼油科技的重点。已在含硫（高硫）劣质原油加工领域摸爬滚打了多年的方向晨迅速捕捉到这一热点，深感责任重大，他带领科研团队加班加点开展了执着的攻坚战。

催化裂化柴油在我国柴油中的占比高达三分之一，但由于其芳香烃含量高，致使柴油的十六烷值低，导致发动机效率降低，颗粒物排放大，成为柴油产品质量升级的重要瓶颈之一。

为破解这一难题，年，方向晨承担了国家科技攻关项目“劣质柴油加氢改质技术（MCI）”，在项目攻关中通过大量的试验及表征，他带领团队创新性地提出将稠环芳烃的加氢反应控制在“开环而不断链”，即在一个单元过程中实现加氢精制和受控加氢裂化两种功能，兼具加氢裂化过程柴油质量高和加氢精制过程柴油收率高、氢耗低的优点，为我国开辟了一条经济合理的柴油质量升级路线。

忆起当时的研究，方向晨介绍：“现在我们可能很少看到柴油车尾气的黑烟现象，但在那时候车一上路，后面是滚滚的黑烟。针对这个问题，大家对影响因素做了分析，发现冒黑烟主要是稠环芳烃引起的，要解决问题，第一件事就是把芳烃饱和掉。但芳烃饱和又面临氢耗高、生产效率低、经济性不好等问题，我们必须寻找一条新途径。在不断摸索中，我们发现把稠环芳烃饱和，再把它开环，变成单环芳烃，而不是把它完全饱和，一样可以解决冒黑烟的问题，所以就有了MCI技术，它的好处是能最大量生产柴油，改善柴油的组成，在能耗、物耗都非常低的条件下，解决柴油车冒黑烟的问题。”

该技术相继在国内近30套装置中使用后，不仅全面改善了柴油质量，而且大大减少了车用柴油对大气的污染。该技术引领了劣质柴油加氢改质的技术创新，直到5年后国外才有类似技术的应用报道。因贡献突出，该技术荣获年度国家技术发明奖二等奖。

人们对环境和健康的重视程度日益提高，世界各国也纷纷制定了严格的燃油规格和排放标准，柴油的硫含量标准也在逐年提升。年12月，美国环保署发表了柴油低硫化规定，要求在年9月，美国80%柴油的硫含量要降低到15μg/g以下，年要全部达到该限定目标。亚太的日本、泰国、澳大利亚等国家和中国香港地区也执行柴油硫含量不大于10μg/g的标准。在此背景下，超低硫柴油（硫含量小于10μg/g）生产技术成为柴油产品质量升级的另一个急迫需求。

但即使是先行一步的国外相关技术也存在着氢耗高、加工费用高、装置运行周期短等缺陷。如何在低氢耗、装置不改动的条件下实现柴油产品低成本质量升级，成为萦绕在方向晨心中的大问题。

通过实验与分析，方向晨发现在硫化物的反应中，有一类硫特别难反应，这一类硫化物中的硫分子由于屏蔽作用被其他的分子包围了起来，所以不太容易把它转化掉。国外的方式是深度加氢，因为芳烃饱和需要比较低的温度，所以国外催化剂的使用温度都比较低。温度低的话，催化剂的寿命就会缩短，国外的方法不可取。方向晨想，能不能把包围着硫的那些分子挪开，让它暴露出来，这样不用加氢饱和，就直接把硫脱掉。

在带领科研团队进行催化反应构效关系和催化剂级配协同反应研究中，他发现“烷基转移再脱硫”可实现超低硫柴油的生产。这一发现令他兴奋不已，马上进行了大量的实验验证，在此基础上发明了一系列催化材料制备和工艺技术，进而开发出柴油超深度加氢脱硫集成创新技术，为一个世界性的难题提供了一条较低成本的解决途径。该技术不仅被国外多家知名公司评为顶级水平，更迅速成为我国柴油深度脱硫主流技术，在国内外60多套装置上使用，总加工能力超过国内同类装置的60%，仅1套装置3年中累计减少操作成本达1.9亿元。

顺应社会和企业需求，闯过一个又一个难关，接连开发出一个又一个清洁汽柴油生产技术，方向晨带领团队为我国汽柴油产品低成本质量升级做出了重要贡献。但他清楚，用清洁化、低排放的工艺来生产优质产品是一条无止境的路，唯有步履不停才能抵达远方。

引领炼油加氢技术迈向一流

随着加氢裂化催化剂技术的持续进步，催化剂的稳定性大幅提高，使得加氢裂化装置的设计压力有可能大幅度降低，从而降低装置的投资、能耗和物耗。但任何事有一利必有一弊，压力降低也使产品的品质保障出现了问题。方向晨发现在加氢裂化产品中只有部分产品质量受压力的影响较大，从而提出了通过局部改变催化剂和反应环境，就可实现把氢气加给那些需要深度加氢的产品的技术方案。

但由于实验室环境的局限，方案用到工业装置后曾出现了各种各样的问题，于是在实际解决问题的过程中，方向晨团队与企业的互动频繁起来，中间经历了失败、收获了企业的包容和认可，更使研究更加深入。

“工业装置的情况和我们实验室的等温反应器是完全不一样的。出现问题后，我们和企业一起分析原因，在这个过程中，我们首先提出了级配技术，就是把不同的催化剂在不同的温度下应用，想得挺好，但真正做起来我们是有失败教训的。级配时，由于只考虑到催化剂对氮含量的影响，结果本来应该用在低温下的催化剂用到高温上去了，该用在高温下的催化剂用到低温上去了，第一次进行工业应用时，我们做得一塌糊涂。”方向晨说。

工业装置不是用来做实验的，新方案会不会再次失败？一次次失败后还会不会获得企业的认可？再次攻关时，团队上下都顶着巨大压力。没想到新方案做好后，又出现了一个小插曲。生产催化剂时，由于技术人员的疏忽，导致不同批次的催化剂性质产生了差异，为保证正常的催化效果，这些催化剂必须区分开来使用。所幸由于之前有过失败，团队对催化剂级配技术已掌握得很清楚，根据级配原理可以将不同批次的催化剂在工业装置上进行合理装填，虽能解决问题，但过程却相当复杂。

“工业装置里装一次催化剂要好几千吨，让工人按照不同批次一次次装，是很烦的，但企业却一直信任我们，为我们提供了很大的支持。”方向晨说。费工夫装好后，装置一开动就获得了很好的效果。当时出乎所有人预料，能耗降低了20%，而且产品分布和产品性质得到大幅度提高。

有了这个成功的开发经验，方向晨团队已经能够灵活地调整产品分布和产品质量了。这时企业又给他们提出了新任务。石化企业有两大生产目标，一个是生产汽柴油材料，一个是生产化工原料（包括芳烃、乙烯），加氢裂化装置是连接炼油和化工的关键装置。企业在生产实践中发现,想多生产芳烃原料，乙烯原料就会减少，反之亦然；同时还发现如果最大量的生产芳烃原料，那么芳烃原料的性质会变差，最大量生产乙烯原料也是如此，就像一个跷跷板，解决了一个问题，另一个问题就照顾不了。

企业找到方向晨团队，向他们寻求既能够多生产化工原料，又能够多生产乙烯原料，而且让它们性质都好的办法。这虽然是个棘手的问题，但是结合之前开展的工作，基于对烃类组成与结构随反应进程动态变化规律的认识，方向晨还是迅速找到了解题方法。他发现催化剂活性中有一个特点，它对芳烃的选择性吸附比较强，但是对芳烃的转化又比较弱；它对饱和烃的选择性比较弱，但是转化性又比较强。能不能利用这个特点来解决问题？

通过开展大量实验，方向晨带领团队摸索出了门路，精准把握住了选择性吸附和选择性转化之间的微妙关系。他们发现加氢裂化的原料芳烃含量是比较多的，这时候催化剂的表面基本是被芳烃覆盖的，尽管这些饱和烃容易裂化，但是它接触不到催化剂，因此催化剂的重点就是怎样提高芳烃的转化能力。另外，经过一段反应后，原料中的芳烃已经少了，传统的催化材料选择性吸附能力不够强，所以这时候大量的饱和烃就要裂化，怎么办？“我们考虑能不能一方面提高催化材料表面对芳烃的吸附能力，另一方面让裂化的活性少一些，这样的话用少量的芳烃就能把它覆盖住。”方向晨介绍。

按照这种思路去开发了几类催化剂，把这几类催化剂放在合适的反应器中，结果最后取得了非常好的效果，打破了产品产量与质量不能同时提高、芳烃原料产量与乙烯裂解原料产量存在着的跷跷板现象，破解了石脑油和加氢尾油产率和质量不能兼顾的难题。

近40年风里来雨里去，方向晨带领团队用执着和坚持走出了一条技术创新的可持续发展道路。这是一条漫长而充满艰辛的道路，很多人在困难面前止了步，但他却在风雨中练就了特有的自信和从容，他不怕研究中遇到困难，相反觉得这是件好事。多年的经验告诉他：只有前期把遇到的问题都搞清楚了，才能在最后工业生产的过程中少走弯路。“如果你没有解决这些问题，或者是留了余地，到工业上去实践的时候，这些问题一定会回来找你。”方向晨说。

能耗是他始终

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