石油是重要的战略资源，我国每年大量进口石油，怎样将宝贵的石油“吃干榨净”？石油炼出汽油等轻质油品后剩下的“油渣”怎么办？

5月6日22:18，CCTV-10《创新进行时》栏目播出纪录片——《了不起的工程师  我让“废油”变“黄金”》节目讲述了首届“国家卓越工程师”称号获得者，沸腾床渣油加氢技术总设计师方向晨，带领团队经过20年的钻研探索，让低价值的“渣油”变为高价值的燃油，推广后每年可产生千亿元的效益。

石油不仅可以生产动力燃油，还能产出重要的化工原料，是世界各国极为重要的能源。然而黑色的原油从地底开采出来后并不能直接使用，还需要进行复杂的催化反应才能生产各类产品，而这就是方向晨的工作。

方向晨：“我们的日常生活桩桩件件可能都离不开化工，我们说炒菜锅，这按说跟我们化工没关系，但是不粘锅的涂层是我们化工的技术。女同志用的化妆品，其中主体的材料也是我们化工产品，更不用说我们衣食住行，我们衣服主要就是化工品。”

吃穿住行，这个五彩缤纷的人造世界，很多日常用品都来源于黑色的石油。石油蒸馏加工后会产生汽油、煤油、柴油等轻质油品，剩余的残渣则变成了渣油。渣油的杂质含量高、加工难度大，以往常被作为锅炉燃料烧掉或生产沥青、焦炭等低价值产品。

在石油中间，大概25%左右的是渣油。假如我们进口1000万吨石油，只有750万吨能够变成我们所需要的产品。如果我们把这250万吨的渣油也利用起来，我们就可以少进口石油。不仅如此，渣油的价值较低，把它变成汽煤柴油等这些化工产品后就能实现大幅增值。

2003年，作为一名从业20多年的石化工程师，方向晨意识到，如果能将渣油成功转化为可供利用的燃油，能大幅提高原油利用率。然而，这个超前想法却遭到了多数人的质疑。

在石化领域，要进行这种新技术的研发，需要巨大的人力物力投入，仅建立一座实验装置，就需要上亿元投资。实验成果还需要在实践中依次迭代，一项技术经过二十多年的验证并不少见。更关键的是，在当时很多人看来，这是一个不会有回报的决策。

在20世纪九十年代，原油价格还处于低位，到2003年也不过三十多美元一桶。投入巨量资金和时间去开发渣油，得不偿失。因此，刚刚担任大连石油化工研究院院长的方向晨，决定投入上亿元进行这项实验时，身边人的不解和质疑成为最难的一关。既要大胆创新，保证风险可控，同时也要着眼于未来。在方向晨看来，眼下这项备受争议的实验，在未来的价值或许难以估量。

石油是一种战略性物资，也是非常容易被人卡脖子的地方。如果说我们能把这一部分渣油更好地更多地转化成石油馏分，那么把它充分地利用起来，我们就可以减少对进口原油的依赖。

面对质疑，方向晨第一个要解决的是，用什么技术将渣油转化成更有价值的高纯度燃油。

沸腾床

方向晨：“我们在开发技术的时候，在国内还没有人开发这个技术，在国外这个技术应用的也不是太广泛。”

眼前这个巨型装置叫沸腾床，是方向晨他们花了15年时间研发的实验装备。

大铁罐里石油和其他原料将完成一场奇妙的化学反应渣油变身成汽油、柴油等更有价值的化工品

但是沸腾床有一个核心组件叫做高压循环泵一直被国外技术垄断造价昂贵，不易引进且故障频发

方向晨试图找到一条新的技术路线去掉这个泵。

方向晨：“沸腾床技术在国外封锁的还是比较严的，同时在我们国家也没有进口的成熟的装置作为参照。对我们来说，尽管我们要开发沸腾床，但是我们不能走别人已经走过的路，我们必须要闯出一个自己的道路来。”

高压循环泵的作用是让沸腾床中的原料流动起来，才能更好地进行化学反应。要想去掉高压循环泵，方向晨得想办法让沸腾床里的原料自己动起来。

这些颜色不同、形状各异的小颗粒叫做催化剂，也是在沸腾床里的原料之一。它能加快化学反应速度，让原本黏稠的原油转化为各种油品和化工原料。国外的沸腾床用的催化剂是大颗粒条形的，由于催化剂颗粒较大，如果没有高压循环泵提供动力，沸腾床里的原料很难流动起来。

方向晨以逆向思维想到一个方法。方向晨：“如果说我们能把催化剂颗粒做小，小颗粒催化剂由于它能够更高效地进行流化，因此我们有可能把循环泵取消。”

这似乎是一个好主意。但此时的方向晨不会想到，要想获得小颗粒的催化剂，竟然要耗费他十年的时间。

10年造个小颗粒

这些白色颗粒是制作催化剂的氧化铝，方向晨需要将它们变成直径为0.5-0.7毫米的小颗粒，这相当于小米的1/10大小。

但在当时的石化行业中，并没有设备能制造这些小颗粒。将催化剂打碎变小听起来似乎并不难，但氧化铝质地坚硬、极易松散很难形成固定的形状要将它制备成大小均匀、表面光滑的小圆球，对机器的制作工艺要求极高。

为此，方向晨他们调研了各个行业的类似设备，却都以失败告终。

几十轮的实验，氧化铝不是变成形状不规则的颗粒，就是被打成细碎的粉末，大小、形状的不可控，意味着方向晨他们无法有效预测沸腾床内的化学反应。

方向晨：“你想想看，我们要制备一个球，而且这个球的颗粒比小米还要小很多，我还要控制它这个球的范围不能大，也不能太小，要控制在0.5～0.7毫米，也就是0.2的毫米的误差范围内，难度是非常大的。这是一个非常好玩的过程，但是也是非常烧脑的过程。”

这种微球催化剂，最重要的是要保证颗粒均匀，不能大小不一，又要有足够的强度，表面光滑，防止化学反应时发生碰撞破碎，制作工艺极其复杂。

两年过去了，方向晨他们依然没能找到快速制作微球催化剂的方法。

2005年，中国经济高速发展，石油年消费量大幅增加。

方向晨当年的决策得到了印证，中国2005年的渣油产量2386万吨，如果真能变成汽油或柴油，将带来约550亿元的经济价值。

然而眼下，方向晨依然在与微球催化剂鏖战。

“日明再把旗旌整，莫待老年空白头。”这是1978年，方向晨初入大学时写的一首诗。

方向晨：“我为什么会愿意做科研？科研就是不断地需要挑战。我们毛主席曾经说过与天奋斗其乐无穷，与地奋斗其乐无穷。其他的我不知道，但与自然科学奋斗其乐无穷，这我是有体会的。”

最终，方向晨和同事们历经百余次实验，研制出了一个精密装备成功生产出了微球催化剂。

十多年的攻关终于打磨出微型催化剂，但这还只是方向晨攻克难关的冰山一角。

催化剂更新了，配套的工艺装置也要更新换代，方向晨进行了大量模拟实验，成功改良了20世纪60年代老一辈科学家们发明的分离器，规划设计了新装置来引导反应顺利进行。每次改造设计，背后都是好几年的重复实验和缜密的推演计算。

方向晨：“尽管我们现在在催化剂制备上取得了初步成功，但这只是万里长征的第一步。催化剂内部的性质，还有好多我们现在仍然不甚了解的地方。对于搞科研的人来说，任何一个成功都预示着要给自己找出新的目标，这样的话我们才能不断地进步。”

2014年，方向晨终于找到了让低价值的渣油变身成高纯度燃油的方法转化，率超过78%。如果这项技术得到推广，将产生千亿元的效益。

2024年1月19日，方向晨获得了首届“国家卓越工程师”奖项。

“废油”大变身

如今，方向晨及团队开发的沸腾床渣油加氢技术，已经在陕西神木建造了50万吨级的反应装置，化率超过90%。为了更高效的转化技术，现在，他们依然拼搏在路上。

方向晨：“不虚此生。我这一辈子回忆起来还是做了一些事儿的，没有辜负了这一生。”

方向晨 沸腾床渣油加氢技术总设计师