虽然德雷克井曾经为我们提供了能源,但今天,全球能源问题已成为我们必须共同面对的挑战。 为了解决这一问题,各国正在大力开发新能源,以补充传统的化石能源。
同时,由于进口产品质量的下降,需要研发劣质重油加氢技术,实现清洁生产和能源高效利用,从而满足环保法规的要求。
这是未来能源发展的大趋势。
石油通过各种理化处理工艺转化为石油产品,以满足人们生产生活的需求,如汽油和柴油。 这一转型过程就是石油精炼,已成为全球石油经济不可或缺的一部分。
无论进行多少环保精炼过程,都无法避免大量残油的产生。 上世纪七十年代以来,世界石油工业的趋势逐渐呈现出质量下降的趋势:重油含量增加,硫、氮和金属含量也增加,残渣率也随之增加。
美国拥有世界上最强的炼油能力,约占世界蒸馏能力的五分之一。 在这个过程中,Cherry Horn炼油厂能够通过加氢处理成功每天生产100吨硫磺,同时还获得了清洁的产品。
随着市场需求的增长,重油和渣油的加工问题越来越明显。 如何将这些劣质、难加工的原料转化为更轻、更易用的油品,成为亟待解决的问题。
在科技发展过程中,渣油加氢处理技术经历了一个曲折的过程。 率先采用加氢裂化技术,其中美国Cherry Point炼油厂的联合加氢裂化装置最为典型,其出现震惊了全世界。
然而,在过去的25年里,没有新的炼油厂配备了催化裂化装置。
美国Cherry Horn炼油厂使用先进的加氢裂化装置加工的产品含有非常低的氮、硫和其他杂质。 这种装置可以将硫化氢转化为元素硫,将氮转化为氮气,大大减少了环境污染,比传统的催化裂化装置更环保。
此外,加氢裂化装置由于其高液体回收率,在加工高硫原料和生产优质柴油方面具有天然优势。 然而,加氢裂化操作过程相当复杂,需要考虑反应器过热、循环压缩机故障、高压分离器液位过低等安全问题。
同时,由于其投资和运营成本高,许多炼油厂的氢源问题亟待解决。 随着大气环境的日益恶劣和环保限制的日益完善,原有的加氢裂化装置难以满足人们多领域、多层次的生产需求。
在此背景下,渣油加氢脱硫技术应运而生。
在引入加氢脱硫装置时,主要采用一个反应器或一组反应器将具有不同功能的催化剂填充成层状,其主要作用是去除残渣中的重金属。
与馏分油加氢精制工艺相比,渣油固定床加氢脱硫增加了热高压分离器和热低压分离器。 数据显示,加氢脱硫后,脱硫率可达84%-90%,金属去除率达80%以上。
加氢处理改变了原料油的氢碳比,为催化裂化和残渣的延迟结焦提供了理想的原料。 采用加氢脱硫处理渣油,大大提高了加工的灵活性,提高了轻油的收率,提高了经济效益,减少了环境污染,是处理重油和渣油的理想方法。
全球石油资源储量约为3 1012至4 1012桶,其中油砂沥青、重油和超重油等非常规石油资源储量达到8 1012桶。
目前,国际市场对轻油产品的需求正在增长。 此外,加氢反应器作为炼油厂加氢装置中的关键设备,尽管价格极其昂贵,但使用寿命长。
因此,加氢反应器的交货时间通常会影响整个工厂的建设进度。 随着加氢裂化和加氢脱硫工艺的改进,加氢反应器的制造技术也在不断改进和升级。
自 1963 年新日铁首次开发加氢反应堆以来,该制造商一直是世界上生产率最高、技术最先进的工厂。
海上或陆地上的石油在开采后必须经过复杂的加工过程。 如果说石化基地的大型加工设备是炼油怪兽,那么加氢反应器就是怪兽中的金刚,机械的心脏。
其主要功能是将**的重质部分转换,以获得市场上流行的轻质油。 加氢反应器不仅可以用作加氢反应的容器,还可以用作混合气体和液体的装置。
根据催化加氢过程中原料油的性质,使用的催化剂和工艺流程会有所不同。 一般来说,加氢反应器分为运动床反应器、固定床反应器和流化床反应器。
如果根据反应器使用过程中高温介质是否与容器壁接触来划分,则可分为热壁结构和冷壁结构。 相比之下,中国的加氢反应器制造起步较晚。
1965年,我国第一台铬铝制冷壁加氢反应器试制成功并投入运行。
虽然命名"热墙"热壁反应堆实际上更安全。 施工周期短,生产维护方便,能充分利用反应器容积,有效容积利用率高达80%-90%,不易过热。
但是,热壁反应器缺乏内部保温层,筒壁温度与内部反应温度相差不大,因此对整体钢材的要求很高。 相比之下,加氢反应器的冷壁结构是装有非金属绝缘层或内衬不锈钢护套,其优点是反应器设计壁温可以降低到300°C以下,氢气和硫化氢的腐蚀速率会大大降低,因此对钢的要求没有热壁反应器那么高。
但需要注意的是,冷壁反应器的保温层占用了大量的内壳空间,因此反应器的容积利用率相对较低。
在热流体的侵蚀下,冷壁可能不再冷,导致壁过热,增加了反应器的安全风险,严重时可能导致机组停机。 在中国的技术封锁下,解决这个问题的过程非常缓慢,我们需要经历漫长的攀岩。
1965年,我国首次研制成功铬铝钢制冷壁加氢反应器,但所用20CrMo9钢的焊接性极差。 直到1974年,在中国援建阿尔巴尼亚的建设项目中,才首次成功应用了冷壁反应堆。
虽然美国和俄罗斯等主要炼油国多年来一直使用2Cr-1Mo钢制造热壁加氢反应堆,甚至在50年代末,美国首先使用退火的2Cr-1Mo钢制造裂解反应器。
这在一定程度上说明,当时我国加氢反应堆的理论水平和制造工艺比西方落后20年左右。 当时,欧美发达国家对中国在加氢反应堆制造过程中的努力并不重视,中国被称为“雄心勃勃的碰碰杯”,或者是撞南墙而死的菜鸟村球员。
然而,自20世纪70年代末以来,石油化工系统中的热壁加氢反应器逐渐取代了原来的冷壁加氢反应器。 2Cr-1Mo 因其出色的耐氢性和高温下的高蠕变强度而被公认为最好的耐氢钢。
1979年,我国开始尝试使用热壁加氢反应器,这种反应器通常运行在高温、高压、氢气、硫化氢和高温硫磺的环境中,工作条件极为恶劣。
但是,由于热壁加氢反应器的主要材料正面临应力腐蚀、介质腐蚀、氢脆、蠕变脆、氢腐蚀和回火脆等一系列严重问题,其危险性逐年增加。
因此,如何延长加氢反应器的使用寿命,缩短制造周期,降低生产成本成为研究的热点。 其中,单层堆焊代替双层堆焊技术、多头堆焊技术和宽堆焊技术的应用、空心锻造成型技术的探索、直管堆焊技术的普及都成为热门的研究方向。
我国加氢反应器加工业,尽管起步艰难,却像一个顽强的孩子,从未停止前进的脚步。 经过几十年的耕耘,这个行业的实力与日俱增,未来必将给人们带来惊喜。
我国不断推进加氢技术的发展,2001年至2006年,我国加氢裂化、加工和加氢处理装置产能均有所提高。 31% 和 8095%。
为了提高技术交付能力,镇海炼化从2013年到2016年开始制定数字化交付计划,随后从2016年到2018年进行国家标准验证。
最终,2018年6月,中国第一重工制造的镇海沸床渣锻焊加氢反应器顺利完工,运往大连核电石化公司。
加氢反应器是中国制造的世界最大的石化技术设备,长70多米,重2400吨,外径54米,壁厚超过300毫米。
它看起来像一个巨大的液化气罐,重量是“世界上最重的”。 这一具有里程碑意义的事件使中国在国际炼化工业和加氢工艺技术方面走在了前列。
今年,“中国制造、中国创造、中国制造”将继续改变世界。 除了创下“世界上最重”的记录外,镇海沸腾床渣油锻焊加氢反应器还创造了世界上最大、最先进的油转化器。
其制造技术达到了精密和精密的新高度,并被石化专家评价为世界上最大、最先进的石油转换器。
早在2017年,镇海沸腾床渣锻焊加氢反应器就已开始中试应用。
镇海沸腾床渣锻焊加氢反应器核心设备-225cr-1 mo-0.25V钢加氢反应堆已成功国产化,不再依赖美国、俄罗斯等传统炼化国家。
焊接技术也是全球最大吨位锻造焊接结构加氢反应堆的关键领域。 该装置中的奥氏体不锈钢管是我国同类装置中最粗、最大的,其厚度和直径超过所有其他同类装置。
作为全球最大的加氢设备,其奥氏体不锈钢管厚度惊人,焊接合格率高达9938%,被誉为国际领先的中国超大吨位石化装备制造技术。
该设备不仅引领了数字化工厂的行业标准,也为我国国家石化工程数字化交付标准的出台做出了重要贡献。 尽管美国、俄罗斯、法国、日本等炼油技术大国对此表示惊讶,但中国的冒险精神和创新精神使这种装备的研制成为可能。
镇海炼化渣加氢装置运行稳定高效,显示出强劲的经济增长潜力。 2018-2020年,该厂开始应用全套镇海沸床渣锻焊加氢反应器。
2020年3月,该装置高效稳定运行,加工提取石油50万吨,转化率也大幅提升,从开工初的60%提升至75%,为我国炼化行业带来新的效益。
2021年11月,我国加氢反应堆装备再创新高——由广州工程公司承建的镇海炼化有限公司新建400万吨/年加氢裂化装置,成功生产合格产品,并一次性成功投产。
这一成绩与中石化加氢裂化工艺的自主知识产权密不可分。 在反应堆系统投入运行之前,这是一个繁琐但重要的过程,需要对安全设施进行详细检查,包括照明、道路、沟槽盖、反应堆和高压管道绝缘。
然而,在加氢裂化装置启动期间,它可能会面临许多不可预见的危机,例如泄漏、优质混合物、真空造成的设备损坏、水的危险和不舒服的工作温度,这需要不断警惕和响应。
2022年2月,中石化宁波镇海炼化有限公司启动1100万吨炼油及高端合成新材料项目,包括40万吨丙烯腈组合装置、1100万吨年常压蒸馏装置、60万吨年产丙烷脱氢装置等高端合成新材料装置,以及场外项目, 相关公共工程、辅助设施建设等。
为了应对突如其来的危机,中石化和镇海炼化有限公司进行了全面的培训。
炼油是国家重要的基石产业,对我国社会经济发展起着举足轻重的作用。 经过近70年的快速崛起和发展,中国炼油行业终于实现了从无到有、从存在到壮大的转变。
如今,我国炼油能力已超过874亿吨/年,无论是加氢裂化、催化裂化还是加氢精制,都得到了深入研究和开发,并逐渐呈现出技术难度高、装备规模大、产品质量高的显著特点。
中国成功制造出世界上最复杂的加氢反应堆,将大大提高轻油的产能,再次彰显了我国科技实力的雄厚。