雖然德雷克井曾經為我們提供了能源,但今天,全球能源問題已成為我們必須共同面對的挑戰。 為了解決這一問題,各國正在大力開發新能源,以補充傳統的化石能源。
同時,由於進口產品質量的下降,需要研發劣質重油加氫技術,實現清潔生產和能源高效利用,從而滿足環保法規的要求。
這是未來能源發展的大趨勢。
石油通過各種理化處理工藝轉化為石油產品,以滿足人們生產生活的需求,如汽油和柴油。 這一轉型過程就是石油精煉,已成為全球石油經濟不可或缺的一部分。
無論進行多少環保精煉過程,都無法避免大量殘油的產生。 上世紀七十年代以來,世界石油工業的趨勢逐漸呈現出質量下降的趨勢:重油含量增加,硫、氮和金屬含量也增加,殘渣率也隨之增加。
美國擁有世界上最強的煉油能力,約佔世界蒸餾能力的五分之一。 在這個過程中,Cherry Horn煉油廠能夠通過加氫處理成功每天生產100噸硫磺,同時還獲得了清潔的產品。
隨著市場需求的增長,重油和渣油的加工問題越來越明顯。 如何將這些劣質、難加工的原料轉化為更輕、更易用的油品,成為亟待解決的問題。
在科技發展過程中,渣油加氫處理技術經歷了乙個曲折的過程。 率先採用加氫裂化技術,其中美國Cherry Point煉油廠的聯合加氫裂化裝置最為典型,其出現震驚了全世界。
然而,在過去的25年裡,沒有新的煉油廠配備了催化裂化裝置。
美國Cherry Horn煉油廠使用先進的加氫裂化裝置加工的產品含有非常低的氮、硫和其他雜質。 這種裝置可以將硫化氫轉化為元素硫,將氮轉化為氮氣,大大減少了環境汙染,比傳統的催化裂化裝置更環保。
此外,加氫裂化裝置由於其高液體回收率,在加工高硫原料和生產優質柴油方面具有天然優勢。 然而,加氫裂化操作過程相當複雜,需要考慮反應器過熱、迴圈壓縮機故障、高壓分離器液位過低等安全問題。
同時,由於其投資和運營成本高,許多煉油廠的氫源問題亟待解決。 隨著大氣環境的日益惡劣和環保限制的日益完善,原有的加氫裂化裝置難以滿足人們多領域、多層次的生產需求。
在此背景下,渣油加氫脫硫技術應運而生。
在引入加氫脫硫裝置時,主要採用乙個反應器或一組反應器將具有不同功能的催化劑填充成層狀,其主要作用是去除殘渣中的重金屬。
與餾分油加氫精製工藝相比,渣油固定床加氫脫硫增加了熱高壓分離器和熱低壓分離器。 資料顯示,加氫脫硫後,脫硫率可達84%-90%,金屬去除率達80%以上。
加氫處理改變了原料油的氫碳比,為催化裂化和殘渣的延遲結焦提供了理想的原料。 採用加氫脫硫處理渣油,大大提高了加工的靈活性,提高了輕油的收率,提高了經濟效益,減少了環境汙染,是處理重油和渣油的理想方法。
全球石油資源儲量約為3 1012至4 1012桶,其中油砂瀝青、重油和超重油等非常規石油資源儲量達到8 1012桶。
目前,國際市場對輕油產品的需求正在增長。 此外,加氫反應器作為煉油廠加氫裝置中的關鍵裝置,儘管價格極其昂貴,但使用壽命長。
因此,加氫反應器的交貨時間通常會影響整個工廠的建設進度。 隨著加氫裂化和加氫脫硫工藝的改進,加氫反應器的製造技術也在不斷改進和公升級。
自 1963 年新日鐵首次開發加氫反應堆以來,該製造商一直是世界上生產率最高、技術最先進的工廠。
海上或陸地上的石油在開採後必須經過複雜的加工過程。 如果說石化基地的大型加工裝置是煉油怪獸,那麼加氫反應器就是怪獸中的金剛,機械的心臟。
其主要功能是將**的重質部分轉換,以獲得市場上流行的輕質油。 加氫反應器不僅可以用作加氫反應的容器,還可以用作混合氣體和液體的裝置。
根據催化加氫過程中原料油的性質,使用的催化劑和工藝流程會有所不同。 一般來說,加氫反應器分為運動床反應器、固定床反應器和流化床反應器。
如果根據反應器使用過程中高溫介質是否與容器壁接觸來劃分,則可分為熱壁結構和冷壁結構。 相比之下,中國的加氫反應器製造起步較晚。
1965年,我國第一台鉻鋁製冷壁加氫反應器試製成功並投入執行。
雖然命名"熱牆"熱壁反應堆實際上更安全。 施工周期短,生產維護方便,能充分利用反應器容積,有效容積利用率高達80%-90%,不易過熱。
但是,熱壁反應器缺乏內部保溫層,筒壁溫度與內部反應溫度相差不大,因此對整體鋼材的要求很高。 相比之下,加氫反應器的冷壁結構是裝有非金屬絕緣層或內襯不鏽鋼護套,其優點是反應器設計壁溫可以降低到300°C以下,氫氣和硫化氫的腐蝕速率會大大降低,因此對鋼的要求沒有熱壁反應器那麼高。
但需要注意的是,冷壁反應器的保溫層占用了大量的內殼空間,因此反應器的容積利用率相對較低。
在熱流體的侵蝕下,冷壁可能不再冷,導致壁過熱,增加了反應器的安全風險,嚴重時可能導致機組停機。 在中國的技術封鎖下,解決這個問題的過程非常緩慢,我們需要經歷漫長的攀岩。
1965年,我國首次研製成功鉻鋁鋼製冷壁加氫反應器,但所用20CrMo9鋼的焊接性極差。 直到1974年,在中國援建阿爾巴尼亞的建設專案中,才首次成功應用了冷壁反應堆。
雖然美國和俄羅斯等主要煉油國多年來一直使用2Cr-1Mo鋼製造熱壁加氫反應堆,甚至在50年代末,美國首先使用退火的2Cr-1Mo鋼製造裂解反應器。
這在一定程度上說明,當時我國加氫反應堆的理論水平和製造工藝比西方落後20年左右。 當時,歐美發達國家對中國在加氫反應堆製造過程中的努力並不重視,中國被稱為“雄心勃勃的碰碰杯”,或者是撞南牆而死的菜鳥村球員。
然而,自20世紀70年代末以來,石油化工系統中的熱壁加氫反應器逐漸取代了原來的冷壁加氫反應器。 2Cr-1Mo 因其出色的耐氫性和高溫下的高蠕變強度而被公認為最好的耐氫鋼。
1979年,我國開始嘗試使用熱壁加氫反應器,這種反應器通常執行在高溫、高壓、氫氣、硫化氫和高溫硫磺的環境中,工作條件極為惡劣。
但是,由於熱壁加氫反應器的主要材料正面臨應力腐蝕、介質腐蝕、氫脆、蠕變脆、氫腐蝕和回火脆等一系列嚴重問題,其危險性逐年增加。
因此,如何延長加氫反應器的使用壽命,縮短製造週期,降低生產成本成為研究的熱點。 其中,單層堆焊代替雙層堆焊技術、多頭堆焊技術和寬堆焊技術的應用、空心鍛造成型技術的探索、直管堆焊技術的普及都成為熱門的研究方向。
我國加氫反應器加工業,儘管起步艱難,卻像乙個頑強的孩子,從未停止前進的腳步。 經過幾十年的耕耘,這個行業的實力與日俱增,未來必將給人們帶來驚喜。
我國不斷推進加氫技術的發展,2001年至2006年,我國加氫裂化、加工和加氫處理裝置產能均有所提高。 31% 和 8095%。
為了提高技術交付能力,鎮海煉化從2013年到2016年開始制定數位化交付計畫,隨後從2016年到2018年進行國家標準驗證。
最終,2018年6月,中國第一重工製造的鎮海沸床渣鍛焊加氫反應器順利完工,運往大連核電石化公司。
加氫反應器是中國製造的世界最大的石化技術裝置,長70多公尺,重2400噸,外徑54公尺,壁厚超過300公釐。
它看起來像乙個巨大的液化氣罐,重量是“世界上最重的”。 這一具有里程碑意義的事件使中國在國際煉化工業和加氫工藝技術方面走在了前列。
今年,“中國製造、中國創造、中國製造”將繼續改變世界。 除了創下“世界上最重”的記錄外,鎮海沸騰床渣油鍛焊加氫反應器還創造了世界上最大、最先進的油轉化器。
其製造技術達到了精密和精密的新高度,並被石化專家評價為世界上最大、最先進的石油轉換器。
早在2017年,鎮海沸騰床渣鍛焊加氫反應器就已開始中試應用。
鎮海沸騰床渣鍛焊加氫反應器核心裝置-225cr-1 mo-0.25V鋼加氫反應堆已成功國產化,不再依賴美國、俄羅斯等傳統煉化國家。
焊接技術也是全球最大噸位鍛造焊接結構加氫反應堆的關鍵領域。 該裝置中的奧氏體不銹鋼管是我國同類裝置中最粗、最大的,其厚度和直徑超過所有其他同類裝置。
作為全球最大的加氫裝置,其奧氏體不銹鋼管厚度驚人,焊接合格率高達9938%,被譽為國際領先的中國超大噸位石化裝備製造技術。
該裝置不僅引領了數位化工廠的行業標準,也為我國國家石化工程數位化交付標準的出台做出了重要貢獻。 儘管美國、俄羅斯、法國、日本等煉油技術大國對此表示驚訝,但中國的冒險精神和創新精神使這種裝備的研製成為可能。
鎮海煉化渣加氫裝置執行穩定高效,顯示出強勁的經濟增長潛力。 2018-2020年,該廠開始應用全套鎮海沸床渣鍛焊加氫反應器。
2020年3月,該裝置高效穩定執行,加工提取石油50萬噸,轉化率也大幅提公升,從開工初的60%提公升至75%,為我國煉化行業帶來新的效益。
2021年11月,我國加氫反應堆裝備再創新高——由廣州工程公司承建的鎮海煉化有限公司新建400萬噸/年加氫裂化裝置,成功生產合格產品,並一次性成功投產。
這一成績與中石化加氫裂化工藝的自主智財權密不可分。 在反應堆系統投入執行之前,這是乙個繁瑣但重要的過程,需要對安全設施進行詳細檢查,包括照明、道路、溝槽蓋、反應堆和高壓管道絕緣。
然而,在加氫裂化裝置啟動期間,它可能會面臨許多不可預見的危機,例如洩漏、優質混合物、真空造成的裝置損壞、水的危險和不舒服的工作溫度,這需要不斷警惕和響應。
2022年2月,中石化寧波鎮海煉化有限公司啟動1100萬噸煉油及高階合成新材料專案,包括40萬噸丙烯腈組合裝置、1100萬噸年常壓蒸餾裝置、60萬噸年產丙烷脫氫裝置等高階合成新材料裝置,以及場外專案, 相關公共工程、輔助設施建設等。
為了應對突如其來的危機,中石化和鎮海煉化有限公司進行了全面的培訓。
煉油是國家重要的基石產業,對我國社會經濟發展起著舉足輕重的作用。 經過近70年的快速崛起和發展,中國煉油行業終於實現了從無到有、從存在到壯大的轉變。
如今,我國煉油能力已超過874億噸/年,無論是加氫裂化、催化裂化還是加氫精製,都得到了深入研究和開發,並逐漸呈現出技術難度高、裝備規模大、產品質量高的顯著特點。
中國成功製造出世界上最複雜的加氫反應堆,將大大提高輕油的產能,再次彰顯了我國科技實力的雄厚。