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中国石油千万吨级大炼厂成套技术跨越式提升

浏览 1952 次  发布时间:2016年3月6日
 中国炼油工业使国人陆续告别了汽油、柴油、煤油依赖进口“洋油”的时代。作为国内主要成品油供应商之一,中国石油近10年来加大下游科技投入,通过顶层设计重大科技专项攻关,从依赖外部设计到实现设计自主,铸就炼油工程设计技术利器,为中国石油实现油品质量从国Ⅲ到国Ⅴ“两连跳”、助力碧水蓝天、加油美丽中国,交出了一份亮丽答卷。 

  400万吨/年级大型催化裂化成套技术

  集成开发烧焦罐强化再生、提升管后部直连、烟气净化等关键技术,成功研制Φ1250毫米、Φ1380毫米烟机轮盘和DN1600三偏心硬密封蝶阀,形成400万吨/年级重油催化裂化装置设计能力,总体水平达国际先进。实现大型催化裂化装置成套技术从工艺包到工程设计能力的全面提升和突破,形成专利22项、技术秘密13项。

  不掌握核心技术就没有话语权,将永远受制于人。由于历史的原因,中国石油炼厂建设在相当长一段时期内,核心生产装置主要采用引进技术,依靠外部工程设计力量。这不仅需要花费大量的美元来支付专利使用费,而且造成装置投资高、建设周期长。中国石油炼油业务的发展受到一定程度制约。

  2003年,广西石化1000万吨/年炼油工程开始选址建设。这是中国石油在我国南方地区建设的第一个大型炼化基地,是国家炼油工业“十一五”发展规划中的重要项目,也是中国石油海外份额原油加工基地。由于市场竞争等原因,原本承担设计工作的外部设计院临时退出,项目建设遇到“胎死腹中”的困境。 

  千万吨级常减压蒸馏成套技术

  形成重质劣质原油电脱盐、减压深拔、大型化蒸馏塔多溢流设计、气液均布、大型加热炉效率提升技术。成功开发出1000万吨/年级超重劣质原油常减压成套技术工艺包。全面具备了从常规原油到超重劣质原油的常减压蒸馏成套技术,实现了从500万吨至600万吨/年级到1000万吨/年级的跨越,总体技术达到国际先进水平,形成专利19项、技术秘密1项。

  危急关头,集团公司党组决定通过中国石油自身设计力量,彻底解决自主工程设计难题。

  以工程建设公司华东设计分公司为主的系统内设计队伍勇担重任,锲而不舍,攻克一个个装置大型化工程设计技术难题,使当时国内单系列最大的千万吨级炼厂——广西石化如期建成,并顺利实现一次投产成功。

  2014年,广西石化1000万吨/年炼油工程获得了国际工程建设IPMA金奖,标志着中国石油拥有了与主要竞争对手相媲美的工程技术与自主设计能力。 

  400万吨/年级延迟焦化成套技术

  开发出定向反射阶梯焦化炉、分馏塔底部防结焦、焦炭塔安全联锁与顺序控制、焦炭塔顶底阀、除焦自动检测及远程智能控制等系列先进技术,形成专利19项。成功开发出具有自主知识产权的400万吨/年级延迟焦化装置成套技术工艺包,具备从常规渣油到超重劣质渣油、不同规模的延迟焦化装置设计能力,总体水平处于国际前列。

  随着国家大气污染防治计划的出台,油品质量升级步伐逐渐加快。由于中国石油的成品油家底中催化汽油占比高,汽油质量升级需要同步实现降低硫和烯烃含量及保持辛烷值三重目标,即便引进高成本的国外技术,也可能面临不能按期完成的风险。中国石油迫切需要自力更生,研发自主技术缓解燃眉之急并降低油品升级成本。

  通过“炼油催化剂研制开发与工业应用”重大科技专项攻关,工程建设公司华东设计分公司与石油化工研究院、中国石油大学等单位密切合作,成功开发出催化汽油加氢DSO 及GARDES自主成套技术,在中国石油国Ⅳ油品质量升级中全面替代引进技术,十几套生产装置全部一次投产成功,并顺利完成相应装置生产国Ⅴ汽油的平滑过渡。 

  300万吨/年级 蜡油加氢裂化成套技术

  开发形成工艺流程模拟、加氢裂化反应器内构件、大型反应器分析设计、大型高压换热器设计、高压换热器直连和大型循环氢加热炉设计6项关键技术,形成专利和技术秘密14项,其中国际PCT专利1项。形成了具有自主知识产权的300万吨/年级蜡油加氢裂化工艺包成套技术。实现了大型加氢裂化装置从工艺包到工程化的完整设计能力。

  油品升级技术从依赖引进到实现自主,使中国石油实现油品质量从国Ⅲ到国Ⅴ的“两连跳”,也有力证明了自主技术的先进性和可靠性。中国石油满足国家第四阶段汽车排放标准的清洁汽油生产成套技术的开发与应用,获得了2015年国家科技进步二等奖。

  通过“千万吨级大型炼厂成套技术研究开发与工业应用”等公司重大科技专项攻关,中国石油铸就一系列炼油设计利器。 

  200万吨/年级 连续重整工程化设计技术

  开发出大型重整反应器分析设计与优化、重整生成油选择性加氢、重整原料掺炼催化汽油3项特色技术,形成了包含17项专利的成套工程化设计技术。成功开发出具有自主知识产权的石脑油加氢成套技术工艺包,形成了200万吨/年级以下、200万吨/年级以上的大型连续重整装置的工程化设计能力,总体水平达到国内领先。

  延迟焦化攻克高酸高钙原油等劣质原料加工技术难题,使中国石油成为世界少数掌握100%委内瑞拉超重油渣油加工技术的公司。

  炼厂总体优化实现自主,打破以往必须依靠国外公司进行优化设计的局面,不仅为云南石化、广东石化等国内千万吨级炼厂建设提供了技术支撑,更成功应用于新加坡、伊拉克、法国、英国等海外炼油项目,进军国际市场…… 

  200万吨/年级 渣油加氢装置工程化设计技术

  研究开发出渣油加氢工艺流程模拟计算、超厚壁加氢反应器分析设计、高压脉动管道分析与优化设计3项关键技术,取得专利2项、技术秘密6项,形成固定床渣油加氢工程化成套设计技术。依托山东金诚石化项目,完成国内单系列规模最大的200万吨/年级渣油加氢装置工程设计,实现渣油加氢装置工程化设计业绩零突破。

  一场“多兵种科技会战”,40多家单位800多名科技尖兵“十年磨一剑”,研发78项特色关键技术,形成10余套核心装置及配套装置工艺包。中国石油终于拥有了与国际一流技术比肩、具有自主知识产权的一系列核心技术,在大炼厂装置规模、技术水平、安全环保等方面取得了质的飞跃。

  拥有自主知识产权的千万吨级大型炼厂成套技术,已在四川石化等40余家单位的80余套工业装置上得到应用与验证,标志着中国石油完全具备了千万吨级大型炼厂拿总设计和所有主要工艺装置自主设计的能力。

  尽管掌握核心技术的过程充满了艰辛,但中国石油人意识到这条自主的道路早晚得走!他们已实现了迈步跨越,也有能力在这条道路上越走越宽广! 

  百万吨级汽、柴油加氢成套技术

  研究开发出催化汽油加氢工艺流程模拟计算、柴油加氢反应器新型内构件等7项关键技术,形成11项专利,完成具有自主知识产权的百万吨级催化汽油加氢(DSO和GARDES)、百万吨级柴油加氢(精制和改质,PHF系列催化剂)成套技术工艺包开发。在中国石油汽、柴油质量升级项目中得到应用,摆脱了对引进技术的依赖。

  亮点技术

  大型炼厂总体优化技术

  千万吨级常减压蒸馏成套技术400万吨/年级催化裂化成套技术400万吨/年级延迟焦化成套技术

  革新了总加工流程优化的方法,将核心装置Delta-base数据库和硫传递模型、H/CAMS和Petro-sim相关软件与PIMS无缝集成,提升了总流程优化和预测的准确性及工作效率,并将氢气、燃料、蒸汽及占地等系统性地纳入总体优化。优化手段和方法科学,优化结果准确,彻底摆脱依靠国外公司的局面,可为炼厂提供优化的总加工流程和产品方案,确保炼厂整体效益最大化。

  千万吨级常减压蒸馏成套技术

  为适应世界供应原油品质重质劣质化和装置大型化的需要,在攻克重质劣质原油电脱盐、减压深拔、大型蒸馏塔多溢流设计及汽液均布、大型加热炉热效率提升等系列关键技术的基础上,成功开发出千万吨级常减压蒸馏成套技术,整体解决了原油重质劣质化和装置大型化的技术和设计问题。这项成套技术和单项关键技术已应用于四川石化、广东石化等千万吨炼厂,取得较好的成效和经济效益。开发的特色千万吨级重质原油常减压工艺包工艺技术先进可靠,流程及产品方案合理,消耗、能耗和占地等指标先进合理,设备和管道选材考虑了原油性质和装置的长周期运行,在装置能耗、大型化和长周期运行等方面取得较大突破,使公司千万吨级常减压蒸馏工艺包设计和工程设计的水平大幅提升。

  400万吨/年级催化裂化成套技术

  在攻克沉降器防结焦、烧焦罐强化再生、提升管后部直连及提高反应剂油比等系列关键技术的基础上,成功开发出200万吨/年级TMP装置工艺包,形成了400万吨/年级催化裂化成套技术,包含了22项专利、13项技术秘密,具有目的产率收率高、能耗低、污染物排放低的特点,总体水平达到国际先进,可实现装置的长周期、安全、平稳运行,使公司大型催化裂化设计水平大幅提升。

  400万吨/年级延迟焦化成套技术

  针对Merey16原油,开发了定向反射阶梯式防结焦加热炉,提高了加热炉的运行周期和对劣质原料的适应能力,开发了应对弹丸焦生成的高液收、长周期运行技术,液收可提高3%至5%,开发了焦炭塔自动除焦成套技术,实现无人值守全过程自动除焦,改善劳动环境。成功开发出以加工劣质重质渣油为主的400万吨/年级延迟焦化工艺包,具备了从常规渣油到超重劣质渣油、不同规模的延迟焦化装置工艺包设计和工程设计能力。

  创新感悟

  吃得下“野草” 挤得出“鲜奶”

  千万吨级重质原油常减压工艺包攻关团队

  世界供应的原油品质将趋向高硫、高酸、重质、劣质化,超重劣质的非常规原油资源供应量不断增加。炼油装置大型化是提高劳动生产率和经济效益,降低能耗、物耗的重要措施。常减压蒸馏装置作为炼厂油品加工的龙头装置,担负着为下游二次加工装置提供进料的重大任务,必须吃得下“野草”,挤得出“鲜奶”。怀着对开发出具有自主知识产权的千万吨级常减压蒸馏装置成套技术的憧憬,每位团队成员都敢于直面挑战、勇担责任。通过对装置大型化过程中遇到的问题进行系统研究,形成了减压深拔、重质劣质原油电脱盐、大型蒸馏塔多溢流设计,以及气液均布等特色关键技术,为公司未来新建或改扩建常减压蒸馏装置提供成熟、先进、可靠的技术支撑和保障,大幅提升了公司未来千万吨级常减压蒸馏装置的设计水平。

  奋起直追,

  绽放催化裂化“金花”

  400万吨/年级催化裂化成套技术攻关团队

  催化裂化技术曾经被誉为我国石油工业的五朵金花之一。当前,催化裂化技术尤其是重油催化裂化(RFCC)技术的发展更是“百花齐放、百家争鸣”,形成了我国具有独立知识产权的技术,完全摆脱国外技术束缚。然而,由于历史原因,中国石油催化裂化技术尤其是其工程设计能力一直落后于国内同行,“十二五”期间,将RFCC作为重要课题之一。5年来,催化裂化项目组先后攻克了提升管后部直连、冷热催化剂混合控制、烧焦罐强化再生等10余项关键技术,申报专利22项、其中发明专利11项,已授权14项,认定技术秘密13项,形成了400万吨/年级催化裂化成套技术,完成了十几套RFCC装置的工程设计工作,并先后承接了多套MTO、MTA装置的工程设计。中国石油催化裂化技术工程设计能力已跻身国际一流行列。

  图解新闻

  “多兵种科技会战”告捷

  中国石油这场历时5年多由40余家研发单位共同参与的“多兵种科技会战”,集结了公司内外800余名科研人员刻苦攻关,开发出包括78项特色关键技术、1套大型炼厂总体优化技术,以及1000万吨/年级常减压、400万吨/年级催化裂化、400万吨/年级延迟焦化、300万吨/年级加氢裂化等10套主要生产装置的工艺包,形成了具有自主知识产权的千万吨级大型炼厂成套技术,总体技术水平达到国际先进。部分工艺包成套技术及单项关键技术在46家企业80余套新建或改造装置中得到了工业应用与验证,累计创造效益15亿元以上。 

  千万吨级大型炼厂工程设计能力100%,工艺技术占有率达80%。

  权威点评

  国内最完善的催化裂化工程技术

  全国工程勘察设计大师  郝希仁

  催化裂化是实现原油深度加工,提高轻质油收率、品质和经济效益的有效途径,是石油炼制重要的二次加工手段之一,也是炼化一体化的重要装置。“十二五”期间,中国石油通过千万吨炼油重大专项等科技攻关,将催化裂化装置各项细节技术进行组装,形成了系统的催化裂化工程技术,使我们拥有了国内最完善的催化裂化装置设计技术,具备了承担500万吨/年级重油催化裂化装置工程设计的能力。我们拥有了催化裂化反应过程一系列世界领先的技术,如提高剂油比、反应提升管后部直连等世界最好的技术,如催化剂烧焦强化再生等世界独有的技术。我认为,中国石油的催化裂化技术已经处于世界领先水平。

  中国石油炼油工程实现质的飞跃

  集团公司咨询中心专家 孟纯绪

  作为千万吨级大炼厂重大专项跟踪专家,我有幸见证了中国石油炼油工程建设领域发生的沧桑巨变。这个变化是深刻的、全方位的。炼油设计方面,我们的设计能力、设计水平实现了从量变到质变的飞跃。攻关前,我们只能够设计500万吨/年以下的中小型炼油厂和中小型炼油装置,总体优化技术及各装置技术都是采用国外技术或国外工艺包,在主要炼油装置设计方面业绩也比较少。通过攻关,我们突破了千万吨级大型炼厂总体优化技术,对主要生产装置,从工艺包到工程设计,都拥有了自主的工艺技术。产学研结合,在技术成果工程化中不断再创新,使工程建设更科学、更安全、更高效。

  人才队伍技术水平达国际一流

  集团公司咨询中心专家 门存贵

  中国石油下游业务虽然起步较晚,但集团高瞻远瞩,自主开发出了千万吨炼油的成套技术。实践证明,中国石油下游科技队伍有能力超额完成任务。通过千万吨炼油重大专项攻关,我们培养了专业团队,涌现出了专业带头人,特别是领路人、顶级专家。在人才结构、人才水平、设计装备、炼化技术和管理水平等方面,我认为中国石油这些年经过奋起直追已经跨入国际一流行列。中国石油的设计力量完全能够承接千万吨炼油的全部设计任务,除个别装置需引进技术或购买专利许可外,主要炼油装置都拥有了自主技术。今后,中国石油国内外新建炼厂和改扩建炼厂项目都可以采用中国石油的自主技术。千万吨级大炼厂技术攻关成功,是中国石油下游业务补齐短板的重要标志。


 
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