一.实习目的
1.建立起一个工程的概念,对化工厂有初步的感性认识。
2.对化工厂的常用设备有一个初步的了解,为课程学习做准备。如反应塔、加热炉、换热器、阀门等等。
3.对化工厂的常用仪表进行初步认识,如流量计、温度计、压力表、液位计等等。
4.了解炼油的生产工艺。
5.学习技术人员的工作态度和敬业精神。
二.工厂、车间概况
实习单位的大多都不愿接受我们这些尚未接受过专业训练的大学生,尤其是化工企业,危险性比较高,无论对我们自身还是化工企业都会存在较大的不安全因素。所以在进工厂实习之前,学校的老师和工厂的培训人员都对我们进行了较为严格的安全教育。我也认真的听取了老师的讲解,出发前对自己的衣服、鞋子都进行了更换。与此同时,通过老师的讲解,我们对公司的基本情况也有了初步的了解:大港石化公司始建于1965年,地处天津东南,渤海之滨,海陆空交通便捷,基础设施完善。经过近40年的发展,现加工能力500万吨/年,2008年加工原油425万吨,轻油收率76%,综合商品率91.1%,柴汽比3,利润总额3.9亿元。
大港石化公司共分为四个生产车间:一联合、二联合、三联合、四联合,真是简洁的化工厂名称。主要的生产装置包括500万吨/年常减压装置、100万吨/年延迟焦化装置、160万吨/年催化裂化装置、30万吨/年催化重整装置、50万吨/年柴油加氢改质装置等等,以及一些其他辅助生产装置,如水处理装置、动力锅炉装置等。该公司属燃料——化工型的生产企业,原料主要是大港高凝原油,同时参炼部分进口原油。主要产品包括90#汽油、93#汽油、97#汽油、0#柴油、-10#柴油、液化气、丙烯、石脑油及MTBE等。
三.炼油生产工艺
8月27日的早晨,我们精细和生化方向的一行人坐上了驶向大港的大巴车。困倦的我们都趁机在两个小时的车程上休息。刚一下车,眼前正是大港的培训中心,干净的院厂和肃穆的办公楼,显然一个管理有素的公司。老师给我们每个人发了一顶安全帽,戴上之后我觉得自己也像是一个工厂里的化工工人了,兴奋的心情一下子驱赶了我这一路的疲倦,不由自主的开始憧憬接下来的参观。
上午,我们主要参观了一联合的两个装置:500万吨/的常减压装置和100万吨/的延迟焦化装置。老师把我们这一群好奇的学生交给了一位女工程师,女工程师一身蓝领打扮,接过话筒就开始滔滔不绝的给们讲解起来,朴素的打扮却丝毫不能掩盖她思想的博学,我一面抓紧时间做笔记,一面开始佩服起来这位女工程师来。相比我的无知,原来我与真正的化学工程师相距甚远,真的还要虚心学习。在这位博学的女工程师的讲解下,我们对一联合的装置有了初步的认识。
【常减压装置】
1.装置简介
该装置由中石化北京设计院设计,于1996年11月投产运行,原装置整体设计能力为150×104t/a,2004年由中油华东设计院设计,装置进行改造,常减压装置设计处理能力达到500×104t/a(常压塔、常压炉最大处理能力为450×104t/a),减压装置处理能力为325×104t/a。常减压装置主要由电脱盐系统、初馏和常压系统及减压分馏系统组成。原油蒸馏采用三级蒸馏:初馏、常压蒸馏和减压蒸馏。
2.原料与产品
装置主要加工为大港高凝原油和进口原油。原料及产品如下图所示:
3.工艺流程图
常减压蒸馏是原油加工的第一道工序。本装置是根据原油中各组份的沸点(挥发度)不同用加热的方法从原油中分离出各种石油馏份。 其中常压蒸馏馏出低沸点的汽油、柴油等组份,而沸点较高的蜡油、渣油等组份留在未被分出的液相中。将常压渣油经过加热后,送入减压蒸馏系统,使常压渣油在避免裂解的较低温度下进行分馏,分离出馏份油等二次加工原料,剩下减压渣油作为延迟焦化装置原料。
4.主要单元操作
该装置主要涉及的单元操作就是蒸馏,原油蒸馏采用三级蒸馏:初馏、常压蒸馏和减压蒸馏。
采用初馏塔方案,以增加装置的灵活性,减少常压炉、常压塔的负荷。增设初馏塔侧线抽出,并将其侧线油打入常压塔一中回流线,进一步分馏。不但降低了加热炉的热负荷,节省了能耗,而且也降低了常压塔下部的汽液负荷,提高了常压塔的处理量。
常压塔内件采用大通量、高效率、高弹性的华东化工学院的专利产品导向浮阀塔盘,部分塔段采用规整填料。 常一、常二汽提塔为导向浮阀塔盘,常三汽提塔采用乱堆填料。
减压蒸馏采用深拔技术,减压塔选用全填料内件,采用先进的液体分布器(根据各段不同汽液负荷条件,选用不同性能的填料)。生产方式按照干式操作考虑,可以转成微湿式操作。减压进料口设置360°环型分配器,使上升气体均匀分布,减少雾沫夹带。减压塔顶系统采用三级抽空系统。增压器和一级抽空器采用传统的蒸汽抽空方式,二级采用机械抽空系统和蒸汽抽空系统相互备用,节约能量和投资。
5.主要操作条件
原油换热要达到250℃以上才可以进入装置进行反映,而常压蒸馏换热系统和减压蒸馏换热系统统一考虑,采用窄点技术,优化设计,充分利用装置余热,使原油换热终温达到300℃以上。加热炉采用热管式空气预热器,降低能耗,节约费用。
【延迟焦化装置】
1.装置简介
延迟焦化装置由中油股份华东设计院设计, 2003年底开始建设,2004年11月建成投产。装置以减压渣油为主要原料,年处能力为100万吨(80~110万吨/年),主要产品为汽油、柴油、液化气、蜡油、石油焦,副产品为干气。装置主体包括焦化、分馏、吸收稳定三部分,辅助系统包括焦炭塔水力除焦和天车装置。工艺上采用一炉两塔、单井架水力除焦、无堵焦阀密闭放空的先进工艺,生焦周期为24小时。
2.原料与产品
装置以减压渣油为主要原料,年处能力为100万吨(80~110万吨/年),主要产品为汽油、柴油、液化气、蜡油、石油焦,副产品为干气。原料与产品如下图所示:
3.工艺流程图
焦化是焦炭化的简称,是重质油(如重油、减压渣油、裂化渣油甚至土沥青等)在高温条件下进行裂解和缩合反应,生成油气(含不凝气、汽油、轻柴油、轻蜡油、重蜡油)和石油焦的过程。
图1 反应系统的工艺流程图
图2 分馏系统的工艺流程图
图3 吸收系统的工艺流程图
4.主要单元操作
装置单元操作主要包括焦化、分馏、吸收稳定三部分,辅助系统包括焦炭塔水力除焦和天车装置。
延迟焦化的反应机理与热裂化基本相似,只是延迟焦化工艺是将重质油进行高温热裂解。渣油在通过加热炉时,采用高流速和较高的加热强度,使油品在短时间内获得焦化反应所需的热量,并迅速离开加热炉管进入焦炭塔内进行裂解、缩合反应。反应生成的高温油气经分馏塔切割后得到富气、粗汽油、柴油、蜡油;反应生成焦炭采用水力除焦的方法除焦。富气和粗汽油经吸收、解吸后分离出干气、液化气和稳定汽油。
在加热炉管中控制原料油基本上不发生裂化反应,而延缓至专设的焦炭塔中进行裂化反应。在焦化反应中,重质芳香烃是生焦的必要条件,一般认为缩合反应是重质芳香烃与烯烃同时作用的过程。
装置主体包括焦化、分馏、吸收稳定三部分,辅助系统包括焦炭塔水力除焦和天车装置。
5.设备的主要操作条件
原料油(减压渣油或其他重质油如脱油沥青、澄清油甚至污油)经加热到495~505℃进入焦炭塔,待陆续装满(留一定的空间)后,改进入另一焦炭塔。热原料油在焦炭塔内进行焦化反应,生成的轻质产物从顶部出来进入分馏塔,分馏出石油气、汽油、柴油和重馏分油。
接下来,我们又主要参观三联合的生产装置,讲解的工程师也换成了跟我们相仿的年轻师傅,年纪虽轻,但他熟悉的讲解却让我们刮目相看。三联合包括160万吨/年的催化裂化装置、30万吨/年液化气分离装置、5万吨/年MTBE装置,我们着重对催化裂化装置进行了了解。
【催化裂化装置】
1.装置简介
催化装置是由中石化北京设计院设计,1996年12月建成投产。装置原设计规模120万吨/年。催化装置于1998年、2000年、2002年、2004年、2006年进行了五次较大规模的技术改造,目前装置设计规模160万吨/年,主要原料为减压蜡油、减压渣油和常压渣油,主要产品有汽油、柴油、液化气等。装置组成主要包括反再(包括烟气能量回收系统和三旋)、分馏、吸收稳定、双脱(包括干气、液化气脱硫和汽油、液化气脱硫醇)、轴流风机(包括两台备用风机和由电机、变速箱、轴流风机及烟机组成的三机组)和以背压式蒸汽透平驱动的气压机等六部分。
2.原料与产品
催化重整装置主要是生产高辛烷值的汽油,重整原料主要是直馏汽油,而辛烷值比较高的组分主要是芳烃、环己烷、异构烷烃、直链烷烃,而催化重整的目标也就是增大这些成分在原料油中的成分,生产高标高的汽油、柴油等等。原料与产品如下图所示:
3.工艺流程图
催化裂化是炼油工业中重要的二次加工过程,是重油轻质化的重要手段。它是使原料油在适宜的温度、压力和催化剂存在的条件下,进行分解、异构化、氢转移、芳构化、缩合等一系列化学反应,原料油转化成气体、汽油、柴油等主要产品及油浆、焦炭的生产过程。
4.主要单元操作
催化裂化的生产过程包括以下几个部分:
反应再生部分:其主要任务是完成原料油的转化。原料油通过反应器与催化剂接触并反应,不断输出反应产物,催化剂则在反应器和再生器之间不断循环,在再生器中通入空气烧去催化剂上的积炭,恢复催化剂的活性,使催化剂能够循环使用。烧焦放出的热量又以催化剂为载体,不断带回反应器,供给反应所需的热量,过剩热量由专门的取热设施取出加以利用。
分馏部分:主要任务是根据反应油气中各组份沸点的不同,将它们分离成富气、粗汽油、轻柴油、回炼油、油浆,并保证汽油干点、轻柴油凝固点和闪点合格。
吸收稳定部分:利用各组份之间在液体中溶解度不同把富气和粗汽油分离成干气、液化气、稳定汽油。
5.主要操作条件
反应再生的部分的条件要求较为严格,第一段再生是在较低的再生温度(0℃~710℃)下将催化剂上的部分炭和全部氢烧掉,这样降低了第二再生器的水蒸汽分压,虽然第二再生器温度(680℃~730℃)比一再高,但由于没有水蒸汽存在,因而使催化剂免于水热失活。两段再生能很好的保持催化剂的活性和选择性,提高了催化剂的利用效率。
在上午参观将近结束的时候,老师又带我们进入操作室,参观工程师们如何自动生产条件,蓝色的屏幕顿时让我们很惊异,原来化工厂并没有工人站在机器前生产,在现代科技高度发展的今天,我们的化工厂已经基本上达到了自动控制。操作工人只需在控制室内监测和各个设备的生产条件,机器便24小时不停息的高速生产。操作室的班长热心的向我们解释了各个装置在屏幕上的对应参数,在一排监测屏幕上,我们还看到设备炉内燃烧的火苗,如果一旦发生问题,工作人员通过防爆小灵通或者广播随时联系,到现场,真的是现代化的生产装置。装置操作采用DCS集散控制系统,是美国Foxboro I/A`S系统,以提高装置的管理水平并实现过程的优化控制,这是在控制室屏幕的图片:
中午,我们在培训中心的阶梯教室进行了短暂的休息,又进行了下一站的参观——装置较多的四联合。我们在一位老工程师的带领下首先参观了一系列的压缩机,接着就认识了四联合最为重要的生产装置——年产30万吨的催化重整装置。
【催化重整装置】
1.装置简介
装置设计规模: 预处理部分设计规模为34.35×104t/a;重整部分设计规模为30×104t/a。装置组成:由预处理部分、重整部分及余热锅炉等几部分组成。
2.原料与产品
本装置以直馏石脑油和焦化加氢石脑油为原料,主要产品为RON95的高辛烷值汽油组分,副产品为氢气及少量燃料气。原料和产品如下图所示
3.工艺流程图
(1)重整原料的预加氢精制反应原理
预加氢部分是原料预处理部分的核心,其作用是脱除对重整催化剂活性有害的物质,其中包括砷、铅、铜、硫、氮、氧、双键烯烃等。金属杂质通过吸附作用沉积在催化剂表面,而无机杂质则转化为易于脱除的无机物如H2S、NH3、H2O等,使重整原料油中S<0.5μg/g(w),N<0.5μg/g(w),As<1 ng/g(w),Cu及Pb均<10 ng/g(w),并通过加氢反应使双键烯烃饱合为烷烃。
(2)重整反应部分工艺原理
催化重整是以C6~C11石脑油馏分为原料,在一定的操作条件和催化剂作用下,烃类分子发生重新排列,使环烷烃和烷烃转化为芳烃,同时产生氢气的过程。重整反应深度(指生成油的辛烷值或芳含)与原料油性质,催化剂性能(金属功能Mt和酸性功能Ac)以及操作反应苛刻度有关。
图一:30万吨/年重整装置工艺原则流程图(预处理部分)
图二:30万吨/年重整装置工艺原则流程图(重整反应、再接触部分)
4.主要单元操作
采用国内成熟可靠的半再生重整工艺技术。主要的单元操作包括两部分:预加氢和重整部分。
预加氢部分采用循环氢流程,加氢反应后缺损的氢气经由再接触提纯后的重整氢补充。该系统压力通过控制预加氢产物分离罐的压力来控制。
重整反应部分选用抚顺研究院的CB-11、CB-8催化剂,采用二段装填和二段混氢工艺技术。重整产氢经增压和再接触提纯后送出装置,供柴油加氢和汽油加氢使用。
5.主要操作条件
该装置原料为石脑油或低质量汽油,其中含有烷烃、环烷烃和芳烃。含较多环烷烃的原料是良好的重整原料。催化重整用于生产高辛烷值汽油时,进料为宽馏分,沸点范围一般为80~180℃;用于生产芳烃时,进料为窄馏分,沸点范围一般为60~165℃。重整原料中的烯烃、水及砷、铅、铜、硫、氮等杂质会使催化剂中毒而丧失活性,需要在进入重整反应器之前除去。对该过程的影响因素除了原料性质和催化剂类型以外,还有温度、压力、空速和氢油比。温度高、压力低、空速小和低氢油比对生成芳烃有利,但为了抑制生焦反应,需要使这些参数保持在一定的范围内。此外,为了取得最好的催化活性和催化剂选择性,有时在操作中还注入适当的氯化物以维持催化剂的氯含量稳定。
在最后一位热情的工程师带领下,我们参观了行程中的最后一站——50万吨/年柴油加氢改质装置。
【柴油加氢改质装置】
1.装置简介
柴油加氢装置由中石化北京设计院设计,1999年12月竣工投产,原设计加工量为40万吨/年,装置于2003年扩能改造,改造完成后,处理量提至50万吨/年。装置原料为催化柴油和焦化柴油,装置投产后使我公司的柴油主要调和组分在胶质含量、沉渣量、颜色及安定性等方面有了很大的改观。
2.原料与产品
装置原料为催化柴油和焦化柴油,产品如下图所示:
3.工艺流程图
加氢精制是馏分油在氢压下进行催化改质的统称。是指在催化剂和氢气存在下,石油馏分中硫、氮、氧的非烃组分和有机金属化合物分子发生脱除硫、氮、氧和金属的氢解反应,烯烃和芳烃分子发生加氢反应使其饱和。通过加氢精制可以改善油品的气味、颜色和安定性,提高油品的质量,满足环保对油品的使用要求。
4.主要单元操作
柴油加氢精制的主要化学反应为加氢脱硫、脱氮、脱氧,烯烃、芳烃加氢饱和等反应。
四.收获与感想
短短一天的参观很快就结束了,但在写报告的时候,我却仍然能够想起那天在工厂的每一幕。真的记忆犹新,这是完全跟课堂上不一样的学习场所,我们也在参观的过程中,学到了和课堂上完全不一样的知识。我们在进入真正的化工专业学习的时候,能有这样一个机会进入化工厂,了解到我们未来工作场所与环境,我想,这对于一个化工学生对于未来专业学习的规划,无疑是受益匪浅。
化工是众所周知的高危险系数行业,我想象中的工厂本来是有刺鼻的药品气味,污水横流,工厂设备也因多次的腐蚀而破旧不堪……但来到大港石化,完全不是这样,整齐的厂房,干净的工作环境,空气质量也很好,道路两旁的石榴树结满了火红的果实,要不是远处隆隆作响的机器,这里俨然就是一个绿色住宅小区。我不禁感叹现代科学技术的发展之迅猛,我国的化工企业正从传统的高污染、劳动密集型行业过渡到绿色化、科技密集型的新行业,古老的化工正在科学技术的催生之下焕发出新的生机,很多人认为化工因为它的高污染性逐步成为被时代舍弃的“夕阳产业”,但作为一个化工人,我们欣喜的看到,传统化工与新型科技的结合,新型的绿色化工正以蓬勃之势兴起。
在参观之中,我们也切实感受到理论知识与实际应用的差别。我们在书本上学到的一个简单的方程式,在现实中实现的复杂程度远远超过了想象。原料进入反应塔,需要预处理,需要能量的循环、热量的利用,而反应中又需要控制温度、压强等各种条件,以保证反应的顺利进行,反应后又需要把产物与杂质分离,涉及蒸馏、沉降等各种过程,然而在生产途径的选择中,我们还需要考虑成本和收益的问题,毕竟,生产不是做实验。一个不到一分钟就可以在纸上书写完毕的化学方程式,在实验室中实现是一回事,在产业中实现又是另一回事。我也不由得感叹到,“纸上得来终觉浅,觉知此事要躬行”,真是实践出真知!
作为一个一级防火、防爆单位,大港石化公司对安全教育方面也是非常重视。在我们上课的时候,老师就对安全问题进行了重点强调。我们也是相当重视,严格遵守。在工厂内,安全生产的思路已经渗入到所有的工作细节中:工程师们一律穿着防静电的工作服,以及厚重的黑皮鞋,使用的都是防爆手机和小灵通。工厂是连续24小时不间断生产,三班倒,每个在岗的工人对自己的工作都是相当的尽心。工程师对我们说,其实每次在岗的时候都有点提心掉胆,谨慎工作,只能在下班的时候心情才能放松。我想,这正是工人们敬业精神的体现吧,正是有了这些尽心尽力、认真工作的工人,大港石化才能一年365天安全生产,给国家、给社会创造着上亿元的价值。
说到工人的敬业精神,我觉得在工厂的处处都可以体现。参观刚刚开始的女工程师,因为工厂的特殊环境,不能像白领贵族那样穿着漂亮的职业套装,她们只能身着防静电工作服,脚穿防腐蚀的黑皮鞋,虽然少了女性特殊的魅力,但她们,用对职业的热爱、对专业知识的熟练掌握同样给我们留下了深刻的印象。天津的盛夏温度是很高的,但是所有的工人都穿着厚厚的工作服,常常一开始工作,就是汗流浃背。不但如此,他们还要在高温的反应塔、加热炉前一丝不苟的工作,不能出丝毫的差错。没有一点怨言,他们在自己的工作岗位上坚守与奉献,我惊异于化工人的淡定和在工作岗位坚持的恒心。
干净的工厂、高度自动化的控制室,我们的化工行业正在高科技的快车道上迅猛发展。这一天的参观,我感受到了传统化工与新型化工的差别,明白了理论与实践的不同之处。在这里学到的专业知识将使我们对即将学习的专业课程产生极大的兴趣,同时,我在这里学到的另一种精神,叫做敬业,叫做默默无闻的坚持。这些不会出现在书本上的内容,就是在这样的实践学习中使我们迅速成长。
五.化工厂中可仿效之处及对化工厂的建议
学习和参观的时间将近一个星期,其实给我感受最深的还是大港的先进的管理理念,不是每一台设备在引进之初就是业内最先进的,但是大港人不断开拓、不断创新,将设备的加工处理能力不断提高,改进生产工艺,增大设备的一次处理能力,不断提高原油的利用率,增加生产产值。公司始终坚持“先做好,再做强”的经营理念,不断进行技术改造和管理创新,1996年通过ISO9002质量体系认证,1998年建立了HSE体系,2000合版形成QHSE体系,奠定了企业管理制度化、标准化、规范化的基础——这些无疑是大港人开拓创新的最好验证。
说到对公司的建议,我觉得大多数化工厂都存在的环境污染问题在这里得到了很好的解决。我想说的是设备的更新问题,在参观压塑机的时候,很多设备引进的年代特别早,导致现在机器的运作效率不高,老化问题严重。而这种压塑设备又是高耗能机器,我想,这无疑会影响公司的生产效率,而且老化的机器噪音很大,干扰周围居民的正常生活。如果能将影响生产效率的机器及时更新,新的机器不但会将噪音污染问题解决,无疑也会给企业带来更多的产值。
作为一个刚刚进入大三的学生,深深感到自己的专业知识有限,虽然略显浅薄和幼稚,但仍然想为化工企业提点我自己的建议。希望大港石化在新世纪发展的更好,也希望我们的化工行业在绿色生产的新时期显示出更强劲的发展潜力!
谢谢老师的批阅!