炼油技术国产化“最后一块拼图”:连续重整技术,对推动行业转型意义有多大? 原...
催化重整是以辛烷值较低的石脑油为原料生产高辛烷值汽油、芳烃同时副产廉价氢气和液化气,随着油品质量的更新换代和石油化工的发展,已经成为现代炼油厂和石油化工工业主要加工工艺之一,其重要作用不言而喻。从催化重整的工艺发展来看,固定床半再生重整技术已有几十年的发展历史,然而其具有反应系统压力高、反应温度低、催化剂需要停工再生等缺点,已经逐渐被连续重整技术所取代。目前工业化最多的连续重整专利技术有美国提供商UOP、法国的IFP和中国石化技术。而“逆流式”连续重整技术是中国石化工程建设有限公司(以下简SEI)新开发的连续重整工艺技术。
连续重整技术是炼油工业的重要基础工艺,是炼油转型生产芳烃的关键技术,也是我国最后一项依赖引进的炼油基础工艺技术。中国石化工程建设公司(SEI)与石科院、清华大学、中国石油大学(北京)等联合攻关,打破国外专利商的技术垄断,实现连续重整技术自立自强。
目前,中国石化逆流连续重整技术已申请并获授权专利38件,推广应用7套,得到业界和市场的高度认可,不仅在中国石化济南炼化、沧州炼化、燕山石化、海南炼化等企业大显身手,而且在中国海油泰州石化、惠州石化,中化集团泉州石化等业内龙头企业应用,总加工能力达到950万吨/年。
1、“从0到1”的突破
2020年以前,我国80%以上的连续重整装置采用引进技术,200万吨/年及以上规模装置全部采用国外技术,迫切需要开发高水平自主连续重整成套技术。
1998年起,SEI先后与石科院、清华大学、中国石油大学(北京)等联合攻关,开展逆流重整反应的试验研究、催化剂逆流输送试验、烧焦动力学模型的研究及新型再生器结构开发等试验研究工作,同时还开发控制系统。
2009年12月,SEI完成60万吨/年逆流连续重整工艺包开发;2010年8月,通过中国石化鉴定;2011年11月,在济南炼化启动工业化试验;2013年9月,济南炼化60万吨/年逆流移动床连续重整装置及系统配套工程建成投产,标志着逆流连续重整技术开发应用成功,实现“从0到1”的突破。
2020年12月,中化集团泉州石化260万吨/年连续重整装置顺利投产,标志着逆流重整系列技术大型化应用成功,实现了国产大型连续重整装置从无到有的突破,打破了200万吨/年以上大型连续重整装置的国外技术垄断。
2、推进逆流连续重整技术迭代升级
面对国外技术封锁,逆流连续重整技术在开发之初面临诸多困难。调整催化剂流动方向,带来的是反应规律的深刻变化,必须通过试验进行可行性验证。但当时,国内没有移动床反应实验装置。
为解决这一难题,石科院研发团队采用“曹冲称象”的方法,提出将固定床多反应器装填不同碳含量催化剂的试验方案,利用固定床反应器成功模拟出逆流移动床的反应效果。在此基础上,研发团队系统研究了原料中典型组分的转化规律及催化剂的积炭失活规律,用真实可靠的试验数据证明了逆流连续重整工艺的可行性。
2013年9月,全球首套逆流连续重整工业试验装置在济南炼化一次开车成功,在实现工艺与工程技术原始创新的基础上进一步取得了工业化成果。
在逆流连续重整技术首次工业应用过程中,许多关键的技术参数是根据传统的连续重整技术计算得到的,研发团队制定了不同工况的工业试验方案,为逆流连续重整技术反应规律的研究积累了试验数据。在此基础上,研发团队提出了对各反应器反应深度、积炭分布进行调控的优化操作和设计方案,实现了芳烃产率和氢气产率最大化,形成了一系列专有技术。这些方案在之后的新建装置中获得成功应用,大幅提升了逆流连续重整装置的可靠性和经济性,实现了技术的迭代升级。
3、该技术对推动炼油工业转型发展有什么意义?
连续重整装置可以将石脑油高效转化为苯、甲苯、二甲苯等芳烃产品。芳烃是重要的化工原料,广泛用于三大合成材料和医药、农药、建材、涂料等领域。连续重整装置是芳烃最主要的生产装置,在油转化过程中起到关键的枢纽作用。
逆流连续重整技术工业应用效果显著,芳烃收率、氢气产率高于传统技术,能耗、催化剂磨损量低于传统技术,对于提高原料利用效率、降低装置加工成本、提高工厂效益和竞争力、节能减碳具有重要意义。综合考虑产率增加和能耗降低,与国外技术相比,逆流连续重整技术加工吨原料最高可增加效益近50元。同时,该技术的成功开发与推广应用,显著提升了我国连续重整技术水平和竞争力,推动了相关行业的科技进步。
连续重整技术是炼油工业的重要基础工艺,是炼油转型生产芳烃的关键技术。采用该技术生产的重整油芳烃含量高,是芳烃装置苯、甲苯及二甲苯等原料的主要来源。重整生成油具有烯烃含量低、不含硫的特点,是优质的高辛烷值汽油调和组分。重整装置副产的氢气纯度高、不含杂质、成本低,是炼厂用氢的重要来源之一,普遍占炼油厂用氢量的50%以上。
连续重整技术如此重要,但在2009年以前,我国建设的近40套连续重整装置全部采用引进技术,对外技术依赖度高,迫切需要开发高水平自主连续重整技术。
当时,除了连续重整技术,我国炼油技术已全部实现国产化。连续重整技术是最后一项仍需依赖引进的炼油技术,成为众多炼油工作者心中的“意难平”。为打破国外专利商的技术垄断、实现连续重整技术自立自强,SEI重整团队立志研发自主技术。
来源:周油列国工作室, 化工活动家
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