化工设备长周期运行讲义
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
化工过程系统及装备长周期安全运行
西安交通大学
程光旭
主要内容
一、西部大开发对我国过程装备技术带来的机遇 及面临的新挑战
二、化工过程装备长周期安全运行工程背景 三、化工过程装备长周期安全运行保障体系 四、工程案例分析
本项目研究涉及的学科
• 化学工程与工艺 • 过程装备与控制 • 材料科学 • 机械工程
• 高效的设备是实现节能降耗的基础，应降低总 输入能（烧焦放热、燃料消耗、外供蒸汽和外 供电），提高能量回收水平。研究开发高效雾 化喷嘴、高效旋风分离器、高效规整填料等。
• 搞好装备“安、稳、长、满、优” 运行控制是节能降耗的保证。
• 全面考虑综合用能过程和全面优化 是节能降耗的根本，应优化换热网 络（外取热器、余热锅炉、油浆蒸 汽发生器、分馏塔等）。
工程装备的现代制造技术
• 现代集成制造技术 • 先进制造工艺、方法与装备 • 先进微型加工技术 • 先进机器人
二、催化裂化长周期安全运行工程背景
• 装置长周期运行，是指通过挖掘装置的 生产潜力，增加有效生产时间，从而减 少修理费用，减少非计划停工、延长设 备的使用寿命、提高企业的经济效益。
• 装置的可靠度
一、西部大开发对我国过程装备技术 带来的机遇及面临的新挑战
西部大开发的四大支柱产业：煤炭、油 气、电力和化工。 涉及的三个重大工程：西煤东运、西电东 送、西气东输。
目前存在四大挑战和机遇（I）
1. 产品质量难以满足日益严格的国家 环保标准要求
2002年1月1日，我国柴油执行新的国标 （GB252-2000），要求硫含量不大于 0.2%，氧化沉渣不大于2.5毫克/100毫升， 色度不大于3.5。催化裂化柴油，特别 是重油催化裂化柴油，不采取深度精制 措施难以达到新标准。
＝（运行周期日-非计划停工日）/（运行周期日）100%
• 一般来讲，“二年一修”指连续运行23个月 （运行周期日为690天），
• “三年一修”指连续运行35个月（运行周期日 为1050天），
• “四年一修”指连续运行47个月（运行周期日 为1410天）[2]。
• 重催装置的可靠度：“二年一修”应 ≥96%,“三年一修”应≥96%,“四年一修”应 ≥95.5%
另外，因工艺、技术和公用工程原因各 停工1次。
• 总体上看，我国装置运行周期与国外发达国家 相比，差距很大。 1997年底，中国石化总公 司考核的48套催化裂化装置中已有28套实现二 年一修，15套实现三年二修。2002年尚未实现 全行业重油催化裂化装置的二年一修目标。
• 从国外来看，德国BASF公司的生产装置，装置 的长周期运行时间为5年；埃克森公司炼油厂、 Phibro公司休斯顿炼油厂催化裂化运转4～5年； 荷兰DSM和北欧化工公司BOREALIS工厂装置是 “四年一修”。发达国家国外催化裂化装置一 般连续运转3～4年，甚至更长。
• 重油催化裂化装置运行周期考核目标为2年。
• 据统计，1998年中石化系统催化裂化装 置全年共发生停工24次81.15天，其中， 因设备、仪表原因停工18次66.33天，分 别占总数的75%和81.74%。因企业内、 外电网原因停工3次11.17天，分别占总数 的12.5%和13.76%。因操作失误停工1次 2.69天，分别占总数的4.13%和3.31%。
挑战与机遇（III）
3． 迫切要求大型装备国产化
2001年上半年，全国成品油市场消费柴 汽比为2.08 ，而炼油企业生产柴汽比为 1.71 左右。市场汽油过剩，柴油短缺。 造成柴汽比供需矛盾的根本原因是我国 炼油企业的原油二次加工以催化裂化为 主，而催化裂化以生产汽油为主。
由此提出的重要研究课题：
• 提高柴油收率和改善柴油品质的精 炼设备
• 研究增产柴油的工艺及设备（目前 已 研 究 成 功 的 催 化 剂 有 LRC-99， MLC-500、DMC、RGD-1等，可以 提高柴油收率4%左右 ）
• 渣油催化裂化的反应特点及新工艺与装 置的动态机理模拟
• 研究反应深度的控制原理，建立氢转移、 异构化和烷基化反应控制技术
挑战及机遇（II）
2．传统装备能耗较高
炼油企业综合能耗，既包括动力（电、蒸 汽、水）和燃料（煤炭、天然气等）， 又包括加工过程中自用燃料（重油、瓦 斯）以及催化裂化烧焦。
由此提出的重要研究课题：
• 先进合理的节能工艺流程是FCC节能的前提， 采用新工艺对老装置进行改造，应采用高活性、 高选择性催化剂和低回炼比操作，降低生焦。
• 研究多相反应过程，开发清洁燃料生产 的多相反应器
挑战与机遇（IV）
4. 催化裂化装置的长周期运行不理想
（安、稳、长、满、优运行）
目前国内炼油厂主要生产装置一般大修 周期约为“三年两修”，而在国外，大 修期一般为三年，甚至可延至五年以上。
由此提出的重要研究课题：
• 目前国外石油化工企业生产的发展趋势是从向 生产装置优化控制要效益，转向发挥工厂资产 运行最大效益发展，即从生产系统的长周期运 行要效益。
• 过程状态控制变量的调控技术、过程变量非稳 态、非线性技术研究
• 不停车条件下设备现场无损检测方法及相关新 技术研究
涉及的学科新增长点
• 西部大开发涉及学科新增长点： • 工程装备的现代制造技术 • 煤化工 • 石油、天然气化工 • 盐化工
煤化工的核心技术及装备
• 煤的气化----煤的干粉气化（Shell核心技术及 装备）、水煤浆气化（美国德士古核心技术）
我国制定新的无铅汽油标准
（GB17930-1999），将于2003年 1月1日执行，规定汽油中芳烃含 量不大40%，烯烃含量不大于 35%（v/v），硫含量不大于 0.08%（800ppm），笨含量小于 2.5%。
由此提出的重要研究课题：
Leabharlann Baidu• 石油化工传统产业的提升，研制新型精 炼装备
• 重油裂化防催化剂污染的设备 • 降低汽油中硫含量的净化设备 • 降低汽油中烯烃含量的工艺及相应设备
• 煤的液化----煤的直接液化技术 挑战传统化工和能源装备制造业的发展和升级的
关键技术和系统集成技术 具有自主知识产权的煤气化及净化技术及装备
天然气化工核心技术及装备
• 主要内容：合成氨、甲醇、乙烯、 二甲醚、醋酸等
• 核心技术：天然气制合成气、合 成烃、制二甲醚、乙醇等。
• 相关的所有设备几乎全部依赖进口
西安交通大学
程光旭
主要内容
一、西部大开发对我国过程装备技术带来的机遇 及面临的新挑战
二、化工过程装备长周期安全运行工程背景 三、化工过程装备长周期安全运行保障体系 四、工程案例分析
本项目研究涉及的学科
• 化学工程与工艺 • 过程装备与控制 • 材料科学 • 机械工程
• 高效的设备是实现节能降耗的基础，应降低总 输入能（烧焦放热、燃料消耗、外供蒸汽和外 供电），提高能量回收水平。研究开发高效雾 化喷嘴、高效旋风分离器、高效规整填料等。
• 搞好装备“安、稳、长、满、优” 运行控制是节能降耗的保证。
• 全面考虑综合用能过程和全面优化 是节能降耗的根本，应优化换热网 络（外取热器、余热锅炉、油浆蒸 汽发生器、分馏塔等）。
工程装备的现代制造技术
• 现代集成制造技术 • 先进制造工艺、方法与装备 • 先进微型加工技术 • 先进机器人
二、催化裂化长周期安全运行工程背景
• 装置长周期运行，是指通过挖掘装置的 生产潜力，增加有效生产时间，从而减 少修理费用，减少非计划停工、延长设 备的使用寿命、提高企业的经济效益。
• 装置的可靠度
一、西部大开发对我国过程装备技术 带来的机遇及面临的新挑战
西部大开发的四大支柱产业：煤炭、油 气、电力和化工。 涉及的三个重大工程：西煤东运、西电东 送、西气东输。
目前存在四大挑战和机遇（I）
1. 产品质量难以满足日益严格的国家 环保标准要求
2002年1月1日，我国柴油执行新的国标 （GB252-2000），要求硫含量不大于 0.2%，氧化沉渣不大于2.5毫克/100毫升， 色度不大于3.5。催化裂化柴油，特别 是重油催化裂化柴油，不采取深度精制 措施难以达到新标准。
＝（运行周期日-非计划停工日）/（运行周期日）100%
• 一般来讲，“二年一修”指连续运行23个月 （运行周期日为690天），
• “三年一修”指连续运行35个月（运行周期日 为1050天），
• “四年一修”指连续运行47个月（运行周期日 为1410天）[2]。
• 重催装置的可靠度：“二年一修”应 ≥96%,“三年一修”应≥96%,“四年一修”应 ≥95.5%
另外，因工艺、技术和公用工程原因各 停工1次。
• 总体上看，我国装置运行周期与国外发达国家 相比，差距很大。 1997年底，中国石化总公 司考核的48套催化裂化装置中已有28套实现二 年一修，15套实现三年二修。2002年尚未实现 全行业重油催化裂化装置的二年一修目标。
• 从国外来看，德国BASF公司的生产装置，装置 的长周期运行时间为5年；埃克森公司炼油厂、 Phibro公司休斯顿炼油厂催化裂化运转4～5年； 荷兰DSM和北欧化工公司BOREALIS工厂装置是 “四年一修”。发达国家国外催化裂化装置一 般连续运转3～4年，甚至更长。
• 重油催化裂化装置运行周期考核目标为2年。
• 据统计，1998年中石化系统催化裂化装 置全年共发生停工24次81.15天，其中， 因设备、仪表原因停工18次66.33天，分 别占总数的75%和81.74%。因企业内、 外电网原因停工3次11.17天，分别占总数 的12.5%和13.76%。因操作失误停工1次 2.69天，分别占总数的4.13%和3.31%。
挑战与机遇（III）
3． 迫切要求大型装备国产化
2001年上半年，全国成品油市场消费柴 汽比为2.08 ，而炼油企业生产柴汽比为 1.71 左右。市场汽油过剩，柴油短缺。 造成柴汽比供需矛盾的根本原因是我国 炼油企业的原油二次加工以催化裂化为 主，而催化裂化以生产汽油为主。
由此提出的重要研究课题：
• 提高柴油收率和改善柴油品质的精 炼设备
• 研究增产柴油的工艺及设备（目前 已 研 究 成 功 的 催 化 剂 有 LRC-99， MLC-500、DMC、RGD-1等，可以 提高柴油收率4%左右 ）
• 渣油催化裂化的反应特点及新工艺与装 置的动态机理模拟
• 研究反应深度的控制原理，建立氢转移、 异构化和烷基化反应控制技术
挑战及机遇（II）
2．传统装备能耗较高
炼油企业综合能耗，既包括动力（电、蒸 汽、水）和燃料（煤炭、天然气等）， 又包括加工过程中自用燃料（重油、瓦 斯）以及催化裂化烧焦。
由此提出的重要研究课题：
• 先进合理的节能工艺流程是FCC节能的前提， 采用新工艺对老装置进行改造，应采用高活性、 高选择性催化剂和低回炼比操作，降低生焦。
• 研究多相反应过程，开发清洁燃料生产 的多相反应器
挑战与机遇（IV）
4. 催化裂化装置的长周期运行不理想
（安、稳、长、满、优运行）
目前国内炼油厂主要生产装置一般大修 周期约为“三年两修”，而在国外，大 修期一般为三年，甚至可延至五年以上。
由此提出的重要研究课题：
• 目前国外石油化工企业生产的发展趋势是从向 生产装置优化控制要效益，转向发挥工厂资产 运行最大效益发展，即从生产系统的长周期运 行要效益。
• 过程状态控制变量的调控技术、过程变量非稳 态、非线性技术研究
• 不停车条件下设备现场无损检测方法及相关新 技术研究
涉及的学科新增长点
• 西部大开发涉及学科新增长点： • 工程装备的现代制造技术 • 煤化工 • 石油、天然气化工 • 盐化工
煤化工的核心技术及装备
• 煤的气化----煤的干粉气化（Shell核心技术及 装备）、水煤浆气化（美国德士古核心技术）
我国制定新的无铅汽油标准
（GB17930-1999），将于2003年 1月1日执行，规定汽油中芳烃含 量不大40%，烯烃含量不大于 35%（v/v），硫含量不大于 0.08%（800ppm），笨含量小于 2.5%。
由此提出的重要研究课题：
Leabharlann Baidu• 石油化工传统产业的提升，研制新型精 炼装备
• 重油裂化防催化剂污染的设备 • 降低汽油中硫含量的净化设备 • 降低汽油中烯烃含量的工艺及相应设备
• 煤的液化----煤的直接液化技术 挑战传统化工和能源装备制造业的发展和升级的
关键技术和系统集成技术 具有自主知识产权的煤气化及净化技术及装备
天然气化工核心技术及装备
• 主要内容：合成氨、甲醇、乙烯、 二甲醚、醋酸等
• 核心技术：天然气制合成气、合 成烃、制二甲醚、乙醇等。
• 相关的所有设备几乎全部依赖进口