我国炼油装备的现状与发展趋势

1我国炼油装备的现状与发展趋势目前我国的炼油能力在3亿吨以上，2005年我国境内的原油加工量达到3.亿多吨.（其中国内生产原油1.75亿吨,进口原油1.268亿吨），我国的炼油工业已具世界规模，炼油能力仅次于美国，我国是世界上的炼油大国之一。炼油工业经过多年的快速发展，从原油蒸馏到深加工，都已形成了本国的技术体系。配合炼油工艺的发展，我国的炼油装备取得了明显的进步。无论静设备或转动机械基本上能满足工艺过程的需要。为促进我国炼油工业的发展起了很好的作用。由于我国的炼油装备工业起步较晚，与当今世界水平相比较仍有一定的差距。摆在我们面前的任务是要大力推进我国的炼油装备的技术创新，为加速炼油工业的飞速发展打下坚实的基础。1炼油装备技术的现状1.1炼油装备基本上实现了中国制造经过改革开放二十多年来，中国石化集团公司和国内相关部门在发展炼油装备方面做了大量工作，取得了显著的成效。炼油装备从规模、数量、质量等方面都基本上满足了炼油工艺发展的需要。例如，为了推动催化裂化工艺技术的发展，对主风机、烟气轮机、富气压缩机、电液滑阀、进料雾化喷嘴、旋风分离器和外取热器等关键设备开展了技术攻关，至日前为止，重油催化裂化装置的主要设备基本上实现国产化。为了满足加氢精制、加氢裂化和重整的工艺需要，我们开发了高压加氢反应器、螺纹锁紧环式高压换热器、高压空冷器、高压分离器、离心式和往复式压缩机。这些关键静设备和动设备的开发成功标志着我国炼油工业的装备水平跃上了一个新台阶。我国主要炼油装置的设备国产化水平有了明显的提高。主要炼油装置的装备国产化率如表1所示。2表1几个典型装置的炼油装备国产化率注：①来源于某厂7000kt/a润滑油型常减压装置的设计资料②来源于某厂2000kt/a重油催化裂化装置的设计资料③来源于某厂600kt/a连续重整装置的设计资料④来源于某厂1000kt/a加氢精制装置的设计资料⑤来源于某厂1400kt/a高压加氢裂化装置的设计资料表1的设备国产化率是按设备的购置费用计算的。如果按照设备的台数计算，则国产化率可达到95％以上。我们认为，在市场经济条件下，应该考虑经济因素，如有的装置进口的设备数量不多，但所占的费用是很高的。所以不能简单地按台数来考虑国产化率。此外，引进设备费用主要用于泵和压缩机以及个别的专用工艺设备。随着国产化进程的加快，炼油装备的国产化率将进一步提高。1．2炼油装备大型化接近国际水平大型化的关键是大型高压设备。作为标志性的设备是大型高压加氢反应器。加氢反应器主要用于渣油加氢处理和加氢裂化。为此，首先来看一下我国加氢工艺的发展情况：集团公司提出RHT/RFCC技术路线是我国新建炼厂的首选。2000年世界上的渣油加氢处理已超过1.2亿吨。而我国在这方面的差距是很大的。2003年中国石油和中国石化二大公司生产减压渣油8100万吨（包括AR折成VR）。其中，34.6%的VR约2800万吨直接作为重油催化裂化的进料，位居重油转化工艺的第一位；30%作延迟焦化原料，居第二位；还有5.4%进行溶剂脱沥青；5.1%进行渣油加氢处理。合计用于深度转化的VR占减渣总量的75.1%；未转化重油2004万吨，占24.7%。其中炼油企业自用820万吨，商品1184万吨。要全部处理当年的渣装置名称设备总台数国产设备台数引进设备台数国产化率％注静设备动设备静设备动设备静设备动设备常减压蒸馏20279202750496①重油催化21384213800484.35②连续重整19375189724378.50③加氢精制13964139630186.27④加氢裂化19073186644987.50⑤3油仍须建设5套茂名这样的渣油处理装置。从中可以看出，渣油处理技术是有发展前途的。加氢裂化是当今最受炼油厂欢迎的一项先进炼油技术。它可以用减压重瓦斯油、催化循环油、焦化重瓦斯油为原料，生产芳烃料（石脑油）、喷气燃料、超低硫柴油、裂解生产乙烯的原料和高能润滑油基础油的原料。加氢裂化是炼油厂获得高利润的重要装置，因而得到了迅速发展。为了配合加氢工艺的发展，大型高压容器的发展必须相应地跟上。我国高压容器的现状：（1）一千吨级加氢反应器研制成功为了提高企业的经济效益，炼油企业的规模不断扩大，这就要求设备的规模相应地加大以满足工艺的需要。近几年来，在加氢裂化、催化裂化、焦化装置的设备大型方面取得了显著的成果。例如，具有代表性的是千吨级加氢反应器。该设备已在齐鲁石化公司投入运行。齐鲁石化公司的1400kt/a加氢裂化装置是目前国内单系列最大的加氢裂化装置之一。该装置的加氢反应器设计压力19.2Mpa，设计温度454℃，介质为油气、H2S和H2。反应器内径3800mm，切线长度26691mm,壳体壁厚263mm,母材采用21/4Cr-1Mo，设备内表面采用E309L和E347双层堆焊，设计重量937吨。该设备是国产第一台千吨级高压加氢反应器，它采用分析法进行设计，壁厚比常规设计降低14％，设备造价节省了900多万元，投资下降10%。国产首台千吨级加氢反应器由中国石化工程建设公司设计、第一重型机器厂制造。第一重型机器厂为了摆脱特大设备的出厂运输困难，还在沿海城市（大连）建立了特大型压力容器制造基地。这也为我国特大型高压容器的制造创造了有利的条件。首台特大型反应器已于1999年1月9日在齐鲁石化公司胜利炼油厂吊装成功，当年投入运行。图1高压加氢反应器4最近几年我国炼油工业的大型化发展迅速，在沿海地区已形成了多个千万吨级炼油厂，装置规模不断扩大，为了工艺的需要，炼油设备也在跟着进步，大型化的设备相继产生。二千吨级的大型反应器已顺利吊装就位。尤其是进入21世纪后，中国石化工程建设公司又为神华煤制油公司设计了单台重量达到2000吨的特大型反应器。2003年4月一重集团承接了煤液化反应器的制造合同，该反应器由球封头、13个筒节和裙座组成。这些都标志着我国大型反应器的设计、制造和安装已达到世界顶级水平。该反应器外经为Φ5500mm，长度约50m、壁厚335mm、单台重量达2250吨。一重集团2003年4月第一支293t筒节钢锭浇注成功。同年6月首支超过超重筒件铸件在12500吨自由铸造水压机上铸造成功。2006年6月17日，世界单台最大的煤直接液化反应器，神华鄂尔多斯煤直接液化项目煤液化反应器吊装成功，直径5．486米，长度57．776米此次成功吊装的反应器属神华煤直接液化项目一期工程中的首条生产线，由中国一重集团制造，是目前世界上最大、最重的反应器。据悉，该项目一期工程包括3条年加工煤各100万吨的生产线，设计能力为年产各类油品及化工产品320万吨，预计2007年底全面建成投产。神华集团运作的煤直接液化项目是目前世界上第一个工业化示范工程。单台重量达2103吨的由中国人自己制造的煤液化反应器经过11小时18分的起吊，堪称“神州第一吊”的煤液化反应器于当日18时50分顺利就位图2煤液化反应器（2）螺纹锁紧环式高压加氢换热器使用范围不断扩大螺纹锁紧环式高压加氢换热器是技术难度很高的一种换热器。世界上亦只有唯数不多的国家能够制造。高压加氢换热器也是加氢装置的关键设备之一。这种设备的难点在于要保证在高温高压临氢条件下有很好传热性能并达到严密的密封要求。中国石化工程建设公司设计、兰州石油机器厂等厂制造用于高温高压条件下的螺纹锁紧环式已达30多台。设计压力19.2Mpa，操作温度454℃，其中直径最大的达到1400mm。（3）大型焦炭塔投入运行焦化装置的大型化达也到了一个新水平，2000年上海金山石化采用一炉两塔的1.0Mt/a的焦化装置已经建成投产，单塔的最大直径8.4米，切线高度33.881m。2002年上海高桥石化1.4Mt/a延迟焦化装置的焦炭塔直径达到8.8m高度为35.387m。目前世界上最大的焦炭塔是加拿大Syncor油砂加工厂的延迟焦化装置的焦炭塔，其直径为12.2m,高度30m.特大型焦炭塔也给制5造和运输带来一些困难，因此美国Lummuns公司建议焦炭塔的直径8.2-8.5m较为适宜[2]。我国设计制造的焦炭塔塔体采用15CrMo耐热低合金钢，裙座与封头的连接部分采用整体锻焊结构。这种材料和连接结构能有较高抗疲劳和耐热性能。可以避免以往的焦炭塔在操作一段时间后产生的“糖葫芦”现象。今年，SEI为南海炼油项目420万吨/年焦化装置设计的焦炭塔直径达到9.8m。塔体材料选用11/4Cr-1Mo.这是目前国内最大的焦炭塔之一。因此我国的大型焦炭塔的水平已达到世界先进水平。图3焦炭塔（4）大型常减压蒸馏装置和催化装置的设备全部实现中国制造在当今的炼油企业建设中，原油的年处理能力常在1000万吨或者以上。一个年处理1000万吨/年的常减压装置的减压塔的直径达12m,重量达800多吨，减压塔不但直径大，且塔内件的结构亦是难点之一。这样的设备在国内已经成功地在镇海、上海石化等炼油厂投用。300万吨/年的重油催化设备，如再生器，它的直径达14m，（海南催化装置的再生器直径为14m）.内部操作温度高达700℃，内部加设隔热耐磨衬里，也是一个非常大型的特殊设备。以上几种设备对大型化来说是颇具代表性的。这些大型设备的制造成功表明我国的炼油设备的制造能力已达到了比较高的水平。基本上可以满足我国大型炼油装置建设的需要。1.3培养了一批石化装备的设计和制造专业队伍至目前为止，石化所需机械设备，国内已形成了较强的科研设计和制造力量。以中国石化图1焦炭塔简图卸焦口渣油入口锥体裙座中子料位热电偶筒体安全阀口椭圆封头(2:1)保温油气出口钻焦口6集团几个直属设计院为代表的设计单位，形成了独立的开发设计能力，能够开发石化专业所需的各种设备，如高压加氢反应器、高压换热器、高压空冷器以及大型工业炉等等。在设计过程中除了有一套完整的法规和标准外，我们也装备了先进的计算工具和优秀软件，可采用应力分析方法进行压力容器设计。我们的产品设计已接近国际先进水平。在压力容器制造方面我国已经形成了自己的加工基地，如第一重型机器厂已具备了从冶金、锻造、成形、焊接、切削加工、检验等一套完整的加工工艺。具有各方面的专业技术人才。这是我们在设备国产化方面的基本保证。在转动机械方面一批机械厂通过引进技术，引进装备，大型压缩机和泵的制造能力大大加强。基本上能满足炼油工业发展的需要。2炼油技术装备存在的差距和影响因素尽管我们在设备国产化方面取得了很大的成绩，但与国外的先进制造水平相比，还有一定的差距，特别是转动机械方面的差距更大一些。我们的产品的总体水平要比先进的工业国家落后10至20年，也就是说我们目前的产品仍相当于国外上世纪80至90年代的水平。这些差距主要体现在以下几个方面。2.1设计和制造技术水平与国外还有一定的差距我国的设计和制造技术与国外相比差距在哪。只要对国内的设计和制造的产品进行一些分析研究，便可了解一二。下面举几个例了子加以说明。7图4高压换热器这是一台国外某某工程公司为煤液化项目设计的换热器。设计参数设计压力:20.1MPa设计温度:370℃内径:1431mm最小壁厚：96+6.5从这台换热器中可以看出有三个方面的技术问题值得我们考虑..一是大端面的密封技术;国外采用了软密封加焊接密封的方法，这种型式国内还很少采用。密封是高温高压容器的关键。解决这一问题的办法是适当引进和加强创新。这种方法是简单可靠。二是开口接管用卡环式连接。三是设计分工不同，这表明国外的制造厂有较强的设计和制造能力。2.2产品的质量不够稳定我们的产品在试制阶段各方面都很重视，能够做到精心设计精心制造，产品的质量还是相当不错的。但到了批量生产时，产品的质量就会出现一些问题。造成产品质量不稳定的因素很多，但主要的是技术和管理方面。从技术上讲，要认识到对于任何一个产品，不是一个独立的产品，而是社会和技术的综合。是技术长期积累过程。我们一些产品制造历史不长，有的则处于试制或试生产阶段，从设计到制造，经验和技术的积累都不够。与先进的工业国家相比，我们国家的工业化水平仍较低。一些发达国家花了200多年的时间，才实现工业化。我们向工业化过渡的时间才几十年。我们的