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化學工程技術創(chuàng)新在石化工業(yè)裝置建設與改造中的實踐與近期進展

文檔作者：黃贊發(fā) 文檔來源：九江檢安石化工程有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年06月09日
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75 墓然搠黑舭行業(yè)動態(tài)2 O 1 6-04
化學工程技術創(chuàng)新在石化工業(yè)裝置建設
與改造中的實踐與近期進展
O黃贊發(fā)
(九江檢安石化工程有限公司江西332004)
摘要：化學工程技術是石油工業(yè)發(fā)展的重要基礎，其技術的創(chuàng)新和發(fā)展對推動整個石化行業(yè)發(fā)展有著重要的意義?；瘜W工程技術能有效
解決石化工業(yè)裝置建設中的問題，并且能對其進行改造，讓石化工業(yè)得到更好的發(fā)展。本文主要通過講述石化工業(yè)裝置中關于工業(yè)爐的改
造，以體現(xiàn)化學工程創(chuàng)新在其中的意義。
關鍵詞：化學工程；技術創(chuàng)新；石化工業(yè)；裝置建設
中圖分類號：T 文獻標識碼：A
Practice and Recent Development of Chemical Engineering Technology Innovation in the
Unit Construction and Transformation of Petrochemical Industry
Huang Zanfa
(Jiujiang Jian’all Petrochemical Engineering CO．，LTD，Jiangxi，332004)
Abstract：Chemical engineering technology is t'le important bc勰is for the development ofpetroleum industry,and the innovation and
development ofthe technology have great signifieanceforpromoting the development ofthepetrochemical industry．Chemical engineering technology
caneffectivelysolvetheproblemsinthepetrochemicalindustryunitconstruction,andcarryontransformationforittomakethepetrochemicalindustry
get better development．砌西article,main紗by telling the renovation about industrialfumace in thepetrochemical industry equipment,gives expression
to the significance ofchemical engineering innovation in it．
Key words：chemical engineering；technoloy innovation：petrochemical industry：unit construction
引言
化學工程是研究化學工業(yè)為代表的，是對石化工業(yè)的生
產過程中有關化學過程與物理過程的原理和規(guī)律進行研究，
并利用這些規(guī)律來解決工業(yè)裝置的建設。隨著石化工業(yè)的不
斷發(fā)展，石化工業(yè)所涉及的范圍也越來越廣，因此重視化學
工程技術的創(chuàng)新，并在石化工業(yè)裝置建設中得到實踐與發(fā)展
是非常必要的。而同時，隨著石化工業(yè)裝置建設的發(fā)展，化
學工程技術創(chuàng)新提供了必要的條件。
一、石化工業(yè)裝菁建設中的主要改造的部分
在石化工業(yè)裝置中，工業(yè)爐是整個生產工藝中的重點
設備，無論是煉油、有機原料的煉成和合成樹脂的工藝都需
要借助不同工業(yè)爐完成。比如在煉油中，最為常見的石化工
業(yè)裝置有裂解爐、轉化爐和加熱爐等。它們能夠按照不同的
作用，不同的工藝要求，發(fā)揮不同的效果。但目前大多數(shù)的
石化工業(yè)裝置仍然是根據(jù)其外形將工業(yè)爐分為五類：1．管式
加熱爐：按形狀分為圓筒爐、立式爐、箱型爐。管式爐爐體
一般由鋼架及筒體(或箱體)組成，爐內襯有耐火材料和隔
熱材料，還有爐管系統(tǒng)、爐配件和煙囪等部分。根據(jù)其受
熱形式有純輻射式和輻射一對流式。管式加熱爐是石油化工
行業(yè)最常用的爐型，以后各節(jié)主要圍繞管式加熱爐展開介
紹。2．立式反應爐：這類爐的爐體基本上是受壓容器，如甲
烷化爐、中(低)溫變換爐、氣化爐、二段轉化爐等；另一
部分類似平頂(底)或錐形頂(底)的常壓容器，如沸騰爐、蓄
熱爐、煤氣發(fā)生爐等，爐體多數(shù)均有復雜的內件和襯耐火材
料，催化劑填料等。3．臥式旋轉反應爐：爐體呈臥式旋轉筒
體，內部裝有螺旋輸運器或加熱爐管，外部有傳動及減速裝
置，如HF旋轉反應爐等。4．帶傳動、升降投料裝置的反應
爐：這類爐設備類似容器，但外部有投料提升裝置，爐內有
內襯或砌筑耐火和隔熱材料，如電熱爐等。5．其他工業(yè)爐：
焚燒爐：用于廢氣、廢液、廢渣的焚燒。將其中有害物質經
焚燒轉化為無害物質排出。如污泥焚燒爐、硫磺回收裝置焚
燒爐。干燥爐：用于干燥工藝物料。熱載體爐：塑料廠用的
較多。
當化學工程技術得至1．10：lJ新，石油化工裝置也需要做出相
應的改變，以發(fā)揮化學工程技術的作用，提升自我生產率。
所以為了進一步提升我國石油工業(yè)事業(yè)的發(fā)展，并且配合化
學工程技術的創(chuàng)新發(fā)展，石化工業(yè)裝置的主體——工業(yè)爐也
應該進行相應的改造。
二、化學工程技術創(chuàng)新在煉油方面的實踐與進展
1．催化裂化技術在煉油裝置申的創(chuàng)新體現(xiàn)
催化裂化是石油煉制過程之一，是在熱和催化劑的作用
下使重質油發(fā)生裂化反應，轉變?yōu)榱鸦瘹?、汽油和柴油等?
過程。催化裂化的主要工程需要在裂解爐中完成，裂解爐，
主要以石油餾分為原料，進行熱裂解生產烯烴，其結構特征
為：立管加熱裂解爐。裂解爐大多數(shù)為立式鋼架結構爐體，
將幾種不同管徑組合
成一組，爐底有油氣
聯(lián)合噴嘴：對流室在
項部，為臥式盤管，
預熱原料或燃料等，
見(圖1)。
如今催化裂化技
術已經成為石化工業(yè)
裝置建設中的核心技圖1裂解爐結構圖
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萬方數(shù)據(jù)
2 0 1 6-04 行業(yè)動態(tài)Chenm當iedd代In化ter工me啊dia窮te 76 J V
術，是石化工業(yè)煉油都需要用到的一種方式。在這項技術中
就體現(xiàn)了許多化學工程技術的創(chuàng)新之處，如自動開發(fā)的高效
霧化噴嘴，PV高效旋風分離器、油漿旋液除塵和煙氣能量
回收等。這些技術的創(chuàng)新與使用，很好的解決了煉油中長期
存在的回收煙氣壓力、取出多余熱量等難題。有效的提升了
煉油的效率和環(huán)保性，讓煉油取得了更好的經濟效益。．
2．煉油裝置
煉油裝置中的核心部分為常壓裝置，是處理煉油的重要
裝置。能有效提升其處理能力，降低能耗，提升拔除率。鎮(zhèn)
海煉化與SEI對煉油裝置大型化開發(fā)應用了一系列化學工程
創(chuàng)新技術，如在兩段閃蒸、三級蒸餾節(jié)能型常壓蒸餾技術應
用其中，并使用真空技術來降低低壓降、高減壓的拔除率，
是其研發(fā)出的煉油裝置成為目前國內最大的長減壓裝置。經
過實際的投入運用，該常減壓設置的處理能力達到了1 02％，
總拔除率達到了79．1 2％，整個裝置的能耗量低至每噸1 1千
克標油。
3．催化重整技術創(chuàng)新在煉油裝置中的體現(xiàn)
催化重整是在催化劑的作用下，對油餾分中的烴類分子
結構進行重新排列成新的分子結構的過程(詳情見圖2)。石
油在煉制的過程中需要在加熱、氫壓和催化劑發(fā)揮作用的共同
環(huán)境中，讓原油中蒸餾所得的輕汽油餾分轉變成富含芳烴的高
辛烷值汽油，并副產液化石油氣和氫氣的過程。催化重整中可
以用作汽油調合組分，也可以使用芳烴抽提制取苯、甲苯和二
甲苯，副產的氫氣是煉油廠中重要的氫氣來源。
需要注意的是，制氫裝置轉化爐的結果與其他工業(yè)爐
的結構不同，爐管里都
裝有催化劑，并在關于
制氫反應過程是在爐管
內完成的。爐內溫度
較高，達到1000。C，
反應介質出口溫度為
800。C左右。(見圖2)
而催化重整技術的
創(chuàng)新主要是在其中應用
了新型再生器催化劑分
布器，能均勻的分布下
料，有效提升反應器的
利用率和催化劑的再生
治療。該技術在進氣方
式及氣體分配流動技術
也有所創(chuàng)新改進，通過
圖2制氫轉化爐圖
改善氣體的軸向及徑向分流的均勻性及提升了氣體在徑向床
成內的壓力降和氣體在軸向的壓力分布情況。這些技術方面
的創(chuàng)新都有助于提升整個催化重整技術的效果。
4．新型塔板、填抖和冷換設備
在改進煉油中相關的化學工程技術中，選擇合適的材料
能有效保證創(chuàng)新技術的效果發(fā)揮，并能幫助煉油廠的合理成
本管理。新型規(guī)整的填料或亂堆填料已經成為催化裂化中吸
收穩(wěn)定塔和常減壓塔的主要材料。高效換熱器也已經成為常
減壓裝置的主要構件，其能很好的回收煙氣熱能，將熱爐熱
效率提升到90％以上。此外，表面蒸發(fā)冷凝器、表面多孔
管換熱器也已經在煉油裝置中得到廣泛的應用與普及。
三、化學工程技術創(chuàng)新在有機原料方面
1．乙烯成套技術
自“九五”計劃以來，我國乙烯事業(yè)就開始快速
的發(fā)展，僅2000年中國石化集團公司的乙烯產量就達到
287 X 104t，并且在乙烯成套技術方面有了很好的創(chuàng)新和發(fā)
展。石化股份公司對裂解爐和分離工藝技術進行了創(chuàng)新改進，
通過在文丘里管流量控制技術對裂解原料在眾多的輻射段爐管
中的流量實現(xiàn)了精密的均勻分布控制；應用“濕壁”模型解決
了廢熱鍋爐結焦的問題。此外，在底部供熱和側壁供熱中是由
輻射段，建立有效的供熱模式系統(tǒng)，讓供熱更快、更為均勻。
乙烯分離技術～直是化學工程技術集中度非常密集的一
個范圍，并且對于乙烯大型化節(jié)能效果與深冷條件都有著非
常嚴苛的要求。通過對該技術的不斷研究與創(chuàng)新，在通過多種
考慮后，石化公司選擇中型乙烯作為乙烯分離技術創(chuàng)新、改進
的切入點。如今該項技術已經成功的在石油化工中得到使用。
2．甲幕歧化和烷基轉移成套技術
甲苯歧化和烷基轉移技術是芳烴技術中的一個重要組成
單元，是滿足石油化工對二甲苯需求的有效的措施之一。上
海石油化工研究將HAT系列作為催化劑，并以此為基礎研制
出大型軸向固定床反應器和反應器進口氣體分布器，以提升甲
苯歧化反應的效率，并提升對二甲苯的回收率，滿足了石油化
工對二甲苯日漸增大的需求。如今一套甲苯歧化和烷基轉移成
套技術所使用的40 X 1 04t／a已經安全、穩(wěn)定的使用了6年。
3．苯乙烯成套技術
在苯脫氫制成苯乙烯的成套技術中，乙苯脫氫軸徑向反
應器是該項技術的創(chuàng)新點。對反應器中的原料與反應物料流
向進行更合理、更環(huán)保、更節(jié)約的改進，能降低對催化劑的
使用量，并提升乙苯烯的制成率。華東理工大學在6 X 1 04t／
a和10X—怕的反應器中進行多次實驗后，終于建立了兩維氣
體的數(shù)學模型，并計算出反應器入口處軸向催化器的氣封高
度。另外，也有研究發(fā)現(xiàn)使用新型的高效靜態(tài)混合器，是解
決原有反應器入口處乙苯與水蒸氣在高溫和高速流動狀態(tài)發(fā)
生的質量偏離及乙苯脫氫轉化率偏低的問題的最好方式。
4．化工型YTBE合成及裂解一體化成套技術
化工型MTBE合成及裂解一體化技術為制出高純度的
聚合級異丁烯，上海石油化工研究院就以下兩點進行了創(chuàng)
新：(1)使用帶有環(huán)柱形催化劑裝填構件，以實現(xiàn)深液層塔盤
的催化蒸餾技術的使用；(2)在預反應器中是由外循環(huán)工藝，
改變床層抽出的位置。這兩點的創(chuàng)新抓住了化工型MTBE合
成及裂成一體化技術的關鍵所在，因此其所發(fā)生的效果也是
顛覆性的。在MTBE裂解單元中使用固體酸裂解工藝技術，
并適當?shù)姆糯蠊潭ù卜磻?，并對裂解產物分離和精餾塔系
進行合理的設計。目前該項技術已經得到很好的使用，以燕化
公司為例，其所生產的高純度異丁烯很好的與丁基橡膠合成。
結論
化學工程技術的創(chuàng)新對石化工業(yè)裝置建設的發(fā)展發(fā)揮著
重要的促進作用，但也正是因為石化工程裝置建設要不斷滿
足市場的需求，不斷自我發(fā)展，自我突破，才為化學工程技
術提供了良好創(chuàng)新環(huán)境。二者相輔相成，相互促進。所以只
有不斷注重化學工程技術的創(chuàng)新，重視合理的引進、吸收國
外的經驗，并根據(jù)本國的國情與條件進行合理的研究，是能
有發(fā)現(xiàn)好的創(chuàng)新點，大大提升化學工程技術的效率。
【作者簡介】黃贊發(fā)(1987-)，男，九江檢安石化工程有限公司，研究方向：化工機械。

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