恒力石化炼化一体化项目装置技术分析.pdf

以恒力石化为例，介绍了国内民营炼化一体化项目的装置技术现状，包括装置规模、技术来源，原料及产品方案等，并对各种生产工艺进行了技术特点比较和分析，为国内炼化一体化项目建设提供了参考。关键词：炼化一体化项目工艺文章编号：（）中图分类号：文献标志码：收稿日期：。作者简介：李涛，男，年毕业于天津大学有机化工专业，教授级高级工程师，现在中国石化扬子石油化工有限公司南京研究院从事石油化工技术研究开发工作。恒力石化公司是恒力集团的子公司，恒力石化炼化一体化项目（以下简称恒力炼化）位于辽宁大连长兴岛（西中岛）石化产业基地，该基地是国家重点支持的七大石化产业基地之一，预计到 年，炼化一体化原油一次加工能力将达到 ，远景规划 。文章阐述了该炼化一体化项目的具体装置规模、技术来源、原料及产品方案、工程建设情况等，为相关炼化企业项目建设提供借鉴和参考。恒力炼化装置技术分析 项目简介恒力炼化是国家针对民营企业开放的第一个重大炼化项目，该项目原油一次加工能力为 ，加氢规模为 ，总投资 亿元，占地面积 ，加工原料设计为沙重原油、沙中原油、马林原油，采用常减压、加氢裂化、芳烃的全加氢工艺路线，芳烃联合装置规模为 （以二甲苯产量计）。恒力炼化在国内首次采用沸腾床渣油加氢裂化技术，以 芳烃联合装置和 连续重整装置为核心，配套烷基化、异构化、甲基叔丁基醚（）装置，产品方案包括：对二甲苯（），纯苯，汽油、煤油及柴油（包括 国 汽油、国 柴油、航空煤油），化 工 轻 油，润滑基础油，硫磺，聚丙烯，乙酸等。主要装置规模及技术恒力炼化主要装置包括：常减压和 重油加氢装置（含柴油加氢、蜡油加氢和沸腾床渣油加氢装置），套 芳烃装置，套 重整装置，混合脱氢装置等工艺装置，均采用了世界上最先进的工 艺 包，包 括 、杜邦、等国际知名公司的工艺技术包。恒力炼化主要装置规模及技术来源见表，乙烯项目和 精对苯二甲酸（）的主要装置规模及技术来源分别见表 。表 炼化一体化项目主要装置规模及技术来源装置名称设计规模（）技术来源常减压 国内常减压 国内轻烃回收（含液化石油气分离）国内煤油加氢精制 中国石化柴油加氢裂化 重油加氢裂化 异构脱蜡 中国石化芳烃联合（含石脑油加氢）中国石化 石 油 化 工 技 术 与 经 济 第 卷第 期 年 月续表 装置名称设计规模（）技术来源异构化 混合脱氢 公司 技术烷基化 杜邦公司 烷基化工艺 变压吸附（）氢气提浓（）国内煤制氢联产乙酸（含空分）（）国内表 乙烯项目主要装置规模及技术来源装置名称设计规模（）技术来源蒸汽裂解 乙二醇（）美国 公司 美国 公司裂解汽油加氢 中国石化丁二烯抽提 中国石化苯乙烯 公司高密度聚乙烯（）利安德巴赛尔 工艺聚丙烯（）公司 工艺 公司 工艺表 装置规模及技术来源装置名称设计规模（）技术来源线 英威达 技术线 英威达 技术线 英威达 技术线 英威达 技术线 英威达 技术 炼油和芳烃装置恒力炼化 套 沸腾床渣油加氢裂化装置，采用 公司的 工艺，以减压渣油为原料，生产石脑油、柴油、蜡油、未转化油等中间产品，同时副产部分低分气、干气等。套装置生产的未转化油合并后进入溶剂脱沥青单元，采用未转化油 溶剂脱沥青装置的组合工艺，减压渣油的转化率可达 。将为该项目提供以下整套的专有技术，具体包括：（）采用 沸腾床技术的套平行系列减压渣油加氢转化装置，采用 脱沥青工艺加工未转化渣油的 套组合装置，来自 装置的沥青将被用作相关的气化装置的进料；（）套 加氢裂化装置，用于加工直馏减压馏分油以及来自 装置和 装置的脱沥青油；（）按最大化石脑油生产模式用于加工常压瓦斯油的 套平行系列的加氢裂化装置；（）套石脑油加氢处理装置，套平行的采用连续催化再生 重整工艺，石脑油最大化地生产芳烃的 装置，采用 技术的 净化装置，采用 技术的 异构化装置和 套 装置。减压渣油约为原油的 左右，是决定炼厂重油深加工、利润空间大小的关键。过去，渣油只能用于生产低附加值的沥青、焦炭，而要将渣油转化为轻质油品又能避免产生焦炭的唯一途径是加氢。目前，世界上渣油加氢工艺类型有四大类，即固定床、沸腾床、移动床和浆态床渣油加氢，已工业化的技术有固定床、沸腾床和移动床 种，技术比较见表 。表 现有工业化渣油加氢技术比较项目固定床移动床沸腾床原料油常规渣油较劣质重油 较劣质的重渣油渣油转化率 脱硫率 脱氮率 脱残炭率 脱金属率 氢耗（）技术难易程度简单易操作较复杂复杂技术成熟性成熟基本成熟较成熟装置投资中等较高较高从表 可以看出：在渣油处理上，恒力炼化采用国际最先进且有成熟应用案例的沸腾床渣油加氢工艺，渣油转化率高达 ，可保证以重质原油为原料的同时，最大限度地将低附加值产品转化为高附加值产品。蒸汽裂解装置蒸汽裂解装置的公称规模为 （以产品计），年操作时间为 ，可生产聚合级乙烯 ，聚合级丙烯 ，装置的操作弹性为 。蒸汽裂解装置计划每 年停车进行一次大检修，其他化工装置也将同步进行停车检修。第 期（）李涛 恒力石化炼化一体化项目装置技术分析蒸汽裂解装置除了乙烯主装置外还包括干气回收系统、废碱氧化单元、变压吸附制氢单元及乙烯低温储罐区。其流程主要特点如下：（）采用超选择性 裂解炉，轻质原料、重质原料均可适用，烯烃收率高，热效率高，炉管寿命长。（）采用线性急冷换热器（），绝热体积最小；停留时间短；结焦程度非常低，不需要离线清焦。（）采用热集成与组分精馏组合技术的 热集成精馏系统；采用双塔前脱丙烷、前加氢和双塔高压脱甲烷流程；投资降低，工艺竞争力增强；采用热泵技术，降低了冷剂耗量，能耗降低。（）采用 集团 公司的炼厂干气回收（）技术，与乙烯主装置深度联合，依托主装置的乙烯、丙烯制冷系统及公用工程与辅助系统，将炼厂干气通过压缩机增压，采用乙烯主装置的丁烷原料为吸收剂，经过深冷、吸收分离塔系得到 气相、液体、液体分别作为裂解炉原料。分离出的主要含甲烷、氢等高热值组分的尾气送到界外燃料气管网。（）采用中国石化开发成功的国产化乙烯低温罐技术，该技术已在武汉 乙烯装置的低温罐（设计容积为 ）建设中成功应用。乙烯低温罐的贮存时间按 设计。烷基化装置 烷基化装置是我国首套全异丁烯进料烷基化装置，采用质量分数 的异丁烯为原料，生产高质量烷基化油，用于调和汽油。采用杜邦清洁技术公司专有的 烷基化和废酸再生（）烷基化技术。该烷基化装置将采用杜邦公司最新 专利技术，用于 接触反应器，最大限度地提高该装置管束传热面积的有效性和效率，提高烷基化油的质量。年月 日装置顺利投产，产品研究法辛烷值为 ，烷基化油收率 ，干点低于 。丙烷和异丁烷脱氢装置该装置是目前最大的单一系列脱氢装置，加工原料为 丙烷和 异丁烷，采用 公司的 催化脱氢技术、催化剂和发热材料（），联合生产丙烯和异丁烯。技术允许对多个进料组成进行共处理。除了转让该技术外，与 的合资企业 公司还为该项目转让了 催化异构化和 加氢精制工艺。裂解汽油加氢装置 裂解汽油加氢装置加工蒸汽裂解装置副产的粗裂解汽油，生产 加氢汽油产品，并副产不加氢的 馏分和 馏分。采用中国石化工程建设有限公司（）的裂解汽油加氢工艺技术。装置公称能力（年处理粗裂解汽油量），实际粗裂解汽油进料量为 ，年操作时间 ，装置操作弹性 （按实际进料量计）。裂解汽油加氢装置拟采用中心馏分加氢工艺。自界区来的粗裂解汽油在本装置中先进行和 馏分的分离，中心馏分 经两段加氢处理后，进行进一步分离，其中 和 组分作为加氢汽油送炼化一体化项目芳烃装置处理，作为汽油调和组分。和 馏分作为有机化工原料外卖，有很好的经济价值，进一步分离可做橡胶或石油树脂的原料。工艺技术特点为：（）适应宽馏分的一段加氢单床层工艺，适用于液相加氢，反应起始温度低、双烯加氢选择性高、床层温度分布均匀，催化剂运行周期长；（）适应低硫原料的二段加氢复合床工艺，适用于气相加氢，反应起始温度同比降低 ，可耐受阶段性低硫原料冲击，催化剂空速较高、脱硫脱氮性能好、烯烃加氢率高、芳烃损失少，再生周期长；（）采用高效气液分布器，解决一段加氢反应器的大型化设计；（）采用高效换热器回收反应热，优化换热网络，装置能耗达到国际先进水平；（）分馏塔采用抗堵及结焦抑制技术，清焦周期长。丁二烯抽提装置 丁二烯装置拟采用中国石化的 二甲基甲酰胺（）技术，以蒸汽裂解装置提供的混合 为原料、为溶剂，采用两段萃取精馏，分别除去丁烯、丁烷等难溶组分和乙烯基乙炔等易溶组分，得到的粗丁二烯经水洗塔脱除溶剂后，再采用两级普通精馏分别脱除甲基乙炔、水合，丁二烯、顺 丁二烯、等物质，最终得到合格的聚合级丁二烯产品及副产品抽余 等。装置年操作时间按 计，操作弹性为生产能力的 。工艺技术方案及特点如下：（）以 为溶剂，对 的溶解度和选择性高，产品收率和纯度高；（）溶剂不易与 形成共沸物，因此易于精制和回收；（）溶剂饱和蒸气压低，损失少；（）操 石 油 化 工 技 术 与 经 济 第 卷第 期 年 月作条件下对碳钢的腐蚀性小；（）不需控制系统溶剂含水平衡，无侧线塔，塔系间互相关联影响少，操作简单，容易达到控制指标；（）采用夹点技术对溶剂余热的利用加以优化，重组溶剂余热利用系统，将汽提塔塔底排出的热溶剂经过多台换热器顺序降温换热后，热溶剂温度从 降至 ，溶剂余热利用率接近 ；（）利用蒸汽凝液作为换热介质，更充分地回收蒸汽凝液和系统中的余热；（）焦油采用密闭方式处理，减少对环境的影响。装置 装置采用德国 公司的 工艺技术，生产规模为 ，年操作时间 ，平均产量为 。装置工艺界区由聚合单元、粉料处理、挤压造粒、掺混料仓、己烷储存、夹套水系统、烷基铝单元、乙烯精制等部分组成。工艺技术方案及特点如下：反应器可生产密度为 的产品，操作条件温和，反应压力约 、反应温度 。通过采用并联及串联等不同形式生产单峰或双峰产品，可生产高性能、多模态 树脂，具有行业领先的刚度 韧性、抗冲击性、高抗应力开裂性能和加工性能的平衡。反应器容积大，采用夹套及外冷却器两种方式撤热；工艺操作弹性高，稳定性好且生产灵活，产品牌号转换快，时间短；对原料乙烯及共聚单体纯度要求不高，不需要精制系统；采用己烷为溶剂，需要设置溶剂回收单元；聚合反应中有蜡生成，回收单元流程相对复杂。该工艺技术的优点是操作条件较温和，撤热容易，烯烃单程转化率高，产品切换快，高密度产品性能较好，可以生产双峰产品；缺点是当聚合物溶解于稀释剂中时，体系黏度升高，易形成粘壁现象。关键及特殊设备较多，因有稀释剂存在，流程较气相法长。苯乙烯装置苯乙烯装置采用贝吉尔公司的苯乙烯单体生产技术，由苯与乙烯烃化制乙苯单元和乙苯脱氢制苯乙烯单元两部分组成。乙苯单元为 工艺，苯乙烯单元为负压脱氢工艺。装置公称规模为 （以产品计），操作弹性 ，年操作时间 。装置年产 苯乙烯单体产品，同时副产苯 甲苯、脱氢尾气、混合渣油等。装置自产的脱氢尾气送往界区外的 装置进行回收，混合渣油等副产品可在装置内回收并加以利用，作为苯乙烯单元蒸汽过热炉的燃料。工艺技术特点如下：（）工艺采用埃克森美孚公司的催化剂以促进苯与乙烯的烷基化反应以及多乙苯与苯的烷基转移反应，能够有效阻止乙烯齐聚物以及异丙苯及正丙苯类乙苯产品杂质的生成。高烷基苯和重质副产品的生成也大为减少，避免了结焦带来的催化剂活性损失。同时由于不发生齐聚反应，反应器尺寸、反应及精馏设备的操作费用降低。（）贝吉尔苯乙烯生产工艺的优势来自于采用了先进的脱氢催化剂以及先进的机械设计工具，如计算流体力学及有限元分析等。根据合作方及专利用户的反馈，采用新的优化设计方法，使用先进的硬件，贝吉尔设计的每套苯乙烯装置在可靠性方面都在持续提高。贝吉尔的苯乙烯工艺设计采用的脱氢催化剂可在非常低的水 油比下操作，同时能实现很高的选择性。在延长催化剂使用寿命方面，贝吉尔可提供催化剂稳定技术。该技术通过维持催化剂中钾促进剂的含量来显著延长苯乙烯催化剂的使用寿命。装置 装置设计能力为 ，采用 公司领先的 齐格勒纳塔 催化剂。该项目是中国接受转让的 个 工艺技术反应器生产线之一，的 工艺技术是一种全气相法技术，具有业界最广泛的产品能力和稳定可预测的操作。装置的年操作时间为 ，聚合系统的操作弹性为 ，挤压造粒系统的操作弹性是装置设计的 ，挤压机的最大能力为 。装置由两条生产线组成，总计生产 的均聚物、无规共聚物和抗冲共聚物热塑性树脂，一般抗冲产品和特殊抗冲产品的比例为 。装置 装置公称规模为单线 （以产品计），共两条线。操作弹性 ，年操作时间 。装置采用美国 公司的环氧乙烷（）专利技术，以纯氧和乙烯为原料，氧化反应生成 ，进一步水合生成 的工艺路线，最终得到纤维级 产品。装置第 期（）李涛 恒力石化炼化一体化项目装置技术分析 氧化反应催化剂采用高选择性催化剂，催化剂设计使用寿命 年。工艺技术方案及特点如下：（）装置运行灵活性好，既可采用专利商提供的催化剂，也可采用中国石油化工股份有限公司北京化工研究院开发的国产催化剂及其他商用催化剂。此外，循环水处理单元、二氧化碳脱除单元也可采用不同的国产化催化剂。（）为避免催化剂运转末期反应温度高、副产物生成率也高的问题，反应器 气体冷却器采用一体化设计，可减少 反应器和气体冷却器之间的停留时间，从而减少副产物的生成。（）和二氧化碳的吸收采用一塔设计以减少设备投资，循环水回路中使用板式换热器以减少设备投资，循环气工艺排放采用乙烯回收单元以提高乙烯回收率。（）采用改进的一乙二醇（）塔再沸器系统，减少了再沸器结垢和清洗次数，提高了产品质量，延长了装置操作时间。精制单元的塔内件采用最新的填料和塔盘，增加了分离效率，减少了操作费用。采用改进的碳酸盐水洗系统，可使夹带至 反应器的碳酸盐最小化，而且可回收热接触塔塔顶能量。（）采用最新的仪表控制技术，增加了安全系统的安全性和可靠性，减少了假回路，从而延长年操作时间、提高年产量。对换热系统网络进行了新的优化，最大限度利用装置内部物料之间换热，从而减少了公用工程消耗。加氢装置加氢装置采用 的 加氢工艺技术，设计产能为 ，装置处理能力 ，实际进料 。年操作时间 ，操作弹性 。国内外 加氢技术主要分为选择性加氢和全馏分加氢两种工艺。两段加氢工艺包括一段加氢处理炔烃以及二烯烃和二段加氢处理单烯烃，同时副产不加氢的 作为烷基化原料。装置以丁二烯装置来的抽余液和 炔烃，炼油轻烃回收装置来的粗异丁烷为原料，生产加氢丁烷作为乙烯裂解原料，副产不加氢的 作为烷基化原料，主要生产装置包括脱丁烷塔、一段加氢反应和二段加氢反应等单元。工艺技术方案及特点如下：（）适应宽馏分的一段加氢单床层工艺，用于液相加氢，反应起始温度低，双烯和炔烃加氢选择性高，床层温度分布均匀，催化剂运行周期长；（）适应低硫原料的二段加氢复合床工艺，用于气相加氢，反应起始温度同比降低 ，可耐受阶段性低硫原料冲击，催化剂空速较高、脱硫脱氮性能好、烯烃加氢率高，催化剂寿命长；（）采用高效气液分布器，分布性能好；（）采用高效换热器回收反应热，优化换热网络，装置能耗达到国际先进水平；（）采用高效的浮阀塔盘或制造费用低廉的筛板。装置恒力炼化最初 条 生产线的总产能为 ，其中首条生产线 年投产，采用的是英威达 技术，第条和第条生产线采用的是英威达 技术，每条线的产能为 。英威达 技术为英威达的最新 技术，在能量综合利用、原料单耗、吨产品加工成本方面领先业界。工艺技术特点如下：采用低温氧化和专利的 母液 萃取技术，降低氧化反应的燃烧损失，乙酸及 消耗行业领先，产品对甲基苯甲酸含量低；能量回收效率更高，回收更多的电能；独特的防结垢精制预热器设计，实现长周期低蒸汽消耗；高效可靠的反渗透乙酸回收系统；低压排气处理达到最高环保标准；采用独有的残渣处理技术，高效回收钴锰催化剂和高纯度苯甲酸产品；积极推进主要设备的国产化，仅空压机组、钛搅拌机和部分仪表阀门需要进口。原料及产品方案恒力炼化一体化项目的原油加工方案为沙重原油 ，沙中原油 ，马林原油 ，平均原油指数（）为 ，硫质量分数 ，酸值 。单从原料上看，恒力炼化一体化项目比类似项目苛刻，但是原油的采购成本更低。重油加工路线：采用沸腾床渣油加氢裂化（工艺）溶剂脱沥青组合工艺，直馏柴油和沸腾床柴油去柴油加氢，直馏蜡油、沸腾床蜡油和溶剂脱沥青油去蜡油加氢，沸腾床加氢未转化油去溶剂脱沥青，部分加氢尾油去润滑油异构脱蜡。该方案渣油转化率达 ，可最大限度增产重整原料重石脑油。石脑 油 来 源：芳 烃 联 合 装 置 包 含 套 连续重整装置，重整原料主要来自石脑油加氢、柴油加氢裂化、蜡油加氢裂化装置的重石 石 油 化 工 技 术 与 经 济 第 卷第 期 年 月脑油，此外还有少量外购原料作为补充。恒力炼化 的 芳 烃 产 能 理 论 上 需 要 消 耗 石脑油，传统炼油工艺石脑油收率仅为 ，而恒力炼化大幅提高至 ，在原油加工量不变的前提下，可以基本实现石脑油自给自足，解决外购石脑油瓶颈问题。恒力炼化一体化项目原料与产品方案见表，化工产品方案见表 ，蒸汽裂解装置主要原料见表 。表 炼化一体化项目原料与产品方案原料与产品方案规模（）原料沙重 沙中 马林 煤、天然气等其他 产品 纯苯 化工轻油 国 汽油 国 汽油 国 柴油 航空煤油 商品液化气 润滑油基础油 乙酸 重芳烃 硫磺 表 炼化一体化项目化工产品方案装置名称主要产品名称产品量（）商品量（）蒸汽裂解装置甲烷氢 氢气 乙烯 丙烯 混合 裂解汽油 裂解燃料油 加氢汽油 裂解汽油加氢装置馏分 馏分 馏分 丁二烯 续表 装置名称主要产品名称产品量（）商品量（）丁二烯抽提装置液化燃料 抽余液 加氢装置饱和 不加氢 装置 副产品蜡 苯乙烯 苯乙烯装置苯 甲苯 脱氢尾气 装置 装置一乙二醇 二乙二醇 三乙二醇 燃料气转化装置甲烷燃料气 表 蒸汽裂解装置主要原料原料数量（）备注炼厂干气 来自炼油装置正丁烷 来自炼油装置正戊烷 正己烷 来自炼油装置直馏石脑油 来自炼油装置轻石脑油 来自炼油装置丁烯 外购己烷 外购苯 来自炼油装置粗异丁烷 来自炼油装置馏分 来自炼油装置水煤气 来自煤制氢净化气 来自煤合计 项目比较分析从纵向产业链抗风险分析能力来看，该项目的建成为恒力炼化打造了“原油 芳烃、乙烯 精对苯二甲酸（）、乙二醇 聚酯（）民用丝（涤纶预取向丝 、涤纶全拉伸丝 、涤纶低弹丝 ）及工业丝、聚对苯二甲酸丁二酯（）工程塑料、双向拉伸聚酯薄膜（）纺织”的完整产业链，具体产业链示意见图 。从横向装置先进性对比分析来看，恒力炼化项目的各装置均采用世界先进工艺技术，与国内排在前列的大型炼化企业相比，在装置规模上不相上下，单位产品综合能耗水平优势较明显，具体第 期（）李涛 恒力石化炼化一体化项目装置技术分析比较数据见表 。图 恒力炼化项目纵向产业链分析表 年装置规模及能耗比较企业原油一次加工能力（）乙烯装置规模（）产品综合能耗（）恒力炼化 某国有炼化 结语恒力炼化项目从规划、设计、工艺包以至于环保，均采用世界上最先进的技术。该项目选用世界上最先进的渣油沸腾床工艺，具有渣油转化率高、能耗低等特点，且全加氢工艺路线在油价稳步上涨背景下竞争优势较明显。采用美国德西尼布、等先进工艺技术，建设全球规模最大的乙烯、乙二醇、聚烯烃和苯乙烯等装置。随着恒力石化（大连）炼化有限公司炼化一体化项目的全面投产，恒力集团将实现“原油 芳烃、乙烯 精对苯二甲酸 聚酯 民用丝及工业丝、工程塑料、薄膜 织造”的完整产业链。对比全球大型炼化一体化生产基地，该项目的产品规划设计超前，公用设施自己配套，加氢能力强，原料适应性广，代表先进产能的方向，无论规模还是技术都处于国内领先。未来几年随着沿海各地与恒力炼化一体化项目类似的诸多民营炼化项目的陆续建成投产，国有企业长期具有的优势将受到前所未有的挑战，未来竞争不可避免，应从技术、产品、管理等各方面做好充分应对。参考文献 粱龙 恒力的世界梦 中国纺织，（）：（，），：，櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵 与 拟建 转化为轻质烯烃中试装置近日，泰国暹罗化工（）公司与日本 公司拟利用碳捕集和利用（）技术建设一套将 转化为轻质烯烃的中试装置。该装置预计 年完工，年启动，利用捕集的 与氢气发生化学反应生产轻质烯烃和其他碳氢化合物。该项目获日本新能源和工业技术开发组织（）支持，有望减少石脑油原料消耗与降低 排放量，同时促进 公司可持续发展。（中国石化有机原料科技情报中心站供稿）石 油 化 工 技 术 与 经 济 第 卷第 期 年 月