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1、煉油、石化行業(yè)及其工程的簡介,黃夑源講稿二,一.石油化工和煉油,石油化工:就是用原油或原油煉制后的產(chǎn)品、天然氣作為原料,采取不同工藝,生產(chǎn)燃料型油品、潤滑油產(chǎn)品、化工原料、化工中間體和化工產(chǎn)品的工業(yè),叫做石油化工(簡稱:石化)。,它是化學(xué)工業(yè)(化工)的一個重要組成部分。其它如:無機化工(三酸三堿)、有機化工、煤化工、鹽化工、醫(yī)藥化工、生物化工等,也都屬于化工?!?化工所涉及的面、專業(yè)很廣,因本人經(jīng)歷和知識面的局限,對無機化工
2、、鹽化工、醫(yī)藥化工、生物化工等了解甚少,是外行。即使煉油和石化方面和大家的交流,也只能是局部和膚淺的。石化又可劃分為很多生產(chǎn)行業(yè),如煉油、石化原料、化肥、合成橡膠及橡膠助劑、合成材料、精細(xì)化工、農(nóng)藥、塑料等…。煉油:就是用原油或中間產(chǎn)品,主要生產(chǎn)油品(汽油、煤油、柴油、石腦油)、潤滑油等產(chǎn)品的工業(yè)叫煉油工業(yè)。,,●現(xiàn)在一般也有將石化分為燃料型和化工型: 燃料型:以生產(chǎn)汽、煤、柴油等燃料油為主,以生產(chǎn)石化、化工原料為輔。
3、化工型:以生產(chǎn)石化、化工原料為主(如三烯:乙烯、丙烯、丁二烯;三苯:苯、甲苯、二甲苯),以生產(chǎn)汽、煤、柴油等燃料為輔。由于市場競爭,以及更好的綜合利用能源、節(jié)能環(huán)保,無論是燃料型或是化工型,最終都是要向綜合型方向拓展?!?由于我國貧油,多煤,近二十年來,我國的煤化工有了很大的發(fā)展。煤制油(神華),直接液化、間接液化;煤制甲醇(西北、內(nèi)蒙),制合成氨、化肥,制合成天然氣,制甲烷、制低碳烯烴;這些煤化工的
4、大部分裝置、車間(除了原煤儲運、制備以外)的工藝特點、條件都可以講是屬于石化項目的范疇(易燃易爆、高溫高壓)。,,● 關(guān)于醫(yī)藥化工,像原藥或醫(yī)藥中間體,它應(yīng)屬于化工項目范疇(有各種塔、釜、換熱器、容器、機泵,用管道連接,生產(chǎn)過程中的介質(zhì)是液體、氣體等),但由于它的行業(yè)特點,其規(guī)模較小、壓力溫度相對較低;但材質(zhì)、潔凈度、環(huán)境要求較高。 一般講,像無機、鹽化工、醫(yī)藥化工、生物化工等工程項目,其規(guī)模、壓力、溫度,易燃易爆的程度總體講比
5、石化項目要低。,二、石化常見的典型的生產(chǎn)行業(yè)的概況:,1. 煉油(燃料型):●原料:天然氣、原油或原油煉制后的中間產(chǎn)品《凝析油、化工輕油(石腦油、寬餾份汽油組分、烷基苯料、各類溶劑油等)、重油、渣油等》?!癞a(chǎn)品:汽油、煤油、柴油、燃料油、石油瀝青、石油焦、液化石油氣、化工輕油、潤滑油等。●它的生產(chǎn)裝置和設(shè)施主要分四大部分:a. 一次加工(原油蒸餾):原油預(yù)處理(電脫鹽脫水)、常壓蒸餾、減壓蒸餾(有的常減壓合在一起
6、)。▼ 利用原油/原料加熱氣化后,不同組分不同的沸點,分離出汽、煤、柴油等。 減壓蒸餾也稱真空蒸餾,把在常壓下難于蒸餾的常壓重油在抽真空的條件下降低其沸點進行蒸餾,可以把沸點高達(dá)500℃以上的餾分拔出來。 總的講,一次加工,基本上屬于物理過程。,,b. 二次加工(深加工):催化裂化裝置(包括重油催化、渣油催化)、加氫裂化、延遲焦化、催化重整(連續(xù)重整、芳烴抽提)、氧化瀝青等。 目的:▼ 提高輕質(zhì)
7、油的產(chǎn)量。▼ 也有為下游合成纖維作原料的,如:生產(chǎn)PX,他是將常減壓和加氫裂化裝置的生產(chǎn)作少許變化,生產(chǎn)石腦油,作為連續(xù)重整的原料,進而生產(chǎn)重整汽油,重整汽油作為PX裝置(對二甲苯)的原料。二次加工,有的是利用催化劑作為觸媒,在一定條件下,進行裂解、異構(gòu)化、氫轉(zhuǎn)移等反應(yīng),使重質(zhì)油變成輕質(zhì)油,并提高其汽油的辛烷值(如:催化裂化、加氫裂化、連續(xù)重整等);有的是通過氧化或高溫,改變原料的組分(如:氧化瀝青、延遲焦化);,,c
8、.油品精制和提高質(zhì)量、環(huán)保的有關(guān)工藝裝置:它主要是為了進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量,使產(chǎn)品達(dá)到有關(guān)標(biāo)準(zhǔn);或者為保證環(huán)保、節(jié)能綜合利用而設(shè)置的工藝裝置。如:加氫精制(汽油加氫、柴油加氫)、氣體分餾、MTBE、脫硫醇、硫回收等裝置。汽油加氫、柴油加氫是在催化劑、氫氣存在,并在一定溫度壓力下,脫除原料油品中的硫、氮、氧和金屬雜質(zhì),并使烯烴飽和,獲得精制汽油、柴油。又如:脫硫醇。它是為了脫除直餾汽油、煤油、溶劑油、輕柴油中的硫丶硫醇、氮
9、、氧等雜質(zhì),一般采用預(yù)堿洗,然后在反應(yīng)器中(內(nèi)有某種活性炭)進行氧化反應(yīng),得到脫硫醇汽油等。,,d. 第四大部分,為上述三大部分正常生產(chǎn)而提供水、電、蒸汽、風(fēng)、氫氣及原料、產(chǎn)成品儲運;自控;消防等的公用配套設(shè)施。如:供水廠/站;循環(huán)水廠;污水處理廠/站;高、低壓變配電所/間;汽電聯(lián)產(chǎn)的動力站/發(fā)電廠;空壓站;空分裝置、制氫裝置;全廠中心控制室;原料罐區(qū)、中間原料罐區(qū)、成品罐區(qū)/庫區(qū)、裝卸車站/臺;輸送帶/棧橋、消防站;檢維修車間、全廠給
10、排水、工藝熱力管網(wǎng)、火炬等。 燃料型的石化裝置或設(shè)施(煉油),一般都是按照它主要的生產(chǎn)工藝來命名的,如:常壓裝置、催化裂化裝置、汽油加氫裝置、連續(xù)重整裝置、硫磺回收裝置等,少數(shù)按照裝置的主要產(chǎn)品來命名??傮w講,二次加工裝置的工藝技術(shù)、操作條件較復(fù)雜,施工技術(shù)難度、技術(shù)含量也相對要大。就一次加工裝置而言,由于現(xiàn)在的單套規(guī)模越來越大,(150萬噸→800→1000萬噸),另外原料中硫、重金屬等的含量也越來越高,其設(shè)備、管道
11、的材質(zhì)檔次也不斷提高,因此,其現(xiàn)場施工的工作量很大,其施工技術(shù)難度、技術(shù)含量也不能小視(150萬噸和800萬噸不是一個檔次的)。,,2.石化(化工型):上面講到的以生產(chǎn)石化、化工原料為主(如三烯:乙烯、丙烯、丁二烯;三苯:苯、甲苯、二甲苯),即我們常說的“乙烯”,揚子乙烯、齊魯乙烯、撫順乙烯等。●原料:石腦油、煉廠氣、加氫裂化尾油;油田的天然氣(濕性天然氣)加工后的天然氣凝析液/油(LPG、NGL), 目前,還有用甲醇來制取
12、低碳烯烴(乙烯、丙烯等);有用液化石油氣制丙烯、丁二烯、異丁烯的?!癞a(chǎn)品:“乙烯、丙烯、丁二烯”三烯是基本化工原料,通過它們可以生產(chǎn)許多化工產(chǎn)品。2.1乙烯:* 聚合→聚乙烯─塑料制品;* 氧化→環(huán)氧乙烷→乙二醇(化纖、炸藥、增塑劑);二乙二醇、二乙醇胺等(溶劑、香料等); 乙酸→乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯等(溶劑、香料、醫(yī)藥等);* 齊聚→高碳醇(洗滌劑、增塑劑、醫(yī)藥);
13、* 氯化→氯乙烯(塑料制品);* 烴化→乙苯(醫(yī)藥中間體)苯乙烯→ 聚苯乙烯、丁苯橡膠、各類樹脂;* 水合→乙醇;* 共聚→乙丙橡膠等。,,● 由于乙烯為無色、無臭、易燃、易爆的氣體,它的沸點:﹣104度,與空氣混合是的爆炸極限為2.5%—34%,因此,凡涉及乙烯的裝置、工程項目,都有一些特殊的技術(shù)要求,如:密封要求高,乙烯裝置的裂解爐、急冷鍋爐等施工的技術(shù)含量、難度都很大;還有低溫輸送、儲存涉及低溫鋼等。
14、2.2丙烯:* 聚合→聚丙烯(塑料制品);* 共聚→(與上面的乙烯)乙丙橡膠;* →環(huán)氧丙烷(溶劑、表面活性劑、聚醚); 丙二醇(不飽和聚酯樹脂、化妝品、防凍劑等);* 氧化→丙烯酸→甲基丙烯酸(有機玻璃、溶劑、涂料);* →丙烯氰(綪綸、丁綪橡膠、ABS樹酯);* →異丙醇(溶劑、涂料、醫(yī)藥等);2.3 丁二烯:主要制備橡膠(氯丁、順丁、丁苯橡膠);及ABS
15、樹脂等。,,2.4苯: 通過烴化/加氫/硝化/氧化/氯化可以制備各類化工產(chǎn)品,如:烷基苯、順酐、苯酚等(合成洗滌劑、增塑劑、染料、各類樹脂、溶劑、農(nóng)藥等)2.5甲苯:甲苯是生產(chǎn)染料、炸藥、有機顏料、甲酚、漂白劑等化工產(chǎn)品的重要原料。我們常講的:PX、PTA,就是對二甲苯和對苯二甲酸,它是制滌綸的原料。2.6二甲苯:甲苯通過分離可得到對二甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯。鄰二甲苯可制苯酐,進而制增塑劑(DOP);間二甲苯
16、可制各類樹脂、涂料、耐高溫材料等。這些化工型裝置或設(shè)施,基本上都是按照它的最終的主要產(chǎn)品的名稱來命名的,如:聚乙烯、聚丙烯、環(huán)氧乙烷、苯酐、DOP、丁苯橡膠等。,,2.7 乙烯裝置的主要生產(chǎn)工藝:由于自然界沒有烯烴存在,因此,烯烴的獲得主要采用石油烴高溫裂解生產(chǎn)烯烴的技術(shù)。我們常說的乙烯裝置,主要包括管式爐裂解(裂解爐)和深冷分離。裂解爐得到的裂解產(chǎn)物(裂解氣)是含有甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、氫和混臺碳四、碳五、裂
17、解汽油等混合物,還含有少量雜質(zhì),必須對其進行分離精制才能得到合格的乙烯、丙烯和其他產(chǎn)品。目前,裂解氣分離方法主要采用深冷分離法。它是利用裂解氣中各組分沸點相差較大,相對揮發(fā)度不同,在不同溫度下用精餾方法進行分離。有在常溫下的、有在–30~–40℃的、有在–90~–100℃等?;炫_碳四、碳五要經(jīng)丁二烯抽提才能得到丁二烯;裂解汽油須經(jīng)汽油加氫和芳烴抽提才能得到苯、甲苯和二甲苯。● 這里還有一個要注意的,同樣一個裝置名
18、稱,如果它采用不同的生產(chǎn)工藝技術(shù)、生產(chǎn)流程(不同的技術(shù)/專利),它們的設(shè)備、材料、控制水平等會有很大的區(qū)別,相應(yīng)的工程特點、施工難點、施工方法等也會有很大區(qū)別。,三、石化及煉油行業(yè)及其工程的特點:,第一, 生產(chǎn)規(guī)模的大型化;由于生產(chǎn)規(guī)模的大型化,相應(yīng)的設(shè)備、管道等就必然大型化,其配套的電氣、自控儀表的量級也大,也帶來配件、閥門、電氣、自控儀表等的配置大、現(xiàn)場工作量大。第二,工藝過程復(fù)雜、生產(chǎn)連續(xù)化、自動化程度較高;第三
19、,高溫高壓或深冷、易燃易爆、不同程度的有毒有害: 它所使用的設(shè)備(動、靜設(shè)備、電氣、儀表等)、以及材料、材質(zhì)具有復(fù)雜,等級高的特點。所以,石化/煉油工程,從設(shè)計到設(shè)備制造、到材料配件、到施工、到投料試車,對質(zhì)量控制要求都十分嚴(yán)格,都要求嚴(yán)格遵循有關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),按照一定的管理程序和標(biāo)準(zhǔn)來組織實施。第四,在工程建設(shè)、項目管理上有不少地方有別于其它一些行業(yè)(如工業(yè)、民用建筑工程、市政公用工程、水利水電工程、電力工程、鐵路工程
20、、公路工程、一般的大型機電安裝工程等)。,四.石化/煉油工程的主要硬件結(jié)構(gòu),1.按照它的使用狀態(tài),可分為動設(shè)備和靜設(shè)備兩大類:動設(shè)備(機械設(shè)備),像各類泵、壓縮機、送/引風(fēng)機等;靜設(shè)備(工藝設(shè)備),像塔、反應(yīng)器/釜、再生器、冷凝器、換熱器、空冷器、加熱爐、加熱/聚合/攪拌釜、重沸器、容器、儲罐等等,也叫“非標(biāo)設(shè)備”;● 泵: 按泵體材質(zhì):鑄鐵、鑄鋼、合金、不銹鋼、塑料等;按其構(gòu)造和工作原理:主要有離心、漩渦、往復(fù)、計量
21、、螺桿、齒輪泵等;● 壓縮機:按結(jié)構(gòu):主要可分為:往復(fù)式、離心式和螺桿式; 按它的作用:有空氣壓縮機、石油氣壓縮機、氧氣壓縮機、新氫壓縮機、循環(huán)氫壓縮機、氨壓縮機等?!?送/引風(fēng)機、鼓風(fēng)機:和我們市政公用工程、工業(yè)民用建筑工程等其它的行業(yè)的基本一樣,● 塔:根據(jù)它的內(nèi)件結(jié)構(gòu),分為兩大類:填料塔和板式塔,,●反應(yīng)器:絕大部分反應(yīng)器都是高溫、高壓,(材質(zhì)、制造工藝要求較高),反應(yīng)器基本上都是制造商整體交貨,其重量從幾
22、十噸到數(shù)百噸。也有的反應(yīng)器需現(xiàn)場組裝(如:催化裂化反應(yīng)器),里面構(gòu)件較復(fù)雜。 ●容器:一般講,容積≤100 m3,稱為容器,≥100 m3的稱儲罐,分為簡單和復(fù)雜容器兩種?!窭鋼Q設(shè)備(是換熱器、冷凝器、冷卻器的統(tǒng)稱):a.管殼式:主要又分:① 固定管板式、② 浮頭式;b.水浸式冷卻器;c.管式換熱器;d.板式換熱器;e.空氣冷卻器(空冷器);● 爐子:石化/化工工程常見的有:園筒爐、立式爐
23、、箱式爐、裂解爐、氣化爐、廢熱鍋爐、焚燒爐等:(除大型蒸汽鍋爐);煤氣化爐,主要用在煤化工,煤氣化爐對安裝及爐砌筑要求較高。,,2.儲罐(拱頂罐、內(nèi)/外浮頂罐、氣柜、球形罐、料倉等); 一般講:化工用的罐較小,一般≤3000立(因品種多),石化、煉油的罐較大,5000立~10萬(原油)。 儲罐,所采用的材質(zhì)也很多,有碳鋼、低合金鋼、鋁鎂合金、低溫鋼(A333)、不銹鋼等。 3.管道(工藝管道、熱力管
24、道、給排水管道的統(tǒng)稱): 管道制作安裝在石化、化工工程建設(shè)中占有很重要的地位,它占得工作量比重較大,對一個項目(特別是裝置)的工期、質(zhì)量影響很大。▼ 管道可按壓力來分類, ≤0:真空;≤1.6MPa:低壓; ≤10MPa:中壓; ≥10MPa高壓; 有時也按介質(zhì)的溫度來分類,―般-40ºC以下稱低溫管道,120ºC以下稱常溫管道,120ºC~450ºC稱中溫管道,450ºC以上稱
25、高溫管道;▼ 按照管道的材質(zhì),可分這么幾大類:碳鋼管;合金鋼管(低合金、耐熱鋼、不銹鋼、);其它合金管(鋁鎂、銅鉬、鉛合金等);有色金屬管(黃銅、紫銅、鉛)和非金屬管(硬聚氯乙烯、低壓聚乙烯、聚四氟乙烯…)。 這些管材還可分為:無縫鋼管、焊接/有縫鋼管(縱向焊、螺紋焊接鋼管,螺紋又分埋弧焊、高頻焊等)。▼ 管道工程的管件和伐門:① 管件:彎頭、三通、異徑接管、法蘭(平焊、對焊等;按法蘭面的形式又可分為:光滑面、凹凸面、梯形
26、槽面等)、管件還有螺栓螺帽、墊片、膨脹節(jié)(管道波形補償器)、短節(jié)等。 ② 閥門:有閘閥(Z)、截止閥(J)、球閥(Q)、止回閥(H單向閥)、減壓閥(Y)、蝶閥(D)、旋塞閥(X)、安全閥()A、疏水器(S)等材質(zhì)有:碳鋼(鑄鋼的)、合金鋼、耐熱鋼、不銹鋼、非金屬的,(如管道是襯膠等,閥門里面也要襯膠)…。閥門根據(jù)它使用的工作壓力可分為:6Kg、10、16、25、40、68、100、160 Kg 等。,,4.自控儀表:
27、自控儀表在石化、煉油行業(yè)及其工程上有如下特點: 一是施工面廣,關(guān)聯(lián)整個工程;二是施工零星而分散;三是有效工期短;四是技術(shù)、硬件更新?lián)Q代快。石化/化工、煉油工程的自動化儀表常見的有三種系統(tǒng):自動檢測系統(tǒng)、自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)和信號聯(lián)鎖系統(tǒng)。按照其系統(tǒng)組成的作用來看,一般又可分為五大類:測量儀表、顯示調(diào)節(jié)、單元組合、執(zhí)行器、集中控制裝置/設(shè)施。有時我們通常將儀表分為一次儀表、二次儀表(一般講:安裝在設(shè)備和管道上的測量
28、儀表為一次儀表;集中在儀表盤上或安放在控制室內(nèi)的儀表為二次儀表)石化、化工的自動控制儀表工程的硬件主要有:儀表盤(柜、箱、操作臺)、電腦、一次儀表、二次儀表、各種金屬橋架、槽盒、電(管)纜盒、支架、控制電纜、管纜、各類導(dǎo)線、儀表風(fēng)管、導(dǎo)壓管、伴熱回水管、儀表供電系統(tǒng)等。,,5. 電氣工程:總體和工業(yè)、民用建筑、市政公用工程及其它一些行業(yè)的工程是相通的,除少量的高壓(6000V、1萬V),大部分是低壓(380V)。6. 廠房、設(shè)備
29、基礎(chǔ)及建構(gòu)筑物(一般通用)。7. 采暖通風(fēng)工程(一般通用)。8. 防腐保溫/保冷。▼ 保溫/保冷:石化、化工工程由于對溫度控制要求比較嚴(yán)格,因此,保溫/保冷的材料規(guī)格、品種比較多:9.有巖棉制品、礦渣棉、石棉、超細(xì)玻璃棉制品、微孔硅酸鈣制品、水泥珍珠巖制品、磷酸鹽珍珠巖、聚氨脂泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料等。10. 特殊設(shè)備(造粒機、破碎機、壓片機、成型打包機、工業(yè)電梯、行車等)很多; 一般這些特殊設(shè)備,都由制造商來現(xiàn)場指導(dǎo)安
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