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中国石化石科院先进炼油化工技术-柴油超深度加氢脱硫(RTS)

发布时间: 2022-07-13 22:55:07 来源:亚博体育官网地址 作者:亚博体育入口

  原标题:中国石化石科院先进炼油化工技术-柴油超深度加氢脱硫(RTS)技术!

  在党中央、国务院的坚强领导下,在国家有关部委的有力推动下,“十三五”期间,我国炼油化工装备在引进、消化、吸收国外先进技术的同时,自身加强科技攻关和技术改造,一批重大装备自主化建设实现了新突破,为我国炼油、乙烯和煤化工的规模实力的提升和装置规模大型化达到世界先进水平,提供了鼎力支撑。

  1.1.1 炼油化工装备为我国炼油和乙烯的工业规模位居世界第二做出了贡献

  近年来,我国炼油和乙烯工业进入快速发展期。2019年我国炼油能力和乙烯能力分别达到8.6×108 t/a和2 902×104 t/a,双双稳居世界第二位,炼油和乙烯规模实力增强。

  伴随着我国炼油和乙烯产能的快速发展,我国炼化重大技术装备的国产化取得了令人瞩目的巨大成就,能够设计和制造千万吨级炼油厂和百万吨级乙烯的成套设备,同时炼油和乙烯改造工程所需的关键设备已经实现本地化。截至2019年底,我国千万吨级炼油装置装备国产化率达到94%,百万吨级乙烯装置装备国产化率达到87%。

  1.1.2 炼油化工装备为炼油、乙烯及煤化工的装置大型化达到世界先进水平,提供鼎力支撑

  近年来,我国先后研究和制造了炼油、乙烯和煤化工等大型炼油化工装备。截至2019年底,炼油单系列最大规模达到1 600×104 t/a,乙烯单系列最大规模达到150×104 t/a,煤化工单系列产能220×104 t/a的甲醇合成塔达到世界最大,以上单系列规模位居世界前列。炼油化工装备的发展,为我国炼油、乙烯及煤化工的装置大型化达到世界先进水平,提供了鼎力支撑。

  百万吨级乙烯项目总投资一般在160×108元以上,其中设备采购费用约占总投资的30%~40%,接近60×108元。其中乙烯“三机”(乙烯压缩机、丙烯压缩机、裂解气压缩机)是大型乙烯工程的心脏,国产化后极大降低了建设成本[1]。

  国内装备制造业参与国内市场竞争,一是有效降低了国外公司的报价,如:大型炼油厂加氢反应器上世纪80年代国际市场价格为1.3×104美元/t,国内制造企业水平提高并参与竞争后,现在价格降到6 000~7 000美元/t[1]。二是国产设备具有明显的性价比优势,国产装备价格一般较同类进口设备约低1/3。

  据统计,2019年1—11月,石油和石油化工设备主营业务收入2 180×108元,同比减少12%;利润总额为96×108元,同比增长107%。炼油化工设备主营业务收入584×108元,同比增长4%;利润总额为31×108元,同比增长35%。总体而言,2019年1—11月,整个行业利润总额保持大幅增长,但主营业务收入同比增长为负值。

  石油和石油化工设备制造行业规模以上企业有1 720家,其中亏损企业有409家,亏损面达到24%,同比增加4%;全行业累计亏损额达65×108元,同比减少亏损12×108元。

  石油炼化设备行业出货值累计完成316×108元,同比增长25%。其中炼油化工设备完成26×108元,同比增长12.48%,保持了平稳增长。

  我国炼油化工装备制造业以重点建设工程为依托,成功研制了千万吨级炼油成套设备、百万吨级大型乙烯成套设备,提高了重大炼油化工装备的国产化与自主化,基本覆盖了炼油、乙烯和煤化工等主要领域,提高了炼油化工装备的自给率。

  我国炼油装备国产化率达到94%,国产化程度高。炼油装备水平的提升,支撑起了重点装置的大型化。目前,常减压装置规模最大蒸馏1 600×104 t/a(盛虹石化,在建),连续重整380×104 t/a(浙江石化,全球最大),催化裂化480×104 t/a,加氢裂化400×104 t/a、固定床渣油加氢400×104 t/a,沸腾床渣油加氢320×104 t/a(恒力石化,全球最大)、延迟焦化420×104 t/a中所涉及的大型反应器、大型塔、加热炉等实现了国产化。

  反应器:催化裂化反应器、再生器达到了国际先进水平;世界最大的加氢反应器、加氢裂化反应器、240×104 t/a连续重整反应器等各类关键反应器,填补了国内空白,并在工程中成功应用。近期完成的浆态床锻焊加氢反应器是迄今世界单台重量最大的锻焊结构加氢反应器,中国一重为代表的中国装备制造企业已经掌握了世界先进制造技术和工艺管理流程。中国首台最大连续重整装置“三合一”+“二合一”重整反应器(高达96 m、单台重达613 t)用于浙江石油化工有限公司一期工程380×104 t/a重整,再次刷新了兰石反应器制造的新纪录,具有里程碑意义。

  压缩机:330×104 t/a渣油加氢装置的大型往复式新氢压缩机4M150已经平稳运行,与国际知名压缩机——德莱赛兰150型压缩机相比,振动、噪声、效率等性能指标基本相同,个别指标还优于德莱赛兰的压缩机,达到了国际同类产品的技术水平。

  加热炉:全球最大重整装置加热炉(长23.21 m、宽18.9 m、高40m、重约1 500 t)应用于浙江石油化工有限公司380×104 t/a重整装置,也是目前全球单套规模最大重整装置。采用工厂模块化设计制造、码头集成组装、整炉海运发货、装置现场液压车顶升就位的一站式交付模式。

  裂解炉:世界最大乙烯裂解最大单台裂解炉——20×104 t/a乙烯裂解炉(重3 689 t,高53 m)技术达到国际先进水平,并建立了从焊接、组装、热处理到试压的生产线。

  “三机(乙烯、丙烯、裂解气压缩机)”:研制了100×104 t/a乙烯的裂解气离心压缩机、丙烯制冷离心压缩机和乙烯制冷离心压缩机,已经分别安装在镇海炼化公司100×104 t/a乙烯、天津石化公司100×104 t/a乙烯、抚顺石化公司80×104 t/a乙烯、武汉石化公司120×104 t/a乙烯装置和惠州炼化二期项目120×104 t/a乙烯上。

  塔器:全世界最大丙烯塔(直径7.7 m、高110 m、净重1 500 t)是目前全世界最大的乙烯裂解装置——浙江石化140×104 t/a乙烯装置中最高、最重的设备。

  乙烯冷箱:开展了“百万吨级乙烯冷箱的开发与研制”,成功研发了高压板翅式换热器,打破了国外的垄断局面,技术达到了国际先进水平。镇海炼化100×104 t/a乙烯中最大的冷箱(总质量约300 t)能满足16股流体同时换热。

  挤压造粒机:国际上,能够制造大型混炼挤压造粒机组的企业只有德国W&P公司、日本制钢所(JSW)、日本神户制钢所(COBE)和美国Farrell公司等。我国经过攻关,先后成功研制30×104t/a及以上聚乙烯异向双转子连续混炼挤压造粒机组和35×104t/a聚丙烯装置挤压造粒机组,结束了长期依赖进口的局面。

  经过多年努力,我国炼油化工装备制造业自主创新能力显著增强,重大技术装备自主化成效显著提高。特别是近年来我国依托国家重点炼油、乙烯及煤化工建设工程和重大项目,组织实施装备自主化,同时加强对引进的国外先进技术消化、吸收、再创新,一些装备制造产品已经达到或接近国际先进水平,部分装备是首台首套。

  在国家级、行业、省级科研平台与技术中心建设方面,如:中国石油集团渤海石油装备制造有限公司。2012年,该公司被国家发改委、科技部、财政部、海关总署和国家税务总局等五部委认定为国家级企业技术中心,2018年被确定为国务院国资委实施的“双百行动”综合改革试点企业,拥有3个实验检测平台、14个重点实验室和14个中试车间。

  在重大技术创新成果、高新技术产品方面,如:中国石油天然气集团有限公司:依托广西1 000×104 t/a炼油厂的建设,开展了千万吨级炼油厂的技术装备技术攻关,取得成效,装置开车一次成功;依托大庆120×104 t/a乙烯工程和抚顺80×104 t/a乙烯工程的建设,开展了乙烯关键技术和设备的技术攻关,工程投产一次成功。再如:中国石油化工集团有限公司在乙烯技术开发工作上,全面掌握了复杂原料乙烯成套技术,获得2019年中国石油和化学工业联合会科技进步特等奖;全面掌握了“高效环保芳烃成套技术开发及应用技术”“甲醇制取低碳烯烃(DMTO)工艺技术”等一批共性关键技术,并进行推广应用。

  德国、美国等国家炼油化工装备制造的突出优势,一是加工制造精度和自动化操控程度高。二是一些国际先进制造企业通过对AI技术、物联网服务及大数据分析等先进技术手段的应用,不断提升装备制造业务水平,并大力推进精益管理,不断提升企业效率和效益。

  我国炼油化工装备制造业的发展近年来虽然呈稳步上升态势,但是与发达国家炼油化工装备产业相比,仍然存在差距:大型骨干企业较少,产业集中度低,自主创新能力较弱,智能制造精益管理等方面起步较晚等。

  我国炼油化工装备创新能力有待提高,研发体系亟待完善。主要体现在:一是基础配套能力发展滞后,装备主机面临“空壳化”。二是部分关键核心装备仍然依赖国外制造,成为制约我国炼油化工行业高质量发展、危及产业链安全的瓶颈。突出表现为部分大型压缩机制造等方面与国外相比存在一定差距。三是目前对引进技术的消化、吸收、再创新能力还存在提升空间。四是重大设备的软件技术开发基本上仍停留在模仿开发阶段,二次开发能力比较差。

  此外,还存在新产品开发慢,科研成果产业化进程滞后、企业研发力量分散,缺乏装备研发的整体策划等问题。

  我国炼油化工行业高端装备生产能力不足,达到国际先进水平的技术装备仅占1/3,国产装备的国内市场满足率不到60%。在重大技术装备领域这一比率更低,特别是高新技术装备、微细加工设备几乎全部依靠进口,装备中技术含量高的配套产品依靠国外供给[1]。

  我国炼化行业中,特殊阀门、高压干气密封、50×104t/a聚烯烃装置的挤压造粒机、控制系统,如:DCS(集散控制系统)、ESD(连锁停车控制系统),SIS(安全仪表系统)等替代进口工作刚刚起步。

  我国炼油化工装备每年需要进口的数量较大。2019年,我国专用炼化设备进口总金额为63×108美元,同比增长4%。其中,炼油和化工专用设备同比增长达到了29%,增长迅速,具体情况见表1。进口设备主要有挤出吹塑机、精馏塔、注射吹塑机、塑料压延成型机、塑料中空成型机、加氢反应器、注塑机、3D打印机、蒸发式空气冷却器、二氧化碳压缩机和热交换装置等,主要来自欧盟、日本、韩国、美国和拉丁美洲。

  贸易摩擦总体形势严峻。中美争端具有长期性和严峻性,未来走向也存在很多不确定性。对于我国机械工业而言,贸易摩擦的影响体现在,一方面是对行业对外贸易的冲击;另一方面是技术封锁将严重影响企业的产品研发创新,严重阻碍我国机械工业向高端发展。美国通过颁布法律、行政限制令,实施精准“断供”等多种手段,限制一些关键技术装备和相关产品向我国出口,试图在关键技术、产品和重要物资装备等方面对中国“卡脖子”。我们必须未雨绸缪、防患于未然。

  部分国家和地区政治极化、民粹主义、贸易保护倾向突出,对国际经营环境造成了不利影响。中美贸易摩擦虽然就第一阶段贸易协议达成了一致意见,但是美国对我国的打压、阻遏仍然是最大的外部不确定因素,外部环境可能进一步趋紧。

  在新一轮科技发展战略中,各国纷纷展现出对制造业科技创新发展的重视。2018年10月5日,美国发布了《先进制造业美国领导力战略》报告,提出了开发和转化新的制造技术、集聚制造业劳动力、扩展国内制造供应链能力的三大目标,展示了未来四年的行动计划,涵盖了未来智能制造系统、先进材料和加工技术、美国制造的医疗产品等领域[2]。美国还提出国家制造业创新网络计划,促进制造业复兴。2019年8月31日,美国在“2021财政年度行政机构研究与发展预算优先事项”备忘录中,继续提出了纵向的未来工业领导力。

  在制造业创新发展方面,英国投入840×104英镑支持3D打印技术,在生物材料3D打印技术、无人驾驶技术等方面也取得了重要成果,为制造业的发展注入了力量[3]。

  作为工业制造业大国,德国推出了《国家工业战略2030》,将工业的发展放到了至关重要的地位,努力保持其相关领域在欧洲甚至全球的领导地位和领先地位[2]。德国提出工业4.0战略,旨在提升制造业的智能化水平。发达国家纷纷实施“再工业化”和“制造业回归”战略,努力赢得制造业竞争新优势。

  高端装备在制造业领域中一直是国际竞争的焦点。美欧等发达经济体和一些大型跨国企业长期占据高端装备的优势地位。近年来,高端装备国际分工争夺战愈演愈烈,已经成为发达国家与新兴经济体共同发力角逐的主战场。美国《先进制造业伙伴计划》、德国《工业4.0》战略均聚焦新一代高端装备技术的创新发展,以保持其在国际竞争中的优势地位。

  一些发展中国家正在加快谋划和布局,积极融入全球再分工体系,承接产业及资本转移,拓展国际市场,抢占新一轮制造业竞争制高点。

  资源与环境问题是人类面临的共同挑战,可持续发展日益成为全球共识。特别是在应对国际金融危机和气候变化的背景下,推动绿色增长、实施绿色新政是全球主要经济体的共同选择,发展绿色经济、抢占未来全球竞争的制高点已成为国家重要战略[4]。发达国家纷纷实施“再工业化”战略,重塑制造业竞争新优势,清洁、高效、低碳、循环等绿色理念、政策和法规的影响力不断提升,资源能源利用效率成为衡量国家制造业竞争力的重要因素,绿色贸易壁垒也成为一些国家谋求竞争优势的重要手段[5]。

  《中国制造2025》指出,以促进制造业创新发展为主题,以提质增效为中心,以加快新一代信息技术与制造业融合为主线,以推进智能制造为主攻方向,以满足经济社会发展和国防建设对重大技术装备需求为目标,强化工业基础能力,提高综合集成水平[6],促进产业转型升级,实现制造业由大变强的历史跨越。

  国家还出台了一系列政策,如:工业和信息化部印发工信部装函〔2019〕428号《首台(套)重大技术装备推广应用指导目录(2019年版)》,工业和信息化部办公厅、财政部办公厅印发信厅联规函〔2015〕340号《关于组织开展2015年工业转型升级强基工程的通知》,工业和信息化部、发展改革委、科技部和财政部下发《关于印发制造业创新中心等5大工程实施指南的通知》等。

  (1)百万吨级乙烯装置:乙烯装置配套压缩机组(含驱动汽轮机)生产能力≥120×104 t/a;裂解气压缩机组:驱动功率≥56 000 kW;丙烯压缩机组:驱动功率≥33 000 kW;乙烯压缩机组:驱动功率≥14 000 kW。

  (2)聚烯烃装置:聚乙烯、聚丙烯混炼挤压造粒机组:生产能力≥35×104 t/a;主驱动电机功率≥13 000 kW。

  按照国家《石化产业布局方案》,我国炼油能力2025年将突破9×108t/a,乙烯能力将突破4 000×104t/a。按照国家能源局《关于有序推进煤制油示范项目建设的指导意见》,2025年我国规划建成煤制油规模超过6 000×104 t/a。围绕重点建设工程,以千万吨级炼油、百万吨级乙烯、大型煤化工等成套设备为重点,推进重大炼油化工装备的国产化和自主化。

  炼化行业投资规模稳步提高,按照全国炼化工业每年投资超过3 000×108元、设备投资一般约占到工程总投资的30%计算,那么今后每年全国炼化行业设备总需求约达到1 000×108元。这对国产的炼油化工装备制造厂商而言,意味着至少每年750×108元的市场空间。

  落实《中国制造2025》要求,以提高我国制造业质量效益和国际竞争力为中心,一是以结构调整和转型升级为主线,集中力量发展先进产能,做大优势、补齐短板;二是坚持创新驱动,在强化基础的同时,突出发展高端制造;三是注重节能环保,大力发展清洁生产和循环经济,实现绿色制造;四是加快新一代信息技术与制造业深度融合,实现我国炼化装备制造业转型升级,促进中国制造向中国创造的转变,为实现我国从世界制造大国向强国转变做出贡献。

  重点规划部署包括:一是做大优势、补短板,实现转型升级;二是坚持创新驱动,强基础、攻高端;三是加强节能环保,实现绿色制造;四是推进与信息化、智能化深度融合。

  做优做强炼油、煤化工等传统优势制造产业,创建世界炼油化工装备一流企业和世界级炼油化工装备产业集群。

  一是推进企业技术改造,挖潜提升,降本增效,提升现有企业实力,支持高端炼油化工装备的技术改造,引导企业采用先进适用技术,优化产品结构,全面提升设计、制造、工艺和管理水平[7],促进制造业向价值链高端发展。研究制定重点产业技术改造投资指南和重点项目导向计划,吸引社会资金参与,扩大有效投资。围绕节能降耗、质量提升、安全生产等传统领域改造,推广应用新技术、新工艺、新装备和新材料,提高企业生产技术水平和经济效益[8]。

  二是集中优势资源补齐短板,创育、培育“高精尖”骨干企业,实施炼油化工装备行业补短板工程,从全产业链角度梳理产品和技术的痛点和缺失,充分评估“断链”环节“补链”的必要性和重要性后,组织全产业链协同攻关,保持产业链稳定性。一方面,针对行业“卡脖子”产品和环节(如工业设计软件、产品设计软件、控制软件及系统,试验、检测、测量和计量等仪器仪表等),运用“集中力量办大事”的手段,尽快缓解,以防他人要挟;另一方面,针对行业“短板”产品和环节(如高档基础零部件/元器件、核心部件、专用生产设备、专用生产线和专用检测系统等),组织实施专项工程,有计划、有步骤落实解决。

  加强标准化体系建设,强化标准实施,夯实标准化发展基础,增强标准化服务能力。强化计量、标准、认证、检验检测等标准质量品牌工程。

  加快“中国制造”品牌建设,开展品种、品质和品牌的“三品”专项行动。完善品牌管理体系,指导企业提高商标注册、运用、保护和管理能力,支持、鼓励有条件的企业采取收购、兼并、控股、联合和委托加工等方式,培育国际知名自主品牌。

  首先专注于制约发展的重大装备、材料及备件国产化攻关工作,同时关注已国产化的产品后期运行和再提升问题。逐步消除进口装备的制约,助力重点工程项目建设和生产运行。

  加快掌握一批具有自主知识产权的核心技术和拳头产品,实现一批重大装备的工程化和产业化应用,持续增强自主创新能力。

  一是在炼油方面,炼油装备向大型化、节能等方向发展,原来最简单的原油蒸馏装备塔、炉、换热器、泵、罐已经不能满足新的要求,催化反应过程占据主导地位,气固流化床反应器、液气固三相反应器应运而生。装备制造做好五“静”(反应器、换热器、分离器、储运容器和加热炉)、三“动”(烟气轮机、特殊阀门和离心分离机)、一“仪表”(智能变送器)九类产品。炼油高端装备制造产业的重点:着力发展千万吨炼油成套装备、特殊装备等。

  二是发展壮大乙烯及下游装备制造业。石化装备向大型化、节能等方向发展,重点:大型乙烯裂解炉、大型板翅式冷箱、350MPa超高压反应器、聚丙烯环管反应器、带搅拌浆的各类聚合反应器、重型螺旋卸料离心机等;百万吨以上乙烯所需的关键“三机”——裂解气压缩机、丙烯压缩机和乙烯压缩机;百万吨级大乙烯大型离心压气机——单机45 000 kW,要求高可靠性、高寿命;大型透平压缩机组、大型低温球罐(-30℃,1.72 MPa)更是未来发展方向。要加大攻关高压干气密封、50×104 t/a聚烯烃装置的挤压造粒机等。

  我国炼化行业中,控制系统,如:DCS、ESD,SIS等替代进口工作刚刚起步。我国设备日常诊断关键仪器,如:用于加热炉炉管超温检测的远红外议、VOCS检测仪等,属于空白,要加大攻关力度,尽快实现突破。

  一是实现国产化的重大装备要加大关键零部件的国产化工作,提升整机的国产化率。加快推进炼化重大装备国产化,防范化解“卡脖子”风险,保障产业链、供应链安全。积极应对国外保护主义给世界经济带来的冲击,确保重大装备安全、及时、经济供应,保证炼化项目建设的顺利进行。

  二是积极健全、完善首台(套)政策,鼓励由装备使用单位和制造企业共同开发高端装备,探索建立高端装备发展与重大项目审批的联动机制,明确落实高端装备的国产化依托工程,选定工程项目所需的高端装备,组织使用单位、制造企业、科研机构联合攻关。完善招投标制度,加强对招投标工作的指导和监管。

  三是要加快装备科技成果转化,组织实施有关炼油化工装备研发和产业化示范工程项目,努力实现从制造到创造、从模仿到创新的转变。

  针对传统高污染、高耗能行业和领域进行生产过程清洁化改造,通过发展绿色工艺、技术和装备来减少有毒有害污染物排放。重点:一是以高端装备等产业为重点,推广应用清洁高效铸造、锻压、焊接、表面处理、切削、节材等先进加工工艺,降低资源和能源消耗。二是严格限制碳排放超标、投入高、污染大、效益低的产品和服务。

  以炼油、乙烯及下游、煤化工的装备行业为重点,加快推进信息化建设,提高生产与管理水平。其主要包括:①深化ERP(企业资源计划系统)应用,建立经营管理与决策支持一体化平台,优化供应链管理,强化决策支持。②深化MES(生产运行系统)应用,提升PDM(产品数据管理)功能。完善质量、成本和能源管理,建立生产管控一体化平台。③推广装备制造物联网系统。制定统一数据采集标准,建立规范的物联网数据采集平台。④推广客户关系管理系统。建设电子销售系统,建立统一的市场营销和客户服务支撑平台。⑤深化应用集成,提升数据共享。强化产品质量和信息追溯,实现产品全生命周期管理。⑥推进工业化、信息化“两化融合”,联合IT产业,打造制造业“数字化工厂”和“智能制造”,适应“工业4.0”和“互联网+”的科技发展潮流,着力打造“高端制造”和“智能制造”。返回搜狐,查看更多

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