国外炼油技术综合述评

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2013-05-25,#,国外炼油综合技术水平述评,现 状 和 展 望,1,前 言,参考美国炼油行业有关技术资料,以及,20012020,年 路线图内容编写,用能技术分析,环境保护,工艺技术,其它,2,用 能 技 术 分 析,炼油厂用能,炼油装置用能,节能潜力,3,炼 油 厂 用 能,美国制造业和矿业中炼油行业用能排序,项 目 总用能 排序 项 目 总用能 排序,总一次能源,4046 3,装置净用能,2576 1,燃料和电力,3669 2,厂外损耗,377 11,能量输出,1 4,公用工程,53 11,厂内损耗,1039 3,分项如下,:,产汽损失,224 3,发电损失,18 3,能量转化损失,542 2,能量输送损失,255 3,用能单位均为,PJ/a,4,炼 油 厂 用 能,项 目 装置净用 产汽损耗 输送损耗 转化损耗 供能合计,蒸汽系统,610 224 179 108 1120,燃料及冷却,系统,1874 72 329 2275,马达系统,94 5 94 193,公用设施,53 53,自备电站,(55) 18 18,其它,7 3 10,合计,2638 242 256 534 3669,5,炼 油 厂 用 能,统计表内采用平均值如下,:,损失率数据,1,蒸汽系统,:,锅炉,20%,蒸汽线路和疏水器,20%,蒸汽输送和换热器,15%,2,动力系统,:,常规发电,45%(4748MJ/kWh),联合循环发电,24%(6541MJ/kWh),3,能源输送,:,电力和燃料系统,3%,6,炼 油 厂 用 能,4,能源转换,装置加热炉,15%,冷却系统工程,0%,装置内运输系统,50%,电解槽,15%,其它,10%,5,马达系统,泵,40%,冷冻机,5%,风扇,40%,压缩空气,80%,电机定子线圈,5%,物料输送,5%,物料加工,(,研磨,)90%,7,炼 油 厂 用 能,参阅复印的,共,3,页,重要基础数据,PJ/a (10,12,kJ/a),1,总用能,(,折合一次能源,含厂外,) 4046,2,总厂内用能,(,燃料和购入电力,) 4268,3,进入装置总能,3119,4,进入装置净能,2576,8,炼 油 厂 用 能,美国炼油厂用能资料,PJ/a,年分 总用能,1985 2711,非燃料产品,1988 3210,所用能源,1991 3052,未计入,1994 3326,1998 3668,2002 3256,9,炼 油 厂 用 能,炼油厂消耗燃料分类,: 2002 1998 PJ,天然气,866 1000,电力,(,净,) 128 124,渣油,22 74,馏分油,5 4,液化石油气,21 35,煤,1 0,其它,2212 2431,合计,3256 3668,10,炼 油 装 置 用 能,美国炼油装置用能,(2001),电力,GWh/a,其它,PJ/a,装 置 燃料 蒸汽 电力 折合一次能源,常压蒸馏,298 259 4092 783,减压蒸馏,122 134 846 306,热加工,130 -11 4630 168,催化裂化,114 0.5 7014 194,加氢裂化,72 39 5873 189,催化重整,221 107 3416 399,加氢处理,271 285 15823 819,脱沥青,170 0.3 214 20,11,炼 油 装 置 用 能,装 置 燃料 蒸汽 电力 折合一次能源,烷基化,14 128 2773 211,芳烃,12 4 292 21,沥青,63 0 741 71,异构化,95 42 398 154,润滑油,92 26 1247 110,制氢,28 0 89 293,硫回收,0 -13 109 110,其它,111 63 39 193,合计,2980 34187 3474,12,炼 油 装 置 用 能,美国加州炼油装置用能,(2001),电力,GWh/a,其它,PJ/a,装 置 燃料 蒸汽 电力 折合一次能源,常压蒸馏,49 28 354 89,减压蒸馏,19 21 132 48,热加工,12 -2 546 14,催化裂化,13 0 787 19,加氢裂化,22 12 1794 52,催化重整,35 6 390 45,加氢处理,72 39 1282 75,脱沥青,2 0 30 2,13,炼 油 装 置 用 能,装 置 燃料 蒸汽 电力 折合一次能源,烷基化,2 15 226 22,芳烃,0 0 1 0,沥青,5 0 62 5,异构化,13 5 52 20,润滑油,12 0 161 14,制氢,99 0 313 101,硫回收,0 -13 16 -15,其它,13 7 950 31,合计,332 103 7094 523,14,炼 油 装 置 用 能,装置单位加工量能耗对比,10,4,Kcal/t,装 置 美国资料,1,美国资料,2,美国加州 中国石化,常压蒸馏,24.3 18.9 20.3,常减压,减压蒸馏,20.6 14.9 18.2 12.1,热加工,36.6 29.3 15.7 27.1,催化裂化,17.7 16.7 13.9 69.3,加氢裂化,62.0 40.4 49.5 52.5,催化重整,68.6 57.5 61.0 107.4,加氢处理,35.5 20.9 22.8 17.9,烷基化,83.3 75.2 107.2,15,炼 油 装 置 用 能,尽管不能在同一基准下严格比较,初步看来,1,美国常减压蒸馏能耗过大,不知原因,?,2,热加工因工艺构成不同,(,减粘,/,焦化,),出入较大。,3,美国催化裂化烧焦未计入能耗项目,故偏低。,4,美国催化重整不含芳烃抽提,我国普遍含芳烃抽提,由此引起较大出入。,5,我国烷基化装置能力小，开工套数少，代表性差。,16,装 置 节 能 潜,力,美国资料介绍了十多类炼油装置在蒸汽系统的节能潜力，预测今后通过研究开发采用新工艺和设备可使系统总用能从当前的,950PJ,降低,136PJ,，其中常减压蒸馏装置从,369PJ,降低,71PJ,。,资料还介绍了十多类炼油装置在加热炉系统的节能潜力，预测今后通过研究开发采用新工艺和设备可使系统总用能从当前的,2488PJ,降低,360PJ,，其中常减压蒸馏装置从,880PJ,降低,126PJ,17,能 量 利 用 效 率,从能源生产端（起点）到最终用户端（终点）的能量综合利用效率能充分反映能源的有效利用程度，应引起普遍关注。,国外对油气资源的利用效率形象地称为, (From Well to Wheel Efficiency),或简称,WTW,效率， 即各项生产环节效率,WTT,（从油井到汽车油箱）与 应用环节效率,TTW (,从汽车油箱到车轮）的乘积。,WTW=,（,WTT,）（,TTW,）,18,能 量 利 用 效 率,WTW,举例,油井,-,原油船运,-,炼油厂,-,加油站,-,汽车内燃机,WTW 14.2%,天然气井,-,液化天然气,-,压缩天然气,-,汽车内燃机,WTW 26.4%,天然气井,-,管输,-,制氢,-,压缩氢去加氢站,-,汽车内燃机,WTW 33.3%,19,能 量 利 用 效 率,技术进步展望,1,实现炼油厂总体用能优化,2,能量利用效率和过程控制集成,3,换热器结垢基本消除,4,新式换热器,(,螺旋、立式、无折流板）,5,炼油厂内热电联产,炼油厂又是发电厂,6,能耗过大的过程,(,如,:,蒸馏,;,加热炉,),很少使用,7,通过监测查出主要热损失部位（如：管道内）,8,容器能效高,20,能 量 利 用 效 率,提高能量利用效率目标,1,找出将美国炼油厂总能耗降低,10%,（约节能,340PJ/a,）的途径并实施。,2,改善常规技术的能效,10%,（举例：加热炉效率达,92%,）,3,对某些能耗高的装置实现,20%,的节能水平,技术难点,1,炼油过程内在的低效（当前的分离过程和燃料转化过程）,2,缺乏新型的热联合系统,21,能 量 利 用 效 率,提高能效的首要研发工作,近期,1,选定,2,个单元操作开发结垢控制方法,2,开发烃组分的膜分离技术，提高能效,20%,3,研究换热器结垢部位的测试技术,中期,1,开发设备抗垢涂层（操作温度,500,以下）,2,进行结垢过程变量和预防方法的现场验证,3,设计出将传质、传热和催化反应结合的能效更高,的设备（举例：催化蒸馏）,远期,1,开发全新的替代蒸馏的低耗能技术（除膜分离外）,22,能 量 利 用 效 率,结垢应用研究领域,烃介质结垢过程铁,/,硫化铁的角色,结垢过程沥青质和非沥青质的角色,不同原油组分调合对结垢影响,油田化学品,(,硅、钙等）对结垢影响,化学清洗（溶剂、表面活性剂）,23,环 境 保 护,1,污染物排放,2,法规约束,3,措施效果,4,存在问题与科研课题,24,环 境 保 护,污染物排放与治理,燃烧废气,泄漏毒气,污水,废渣,25,环 境 保 护,燃烧废气 单位,:kg/GJ,燃 料,SO,X,NO,X,CO,颗粒物,VOC,馏分油,0.07 0.06 0.015 0.0043 0.00085,渣油,0.73 0.17 0.014 0.0034 0.00038,天然气,0 0.06 0.015 0.0013 0.00026,炼厂气,0 0.06 0.015 0.0013 0.00026,LPG 0 0.09 0.015 0.0030 0.00026,石油焦,1.07 0.41 0.013 0.031 0.00021,发电,0.62 0.23 0.076 0.017 0.00017,26,环 境 保 护,装置排放污染物,(,经初步治理后,) kg/m,3,进料,装 置,SO,X,NO,X,CO,颗粒物 总烃,流化催化裂化,1.40 0.20 0 0.13 0,硫回收,0.016,火炬系统,0.08 0.05 0 0 0.8,美国炼油厂总燃烧排放,(1996),单位,1000t,SO,X,NO,X,CO,颗粒物,VOC,906 482 142 252 8,27,环 境 保 护,美国炼油厂总毒物排放,(1996),单位,1000t,硝酸盐,4.2,氨,4.0,盐酸,0.6,甲苯,3.5,甲乙酮,1.9,氨,3.1,二甲苯,1.8,环己烷,0.5,乙苯,0.4,甲醇,2.4,苯,1.4,正己烷,2.3,MTBE 1.2 1,2,4-,三甲苯,0.3,丙烯,1.9,乙烯,0.9,其它,3.5,合计,31.0,28,环 境 保 护,炼油厂工艺废水排放,:,单位,m,3,/m,3,进料,装 置,排水量,装 置,排水量,电脱盐,0.048,加氢裂化,0.048,常减压蒸馏,0.62,催化重整,0.14,减粘,0.048,加氢处理,0.024,焦化,0.024,烷基化,0.062,流化催化裂化,0.36,另稀硫酸,0.3-0.7,29,环 境 保 护,美国炼油厂废渣处理,(1995),单位,1000t(,湿基,),循环 治理 处置 合计 循环 治理 处置 合计,废碱渣,394 45 6 445 FCC,催化剂,32 9 37 78,生物质,51 138 73 262,一次油泥,42 14 1 57,污染土壤,5 73 158 236,污油乳化渣,100 1.4 0.5 102,浮选物,62 10 2 74,罐底渣,13 5 19 37,池沉淀物,1 3 25 29,废加氢催化剂,23 0.5 5 28,隔油池污泥,10 5 1 16,其它催化剂,1.8 0.5 5 7,合计,734 305 333 1372,30,环 境 保 护,废渣内毒物,项 目 毒 物,一次油泥 苯,;,苯并芘,;,铅,;,铬,浮悬物 铅,;,六价铬,污油乳化渣 铅,;,六价铬,隔油池油泥 铅,;,六价铬,31,环 境 保 护,美国炼油有关环保法规,CAA,清洁空气法,(1970),及增补版,CAAA(1990)-,国家大气质量标准,(NAAQS),国家空气危险物排放标准,(NESHAP),资源保持和恢复法,(RCRA),清洁水法,(CWA),安全饮用水法,(SDWA),全面环境应对、补偿与责任法（,CERCLA,）,紧急预案与社会应知权（,EPCRA,）,油污染法与防止泄漏措施,健康标准与过程安全管理规则（,OSHA,）,毒物管制法（,TSCA,）,能源政策法（,1992,）,32,环 境 保 护,当前可行最佳技术,BPT,限制值,kg/1000 m,3,原油,项目 全炼油厂 常减压蒸馏,+,催化裂化,+,焦化,+,加氢处理,总悬浮物,23.9 10.3 12.5,油和脂,9.1 3.7 4.6,酚类,0.2 0.077 0.10,氨氮,10.8 1.3 8.5,硫化物,0.16 0.068 0.083,总铬,0.48 0.20 0.25,六价铬,0.031 0.20 0.016,BOD5 29.1 12.1 15.7,COD 199.4 60.7 109.4,33,环 境 保 护,美国炼油业,1995,年投入,55,亿美元用于环保,30%,炼油厂排放毒物比,1988,年减少,26%,40%,炼油厂将,54%,废渣循环使用,而,1987,年只有,22%,1992,年开始实行新配方汽油,美国环保制定的,MACT,标准使炼油业投资,2.8-3.2,亿美元,年操作费增,1.5-1.9,亿美元,NAAQS,关于臭氧与微细颗粒物标准,(,尚未实施,),将使炼油业投资,31,亿美元,年操作费增,5.6,亿美元,1992,年起,炼油业污水排放量明显下降,34,环 境 保 护,美国炼油厂温室气体排放,(,百万吨,/,年,),1996,年总排放,CO,2,量,221,其中,:,炼厂气,92.0,渣油,4.3,石油焦,53.4,购入蒸汽,3.8,天然气,42.2 LPG 1.7,购入电力,20.4,非成品油,2.6,35,环 境 保 护,美国炼油业排放非,CO,2,温室气体量,1,甲烷,(1995)-,分解产物,82 ( 1000t),储罐,2,火炬,2,2,氯化合物,(1993)-,三氯乙烷,75 (t),CFC12 89,四氯化碳,9,36,环 境 保 护,今后的环保特点：,1,生产同时关注环保,2,从生产到消费过程产品全密闭（无毒品泄漏）,3,减轻社会的环境负担（向零排放靠近）,4,即使加工劣质原油时对环境也无影响,5,用可靠的科学方法对有风险的环保问题作出决策,6,炼油厂组成能适应更劣质原料,7,大大改进监测手段，及时自动消除污染物排放,8,采用无泄漏储罐,37,环 境 保 护,环保目标,1,排放标准居领先地位,2,影响社会的水体泄漏事故减少,75%,3,每,5,年公布一次环保改进成绩,4,找出实现零排放的途径并实施,5,经常将环境情况和基于危害的标准比较,6,继续改进危险评估工具,7,减少固定和移动污染源的三废排放,8,降低漏油事故，降低污水含油量,38,环 境 保 护,技术难点,1,危险评估：缺少毒理学数据库支持评估,无廉价毒性评定手段,2,废气排放：无法有效廉价测出泄漏点,排放源了解不充分,臭氧产生数据不足，缺模型,没有恰当脱除,SO,X,和,NO,X,方法,没有廉价控制燃烧污染物的办法,3,废水排放：废水中对水生物有害的成分知识不足,水循环回用成本如何降低,39,环 境 保 护,今后首要研究开发工作,:,近期,1,探索缓解原料成分对污水的影响。,2,开发炼焦清除,MTBE,的工艺。,中期,1,开发新的危险评估方法,强调以下三个领域,(1),对人,体的毒性,(2),从动物试验推祘到人体的不确定性,(3),评估工具采用保守假定的新途径。,2,探索更好标识空气中毒物来源的方法。,3,开发测量,PM2.5,的分析和采样新技术,增加数据库,有关因子资料两倍。,40,环 境 保 护,4,改进远距离传感性能，重点针对污染地区和隐,蔽地区。,5,开发几种改进的泄漏检查和修理系统，强调便,携性、灵敏度和低费用。,6,至少开发两种脱除原油中污染物的新技术以减,轻对炼油污水的冲击。,7,通过廉价的数据采集方法以及不确定数据的量,化方法，改进臭氧数学模型。,41,改 进 炼 油 工 艺,今后炼油工艺特点,加工不同质量的原油的灵活性。,工厂实行严格自动控制，主要是智能控制。,工厂完全自动化，不需维修、不需化验、按最小库存量操作。,加工更多采用生物技术。,就地应用有效的、易于掌握的工艺模型。,离子液体取代固体催化剂。,新工艺满足新产品和新产品标准要求。,42,改 进 炼 油 工 艺,改进炼油工艺的总目标：,改进过程收率使原油资源充分利用（接近,100%,）,改进炼油工艺的难点,工艺过程,1,缺少可替代的工艺。,2,目前使用的催化剂选择性较差。,3,掌握生物催化过程的知识过少。,工艺过程模型,1,缺乏将已知数据向外延伸的模型,43,改 进 炼 油 工 艺,2,炼油过程模型不配套。,3,不能建立原料组成和物性以及污染物排放的,关联,。,测量和传感,1,对迅速准确获得原料和产品的化学组成无,能为力。,2,化学组成分析仪器短缺。,3,供全厂监测的远距离传感器短缺。,44,改 进 炼 油 工 艺,改进炼油工艺的首要研究开发工作,近期,1,开发至少五个参数（化学组成和物性）以上的实,时测量能力。,2,开发取得支持新模型的工艺数据的测量手段。,3,充实混合物化学组成与物性基本关系的知识。,中期,1,开展从工厂过程测量中捕集的知识进行自动建模,的机理研究。,2,通过建模技术和输入数据使其能预测产品收率、,组成及物性，然后用于过程控制和监测。,45,改 进 炼 油 工 艺,改进炼油工艺的首要研究开发工作,3,开发柴油深度加氢脱硫的改进催化剂。,开发至少,5,种用于低温环境的催化剂,耐硫、耐氮催化剂寿命延长两倍,4,开发单一品种、不耗能的生物催化剂用于烃和,杂原子转化,远期,1,探索至少三种烃加工的途径,2,开发计算数学方法的催化剂设计能力,46,改 进 炼 油 工 艺,小结,：,炼油厂实现节能、零排放和安全、可靠,的目标 需要采用缓和的加工条件,1,替代蒸馏的分离技术,2,耐用的生物催化剂,3,更好的降硫技术,4,适合于低温环境的催化剂,5,实时测量组成,47,保 持 设 备 完 好 无 损,今 后 炼 油 厂 特 点,1,高度自动化,2,全面在线无损的检查成为日常工作,3,设备损伤的迅速判断可能实现,4,换热器结垢基本消除,5,检查无需人力即可提供设备状况的全部资料,6,停产时间最短,48,保 持 设 备 完 好 无 损,目 标,1,使不正常事故的固定资产和操作费用损失降低,90%,2,在安全和可靠性方面居于工业企业前列,3,为实现“难以接受的”非计划停工为零而奋斗,4,降低检查和维护劳务费用,75%,5,降低加工,1000,桶蒸馏当量的设备损坏损失到,$0.50,以内,6,创造完美的安全记录,7,实现设备损坏安全事故减少,75%,49,保 持 设 备 完 好 无 损,主 要 技 术 难 点,缺少可靠低廉的在线全面检查技术,缺少结垢和腐蚀的预测技术,无损在线检查不够完善,无法通过管线检查作出可信的全面评估,材料劣化机理知识不足,尚未开发出一种协调传感、测量、分析和纠正反馈的集成系统,50,保 持 设 备 完 好 无 损,今后首要研究开发工作：,近期,1,开发快速有效换热器管束检查方法,中期,1,在以下五个领域内开发全面可靠的在线检查技术：,压力容器超声检查、保温层下检查、埋地管线检查、,设备结垢检查、改进腐蚀挂片的放置。,2,开发至少两种监测设备完好状态的方法：损伤方式,和最佳维修时间。,3,开发若干种在役材料劣化的在线无损评价方法。,51,保 持 设 备 完 好 无 损,4,基于有限数据可靠地量化腐蚀速率和材料损坏,速率。,5,通过设备衬里在线检查改进高温设备维修程序,和失效分析。,6,设计非接触式在线检查焊缝的传感和测量技术。,7,开发在线检查空气冷却器管束的方法。,远期,1,开发原地测量普通建材残余应力的方法。,2,开发测验原油腐蚀性的廉价简易方法。,3,开发分析设备检查数据的智能系统。,52,