毕业设计（论文）开题报告-扬子石化企业加氢裂化反应器RBI应用

本科毕业设计（论文）开题报告题 目：扬子石化企业加氢裂化反应器RBI应用学生姓名： 院 （系）： 电子工程学院 专业班级： 安全0702 指导教师： 赵 志 峰 完成时间： 2011 年 月 日 1. 课题的意义 现代炼油技术中，加氢裂化是指通过加氢反应使原料中有10%以上的分子变小的那些加氢工业，包括馏分油加氢裂化（含加氢裂化生产润滑油料），渣油加氢裂化和馏分油加氢脱蜡（选择裂化和择形异构化）。RBI(Risk Based Inspection)技术是基于风险的检测技术，这项技术是在追求系统安全性与经济性统一理论基础上建立的一种优化检验策略的方法，是近十年来发展起来的一项设备管理新技术，并在私企行业形成了国际标准API580。在标准API580中，RBI技术的定义是:对设备实施风险评估和风险管理的过程，关注的重点有两方面:一是材料退化失效引起的压力设备内容物泄漏的风险;二是通过检测实施风险控制。加氢裂化生产的产品品种多且质量好，通常可直接生产液化气，汽油，煤油，喷漆燃料，柴油等清洁燃料和轻石脑油，重石脑油，尾油等优质石油化工原料。而且加氢裂化技术还具有生产方案灵活和液体产品收率高等特点。因此，随着近年来实现生产过程清洁化，生产清洁燃料，加工含硫原油，增加轻质油收率，提高炼化一体化生产效益等形式的发展，加氢裂化技术受到越来越多的关注。2.课题的目的 随着炼油及石化工业的迅猛发展，加氢裂化技术已成为原油加工过程的关键手段之一，所处地位愈加重要。而且环保要求的日益严格，对油品的要求越来越高。对于炼油企业来说，常规的炼油技术已不能满足环保的要求，迫切需要一种生产清洁燃料的炼油工艺。在这种背景下，只有加氢后的产品能够完全满足成产清洁燃料的要求，并有进一步开发利用的空间。但加氢裂化装置处于高温，高压，临氢，易燃，易爆，有毒介质操作环境；其强放热效应有时使反应得不到控制；工艺物流中的氢气具有爆炸危险性和穿透性；高压串低压系统爆炸；高温，高压设备设计，制造产生的问题，可能引起火灾和爆炸；管线，阀门，仪表的泄露可能产生严重的后果；设计方案的不合理，生产管理中的问题均可能引发事故。在此基础上，中石化正着力研究推行RBI技术，并向国家质量监督检疫总局申请在中石化系统内部分装置开展RBI技术的试点应用。国家质检总局在征求有关单位和专家意见的基础上予以发文，同意在中国石油化工集团公司、中国石油化工股份有限公司系统内具备一定管理基础的企业开展RBI检验技术试点应用。RBI技术是理论和经验的结合，对应用RBI技术来降低费费用的目的几乎是所有企业关注的重点，随着RBI技术的深入使用和持续管理，将在科学侧多的基础上保证安全地延长装置寿命和降低修理费方面大大发挥作用3. 国内外研究现状 1) 国外加氢裂化以及风险评价技术发展动态 20世纪50年代中期，美国对汽油的需求量大幅增长，对柴油和易燃油的需求量下降，产品结构不能适应市场需求的变化。热裂化催化裂化和延迟焦化等二次加工技术可以增加汽油产量，但汽油质量不能满足车用汽油高辛烷值的要求。因此，需要一种新的加工技术，把重质油品转化为轻质油品。在这种情况下，许多石油公司根据催化裂化催化剂的开发经验和德国煤焦油高压加氢生产汽柴油的经验，研究开发出馏分油固定床加氢裂化技术。1959年美国Chevron公司首先公布了Is cracking技术，1960年UOP公司公布了Lomax 技术，接着Unocal公司宣布开发了Unit cracking技术。随后美国Gulf公司，荷英Shell公司，法国IFP，德国BASF公司和英国BP公司等相继宣布开发成功自己的加氢裂化技术。经过数十年的市场竞争和企业之间的联合，兼并，重组，目前国外有UOP, Chevron ,IFP, Shell等公司拥有并对外转让成套专利技术；另外还有Albemarle ,Criterion, Holder Topsoil ,United Catalysts等主要的催化剂生产和供应商。60年代初期，加氢裂化技术主要用于把AGO,CGO和LCO转化为汽油。因为当时催化裂化的转化率低，有些原料转化不了。所以加氢裂化主要用于转化在催化裂化装置中难以裂化的油料。这时的加氢裂化装置都采用两段工艺，第一段用加氢处理催化剂的原料油进行脱硫，脱氮，然后进入第二段进行加氢裂化圣餐汽油。得到的轻汽油辛烷值高，直接用作汽油调和组分；芳径潜含量高的重汽油进行催化重整，得到高收率的高辛烷值汽油和氢气。这种两段工艺和生产方案至今仍为美国一些炼油厂加氢裂化装置所采用。60年代后期到70年代，催化裂化技术特别是提升管技术和分子筛催化剂的进展，使得催化裂化能够生产最大量高辛烷汽油并成为主力技术。与此同时世界油品市场对喷气燃料和柴油的需求迅速增加，加之活性高，选择性强，稳定性好，能转化重馏分油的加氢裂化催化剂趋于成熟，促进了加氢裂化的发展，加氢裂化工艺方面出现了以生产中间馏分油为主的单段流程和既能生产中间馏分油又能生产石脑油，灵活性较大的单段串联流程。炼油厂新建的德加氢裂化装置多数都转向以加工VGO生产喷气燃料和柴油为主要目的。至70年代中期，世界上新建的加氢裂化装置60%的加工能力都是用于生产喷气燃料和柴油，而且逐年增加。80年代以来，加氢裂化技术发展的趋势，除了多生产中间馏分油以外，就是把加氢裂化富含烷烃的未转化尾油用作催化裂化原料或蒸汽裂解值乙烯原料和生产高黏度指数润滑油的基础油料。90年代新建的加氢裂化装置，90%的加工能力用于主要生产中间馏分油，单段，单短串联和两段工艺都用应用。进入21世纪以来，为了适应清洁燃料生产及其升级换代的需要，出现了部分转化加氢裂化等一批新工艺，在生产石脑油，喷气燃料和清洁柴油同时，未转化的尾油用作催化裂化原料，直接生产清洁汽油组分，这也是21世纪加氢裂化工艺的发展方向之一。风险评价技术开始于20世纪30年代的保险业，最早应用于金融、保险、投资等领域，是经济学的一项决策技术。自20世纪40年代核工业发生泄露事件后，风险技术开始用于核电厂的安全评价中，70年代，随着核电技术的迅速发展，公众对核电站的安全性要求越来越高促使了风险分析技术在该领域迅速兴起。1974年美国原子能委员会(Nuclear Regulatory Commission，NRE)应用系统安全工程分析方法，提出著名的核电站风险报告(SH一1400)，在科技界和工程界引起了震动。到1975年，风险评价技术已广泛用于核工业领域，随后逐步在航空、航天、环境工程、石油化工、医疗卫生、交通运输等工业领域得到推广应用。如1976年英国卫生与安全管理局(HAS)对convey岛石油化工企业的工业设施危险性进行评价;1979年英国伦敦Cremer&认值nerd公司和德国法兰克福Battle公司对Rijnmond地区的六个工业设施进行风险评价;1984年对印度博帕尔农药厂进行风险评价等。随着风险评价技术的发展，到20世纪90年代欧美等发达国家开始基于风险检验技术(Risk-based Inspection，RBI)的研究，编制了一些规范和标准，如美国石油学会(Americana Petroleum Institute ，API)颁布的基于风险检验规范，API581、美国机械工程师学会的管线完整性管理系统，AsMEB3I.SS以及机械完整性风险管理系统;法国BV(BUREAUVERIATS)公司的设备资产完整性管理(Asset Integrity Management，AIM)方法和RB .eye软件等。在风险检验技术研究的同时，逐渐将基于风险的评价方法推广到实际应用中，例如shell公司的Reynolds将RBI方法应用于石油化工企业中，Radian国际公司的Munson应用风险评价技术开展了电厂主蒸汽管线和再热管线的风险分析，DNV公司的Tannin等人对LNG厂的设备进行了风险排序，Allen 等人开展了炼油厂的风险管理研究，加拿大管道风险评价指导委员会PRARSC开展了油气管道风险评价研究，美国原Amoco管道公司采用风险评价技术管理所属的油气输送管道等，这些工作在工程实践中取得了明显成效。同时，为推进风险评价方法的广泛应用，推出了许多基于风险检验的商用软件，如DNV公司的ORBI下Onshore软件、法国By公司的RB.eye软件、英国Tischuk公司的-TOCA软件、英国焊接学会TWI的Rikswies软件等，而且部分软件已在我国试运行2） 国内加氢裂化以及风险评价技术发展动态 我国是世界上最早掌握现代加氢裂化技术的少数几个国家之一。在上个世纪50年代初，抚顺石油三厂研制出3511和3512催化剂（MoS-白土），以酸碱精制页岩轻柴油，并解决了我国加氢裂化工艺装置初次开工的技术关键问题。与此同时，石油三厂与中国科学院大连化学物理研究所合作开发了3592催化剂（MoO-半焦），先后进行了低温煤焦油的高压和中压加氢裂化工业试生产。这些研究开发和工业生产实践，为我国现代加氢裂化技术发展奠定了基础。 1966年，由我国自行开发，设计和建造的第一套400Kt/a馏分油单段加氢裂化工艺装置在大庆石油化工总厂建成投产。该装置采用我国自己开发与生产的以无定形硅铝为载体，主要生产喷气燃料和柴油，具有工艺简单，能耗低等特点。这套工业装置的成功投产，标志着我国现代加氢裂化技术的水平与发展基本与国外大公司同步。此后我国加氢裂化技术的开发工作一直在稳步推进，抚顺石油厂先后成功开发了3762，3812，3821等加氢裂化催化剂；生产润滑油基础油的加氢裂化-择形裂化工艺技术，以大庆减二，减三及加氢裂化尾油为原料，生产轻，中质低倾点润滑油基础油，并用这些基础油调制出汽车机油，柴油机油等10多种润滑油产品。 进入80年代以后，随着我国国民经济的快速发展和环保法规的日愈严格，对优质清洁马达燃料和石油化工原料的市场需求大幅度增长，为了适应这一发展形势，我国炼油企业大力发展催化裂化等加工技术的同时，也加快了加氢裂化技术的开发步伐。在加氢裂化催化剂开发方面，中国石化抚顺石油化工研究院（FRIPP）在国内率先研制成功超隐Y沸石，继而开发了灵活型3824，轻油性3825以及用于缓和加氢裂化的3882三种含分子筛催化剂，并先后在工业装置上成功应用。中国石化石油化工科学研究院(RIPP）也先后开发成功了RT-1,RT-5,RT-25,RT-30,RHC-1,RHC-5等加氢裂化催化剂和生产润滑油基础油的择形裂化催化剂，以及中压加氢改制，中压加氢裂化（RMC）和最大限度提高劣质柴油十六烷值（RICH）等工艺技术，并先后实现工业应用。随着我国炼油厂高，中压加氢裂化工业装置逐年增加，催化剂用量迅速增多，我国催化剂再生技术也随之问世。中国石化金陵分公司采用自行开发的再生新工艺和流程，1990年初成功地进行了加氢裂化催化剂的器内再生技术（HCRT），对中国石化，茂名分公司，金陵分公司，石家庄炼化股份有限公司等近20家炼油化工企业所用的加氢裂化和加氢精制催化剂进行器外再生，理化性质和活性评价以及工业应用的结果表明，再生催化剂的性能达到了较高水平。我国的风险评价技术起步较晚，开始于20世纪80年代，随着国外先进安全工程技术的引入，国内进行了大量研究。1981年，原劳动人事部组织人员进行安全评价的研究工作;1988年，原机械电子部制订了机械工厂安全评价标准;1990年，中国石化总公司制定了石油化工企业安全评价实施办法;1992年，原化工部劳保所制订了化工厂危险程度分级方法;同年国家科委将“重大危险源的评价与宏观控制技术研究”阴-291列为国家“八五”科技攻关计划的内容;1994年，北京燕山石化公司和原化工部劳保所共同制定了石化装置安全评价细则;1996年，中国石油天然气总公司炼化局提出炼油(化工)厂安全性综合评价办法等。大量风险分析技术的研究，使得风险分析技术在工程中的应用取得了迅猛发展，例如南京工业大学化工机械研究所开展了工程风险投资和项目筛选决策方法的研究，合理延长在用安全阀检验周期的研究，埋地压力管道的风险评价以及PTA装置引进设备超标缺陷的安全评定和风险评价研究;南京炼油厂开展了炼油装置风险评价;金陵石化公司化工一厂开展了基于半定量风险分析的凡士林加氢装置安全评估;以及其它单位进行的炼油化工装置风险评价模式的研究:海洋平台定量风险评价;风险评价在油气管道技术研究中的应用困;基于半定量风险分析的加氢裂化装置安全评估;长输管线风险技术的研究，风险技术在压力容器和管道上的应用等，都已逐步将风险分析技术引入到生产管理当中。随着周边的韩国、马来西亚、新加坡等国家RBI研究项目的相继开展，我国也开始了RBI项目的尝试，2003年茂名石化、合肥通用所和法国BV公司联合开展的基于风险检验在茂名加氢裂化装置和乙烯装置中的应用:天津石化公司、华东理工大学和挪威DNV公司联合对天津石化化工厂大芳烃预加氢装置的40台设备和270条管线开展了RBI分析;齐鲁石化和英国Tishcuk公司对齐鲁石化炼油厂开始RBI的研究;扬子石化、南京工业大学以及挪威DNV公司联合开展扬子石化芳烃厂10衅加氢裂化装置的RBI的分析工作。4. 毕业设计（论文）的主要内容1) 加氢技术与它的化学反应。2) 加氢裂化工艺过程。3) 加氢裂化在炼油工业中的地位和作用。4) 简介RBI技术。5) RBI技术在加氢装置中的应用。6) 应用RBI技术开展加氢裂化装置风险检验。7) 加氢裂化反应器模糊故障树的建立与分析。8) 加氢裂化反应器的无损检测与使用管理。9) 通过对加氢裂化反应器故障树模型的建立和分析，找出影响反应器失效的主 要因素并提出安全对策措施。5. 所采用的方法、手段及其步骤 5.1 方法选择：拟采用安全检查表法、故障树分析法、道化学火灾、爆炸危险指数评价法进行危险性分析。5.2 步骤：5.2.1 用安全检查表法对加氢装置进行评价1) 被评价单元基本情况检查表2) 被评价单元必要条件检查表3) 石化设备安全检查表5.2.2 用故障树分析法和危险指数评价法对加氢装置进行评价5.2.2.1用故障树进行评价1) 故障树的构建2) 进行定性分析3) 进行结构重要度分析 5.2.2.2用道化学法进行评价1) 选择工艺单元2) 确定物质系数3) 确定火灾、爆炸危险指数4) 确定暴露区域面积5) 确定暴露区域财产更换价值6) 确定危害系数7) 计算基本最大可能财产损失8) 计算安全补偿系数9) 计算实际最大可能财产损失10) 计算可能工作日损失11) 计算停产损失5.阶段进度计划 1) 第12周 学习查阅资料的方法，搜集资料，了解加氢裂化反应器和加氢裂化工业流程与RBI及相关信息。查找英文文献，准备英文翻译资料。2) 第3周 提交开题报告和英文翻译。3) 第46周 撰写提纲和绪论。 4) 第7周 研究国内外RBI的现状和发展动态。5