180万吨年柴油加氢精制装置可行性研究报告.doc

目目 录录 1 概述 7 1 1 项目编制的依据 7 1 2 项目建设的背景和意义 7 1 3 编制原则 8 1 4 项目范围 8 1 5 研究结果 8 1 6 研究结论 10 2 生产规模 原料及产品 11 2 1 生产规模 11 2 2 原料 11 2 3 产品规格 11 2 4 催化剂 13 3 工艺技术路线的选择 14 3 1 国内外技术状况及进展 14 3 2 工艺路线的选择 15 4 装置物料平衡和主要操作条件 16 4 1 装置物料平衡 16 5 工艺流程简述 19 5 1 反应部分 19 5 2 分馏部分 19 6 主要设备选择 20 6 1 静设备 20 6 2 加热炉 22 6 3 机械设备 24 6 4 主要工艺设备表 25 7 总图运输及装置平面布置说明 26 7 1 总图运输 26 7 2 平面布置说明 27 8 自动控制 28 8 1 概述 28 8 2 自动控制水平 28 8 3 机柜室 30 8 4 仪表供电 30 8 5 仪表供风 30 8 6 主要仪表清单 30 9 电气 32 9 1 装置部分 32 9 2 配套系统部分 35 10 电信 37 10 1 装置部分 37 10 2 配套系统部分 41 11 建筑及结构 44 11 1 建筑 44 11 2 结构 48 12 暖通空调 54 12 1 设计范围 54 12 2 设计依据 54 12 3 设计采用的基础数据 54 12 4 设计原则和方案说明 55 12 5 主要设备汇总表 57 12 6 消耗指标 58 13 给水排水及消防 59 13 1 设计依据 59 13 2 设计范围 59 13 3 外部给排水概况 59 13 4 内部给排水说明 59 13 5 水量表 60 13 6 消防设计说明 60 14 储运 62 14 1 概述 62 14 2 原料系统 62 14 3 成品油系统 63 14 4 可燃性气体排放系统 63 14 5 氮气系统 64 14 6 压缩空气系统 64 14 7 工程量 65 14 8 新增消耗指标 65 14 9 新增定员 65 14 10 设计中采用的主要标准规范 65 15 公用工程消耗 催化剂及化学药剂 15 1 水耗量 67 15 2 电耗量 67 15 3 蒸汽用量 68 15 4 压缩空气耗量 69 15 5 氮气耗量 69 15 6 催化剂及化学药剂 69 15 7 燃料用量 70 16 分析化验 71 16 1 设计依据 71 16 2 化验室概况 71 16 3 设计范围 71 16 4 设计原则 71 16 5 新增主要分析仪器如下 71 16 6 装置主要化验项目 71 17 装置能耗及节能措施 75 17 1 装置能耗 75 17 2 节能措施 75 17 3 节水措施 76 18 环境保护 77 18 1 环境质量现状 77 18 2 设计依据和设计采用的主要环境保护标准 78 18 4 环保措施 79 18 5 环境保护管理及环境监测 80 18 6 预期效果 80 18 7 环境保护专项投资 80 19 劳动安全卫生 81 19 1 劳动安全卫生危害因素及后果分析 81 19 2 劳动安全卫生危害因素的防范措施及治理方案 86 19 3 劳动安全卫生专项投资估算 95 19 4 预期效果 95 19 5 依据的法规和采用的标准及规范 96 20 装置定员 99 21 投资估算 100 21 1 建设投资估算 100 21 2 总投资及资金筹措 103 22 财务评价 104 22 1 财务评价范围的确定 104 22 2 财务评价基础数据与参数选取 104 22 3 营业收入估算 104 22 4 成本费用估算 105 22 5 财务评价指标 106 22 6 不确定性分析 106 22 7 财务评价结论 107 22 8 主要计算附表 107 附图 1 反应部分工艺流程图 2 分馏部分工艺流程图 3 设备平面布置图 4 供电单线图 5 区域位置图 1 概述概述 1 1 项目编制的依据项目编制的依据 1 1 1 天津分公司 可行性研究委托书 SEI R 2011 120 1 1 2 天津分公司为本项目提供的设计基础数据 1 1 3 中国石化抚顺石油化工研究院为本项目提供的设计基础数据 1 1 4 中国石化工程建设公司与天津分公司签订的 180 万吨 年柴油加氢装置可行性研 究设计合同 合同号 SEI R 2011 1 2 项目建设的背景和意义项目建设的背景和意义 根据中国石化天津分公司炼油能力 1250 万吨 年的总流程安排 需要进柴油加氢装置 加氢的油品为 480 62 万吨 年 天津分公司现有一套 320 万吨 年柴油加氢 两套 40 万 吨 年柴油加氢装置 下阶段柴油质量升级到国 和国 标准面临两方面问题 一是现有 加氢能力不足 需要新建加氢装置 二是现有 320 万吨 年加氢装置柴油产品尽管按国 标准柴油设计 但由于设计时提供原料油干点不大于 350 因而装置设计空速高 为 2 5h 1 该装置现采用抚顺石油化工研究院 以下简称 FRIPP 开发的 FHUDS 2 催化剂 在原料油与设计原料油性质相当的情况下 工业应用两次标定结果表明可以在空速 2 5h 1 条件下生产符合欧 排放标准要求的超低硫柴油 但由于天津分公司未来柴油原料干点 将增加到 370 大大增加了高空速下超深度脱硫的难度 难以满足长周期 单次运转周 期不小于 3 年的要求 稳定生产国 或国 标准清洁柴油的需要 为了满足柴油产品质 量升级需求 操作降低能耗 拟新建一套 180 万吨 年柴油加氢装置 要求柴油产品满足 国 排放标准要求 根据测算 180 万吨 年柴油加氢装置建成后 可生产符合国五标准的柴油产品 158 万吨 年 剩余的柴油 260 万吨 年满足国四标准 天津分公司柴油质量测算表 国五柴油最大产量 数量 万吨 年比重 S PPM 十六烷值 180 万吨 年加氢裂化 20 060 807266 2 320 万吨 年柴油加氢 00 8393753 130 万吨 年蜡油加氢 00 8715045 9 120 万吨 年加氢裂化 18 320 806267 1 180 万吨 年柴油加氢 新建 119 520 834751 5 合计 157 90 83 5 78 55 18 剩余柴油产量质量 数量 万吨 年比重 S PPM 十六烷值 180 万吨 年加氢裂化 00 807266 2 320 万吨 年柴油加氢 253 170 8393753 130 万吨 年蜡油加氢 7 480 8715045 9 120 万吨 年加氢裂化 00 806267 1 180 万吨 年柴油加氢 新建 00 834751 5 合计 260 650 84 40 24 52 80 为此 2011 年 10 月 9 日 天津分公司 抚顺石油化工研究院及 SEI 就天津分公司现 有 320 万吨 年柴油加氢装置生产国 标准柴油原料油构成及新建柴油加氢装置生产国 标准柴油设计条件 拟加工原料油构成等进行讨论 根据天津分公司对柴油产品质量升 级提出的新要求和讨论会建议 FRIPP 及时组织相关技术人员进行研究和讨论后 在新建 180 万吨 年加氢装置满足生产欧 标准柴油 现有 320 万吨 年柴油加氢装置满足生产欧 标准柴油及两套装置催化剂运转周期不小于 3 年要求的情况下 基于天津分公司全厂 柴油质量升级的考虑 提出新建 180 万吨 年加氢装置的技术方案 以满足天津分公司柴 油质量升级的要求 1 3 编制原则编制原则 本可行性研究的编制原则如下 1 3 1 采用先进 可靠的柴油加氢精制工艺 1 3 2 实事求是因地制宜 既要适当的有余地 又要尽量节约投资 1 3 3 仪表采用 DCS 控制系统 1 3 4 设备选用技术先进 质量可靠 性能价格等比较好的产品 在此基础上尽量选用 国内产品 少引进国外设备 1 4 项目范围项目范围 本柴油加氢精制装置的可行性研究 包括装置边界线之内的全部工程内容 1 5 研究结果研究结果 1 5 1 装置概况 本装置由反应和分馏两部分组成 装置的设计规模 180 万吨 年 年开工时间为 8400 小时 1 5 2 原料油 本装置原料为焦化 石脑油 催化柴油 直馏柴油 航煤和脱硫抽提石脑油 的混 合油 1 5 3 产品 本装置主要产品 为满足国 V 质量要求的 精制柴油 同时副产 石脑油和气体 此 外 考虑到天津分公司 冬季生产低凝柴油 装置设计时 设置 200 260 间煤油馏 分分馏侧线 用于冬季生产低凝柴油 1 5 4 设备 本装置共有设备 152 台 其中 反应器1 台 塔器4 台 容器26 台 加热炉2 座 换热器17 台 空冷器27 片 泵26 台 压缩机3 台 其它小型设备15 台 套 1 5 5 主要消耗指标 新鲜水t h2 间断 循环水t h522 除盐水t h10 除氧水t h6 电 kw4918 净化风Nm3 min5 氮气Nm3 min10 燃料气kg h1561 热值按 46 5MJ kg 计 蒸气 1 0MPat h17 5 0 5MPat h 5 8 产汽 凝结水 t h 22 产凝结水 1 5 6 三废治理概况 污水采用清污分流的原则分别处理 含硫污水送出装置 由全厂统一处理 含 油污水排至污水处理场处理 合格后排放 加热炉烟气 高空排放符合国家污染物排放标准的规定 装置开停工及不正常操 作时排放的烃类气体密闭排入火炬系统 汽提塔顶不凝气送出装置脱硫 废催化剂 采用回收和填埋的方式处置 加热炉选用低噪声火嘴 动力设备选用低噪声电机 减少噪声污染 1 5 7 投资 本装置工程建设总概算为 52225 万元 其中工程费用 47611 万元 详细投资估算 参见第 21 章节 项目投资财务内部收益率 所得税后 为 16 99 项目投资财务 净现值 所得税后 为 12651 万元 项目投资回收期为 7 38 年 含建设期 2 年 资 本金内部收益率为 31 08 各项经济指标好于行业基准值 1 5 8 占地面积 装置用地面积为 95 100 9500 平方米 罐区用地面积为 122 115 14030 平方米 1 5 9 能耗 726MJ t 原料 或 17 35 kg 标油 吨原料油 1 5 10 总定员 20 人 1 6 研究结论研究结论 通过对天津分公司 180 万吨 年柴油加氢装置的可行性研究 得出如下结论 随着原油硫含量的提高及柴油质量要求的提高 天津分公司须新建一套柴油加氢装 置 以满足生产清洁柴油的需求 满足市场供应 本装置工艺技术先进可靠 公用工程 配套完善 环保和安全卫生可符合国家法规要求 装置经济效益及抗风险能力良好 2 生产规模 原料及产品生产规模 原料及产品 2 1 生产规模生产规模 装置的设计规模 180 万吨 年 年开工时间为 8400 小时 2 2 原料原料 2 1 1 原料油 本装置原料为焦化石脑油 催化柴油 直馏柴油 航煤和脱硫抽提石脑油的混合 油 原料油性质如下表所示 表 2 1 1 原料油性质 组组 分分 3 蒸馏蒸馏 减一线柴油减一线柴油 2 蒸馏蒸馏 柴油柴油 1 焦化 焦化 石脑油石脑油 航煤航煤催化催化 柴油柴油 脱硫抽提脱硫抽提 石脑油石脑油 混合混合 原料原料 处理量 万吨 年 41 445 0 16 38 42 05 27 03 6 5178 36 比例 m 23 2125 239 1823 5815 153 64100 00 密度 20 kg m3 864 1845 735 768 9 930 710824 S 1 78431 50 90 220 32 0 0 97 N ppm15010011015343 126 馏程 初馏点232189351331743845 10 2622416916422162157 50 320285135182258105235 90 348333196205330174336 95 356360 350355 终馏点366370212228360211368 凝点 6 7 15 十六烷值535322 2 2 2 氢气 温度 40 压力 2 0MPa g 气体H2C1C2C3NC4IC4C5 合计 V 932 462 051 790 310 240 15100 2 3 产品规格产品规格 本装置主要产品为满足国 V 质量要求的精制柴油 同时副产 石脑油和气体 此 外 考虑到天津分公司 冬季生产低凝柴油 装置设计时 设置 200 260 间煤油馏 分分馏侧线 用于冬季生产低凝柴油 表 2 2 1 不生产低凝柴油时的主要产品性质 初期 产产 品品石脑油石脑油柴油柴油 密度 20 g cm30 74700 8340 馏程 IBP 10 50 78208 238 50 90 145 180286 348 95 FBP190 200355 366 十六烷值51 5 硫 g g 57 0 多环芳烃 6 0 表 2 2 2 不生产低凝柴油时的主要产品性质 末期 产产 品品石脑油石脑油柴油柴油 密度 20 g cm30 74560 8365 馏程 IBP 10 50 76208 239 50 90 143 178288 350 95 FBP190 200358 368 十六烷值51 2 硫 g g 57 0 多环芳烃 7 0 表 2 2 3 生产低凝柴油时的主要产品性质 初期 产产 品品石脑油石脑油低凝柴油低凝柴油柴油柴油 密度 20 g cm30 74700 81740 8475 馏程 IBP 10 50 78208 217265 271 50 90 145 180232 245292 353 95 FBP190 200252 260360 369 十六烷值48 553 0 硫 g g 5 108 0 凝点 35 闪点 闭口 60100 多环芳烃 6 0 8 0 国 柴油多环芳烃要求 11 11 国 柴油十六烷值指标要求 47 51 国 柴油密度指标要求 g cm30 800 0 8400 8200 820 0 8450 845 表 2 2 4 生产低凝柴油时的主要产品性质 末期 产产 品品石脑油石脑油低凝柴油低凝柴油柴油柴油 密度 20 g cm30 73600 81920 8495 馏程 IBP 10 48 76208 218255 263 50 90 143 179232 247292 354 95 FBP190 200253 260358 369 十六烷值4852 0 硫 g g 5 108 0 凝点 35 闪点 闭口 60100 多环芳烃 6 051 的要求 推荐采用 FRIPP 开发的 FHUDS 6 催化剂 催化剂采用密相装填 柴油产品满足国 指标要求 表2 4 1 催化剂性质 催化剂和保护剂FZC 105 FZC 106 FHRS 捕硅剂 FHUDS 6 装填体积 m33 0 6 0 8 0 168 装填密度 t m30 48 0 48 0 65 1 09 装填重量 t1 44 2 88 5 2 183 1 上下床层催化剂比例 4060 3 工艺技术路线的选择工艺技术路线的选择 3 1 国内外技术状况及进展国内外技术状况及进展 近年来 随着环保要求越来越严 国内外对柴油产品质量的要求也越来越高 加氢 精制工艺作为清洁燃料的主要生产手段 应用越来越普遍 技术也越来越成熟 3 1 1 国内柴油加氢技术概况 国内从五十年代就开始了加氢技术和催化剂的研究工作 到目前为止 国内在加氢 工艺 催化剂的研制和生产能力以及设备制造方面等均已达到较高水平 目前国内有各 种类型的加氢精制装置 例如 柴油加氢 汽油加氢 石蜡加氢 润滑油加氢 催化原 料油加氢预精制等等 规模从 15 万吨 年到 400 万吨 年 压力等级从 10kg cm2氢分压到 70kg cm2氢分压都有 全国各个石化公司的炼厂几乎都有几套加氢精制装置 它已成为 炼厂不可缺少的重要而常见的工艺装置之一 柴油加氢除了需引进少量关键设备和仪表 外 其余完全可以立足于国内 随着国家推行可持续发展战略 对环保越来越重视 生 产和使用清洁燃料问题已经提到重要的议事日程上来 设计和建设可生产清洁燃料的工 业装置是我们当前重要的任务 目前国内柴油的主要来源是蒸馏装置的直馏柴油 催化裂化的轻柴油和焦化 减粘 等装置的二次加工柴油 直馏柴油的芳烃含量较少 十六烷值较高 但常常硫含量较高 二次加工柴油的芳烃含量多 十六烷值低 安定性差 以这些柴油生产合格的清洁柴油 主要手段是加氢精制 加氢改质等 国内研究单位 开发出多种可用于各种柴油精制的催化剂 例如 FH 5 FH 5A FH 98 FH UDS RN 1 RN 10 RS 1000 RS 2000 等 这些催化剂都已在工业装 置上成功应用 性能不亚于国外同类催化剂水平 3 1 2 国外柴油加氢技术概况 国外柴油加氢技术到七十年代就已经得到普遍应用 催化剂已经商品化 由于重馏分油 500 馏分 和渣油加氢处理催化剂的研制开发 反过来又促进了馏分油加氢催化剂和工艺 技术的改进 3 1 3 工艺流程方案 国内外柴油加氢精制装置的工艺流程大体上是 反应部分多半采用炉前混氢流程 分馏部分 有的是采用水蒸汽直接汽提方案 有的是采用塔底重沸炉汽提方案 3 1 4 催化剂预硫化及再生 催化剂的预硫化有两种方法 一种是干法硫化 一种是湿法硫化 国外催化剂普遍 采用干法硫化 而在国内两种预硫化方法都有 但大多采用湿法硫化 并积累了大量的 实际操作经验 近年来有的催化剂也以硫化态出厂 3 2 工艺路线的选择工艺路线的选择 3 2 1 本装置反应部分采用成熟的 炉前部分混氢流程 3 2 2 催化剂采用湿法预硫化 器外再生 3 2 3 原料油罐 注水罐等采用氮气保护 防止其与空气接触 为防止原料中固体杂质带 入反应床层 堵塞催化剂床层 造成反应器压降增加太快 采用了自动反冲洗过滤器 3 2 4 采用双壳程式高压换热器 传热效率高 减少设备台数和占地面积 3 2 5 分馏部分采用双塔汽提方案 硫化氢汽提塔采用蒸汽汽提 分馏塔设侧线汽提塔 抽出低凝柴油馏分 塔底设重沸炉 4 装置物料平衡和主要操作条件装置物料平衡和主要操作条件 4 1 装置物料平衡装置物料平衡 表 4 1 1 不生产低凝柴油时装置物料平衡 初期工况 物料重 公斤 时吨 日万吨 年备注 入原料油100 00 2142865143 180 方氢气0 58 124330 1 04纯氢 合计100 58 2155295173 181 04 出 NH3 H2S1 05 225054 1 89 C1 C40 15 3218 0 27 方石脑油32 47 695791670 58 45 精制柴油66 91 1433793441 120 44 合计100 58 2155295173 181 04 表 4 1 2 不生产低凝柴油时装置物料平衡 末期工况 物料 重 公斤 时吨 日万吨 年备注 入原料油1002142865143 180 方氢气0 57 122129 1 03纯氢 合计100 57 2155075172 181 03 出 NH3 H2S1 05 225054 1 89 C1 C40 24 51412 0 43 方石脑油32 88 704571691 59 18 精制柴油66 40 1422863415 119 52 合计100 57 2155075172 181 03 表 4 1 3 生产低凝柴油时装置物料平衡 初期工况 物料重 公斤 时吨 日万吨 年备注 入原料油100 00 2142865143 180 方氢气0 58 124330 1 04纯氢 合计100 58 2155295173 181 04 出 NH3 H2S1 05 225054 1 89 C1 C40 15 3218 0 27 方石脑油32 38 693861665 58 28 低凝柴油25 40 544291306 45 72 精制柴油41 60 891432139 74 88 合计100 58 2155295173 181 04 表 4 1 4 生产低凝柴油时装置物料平衡 末期工况 物料 重 公斤 时吨 日万吨 年备注 入原料油1002142865143 180 方氢气0 57 122129 1 03纯氢 合计100 57 2155075172 181 03 出 NH3 H2S1 05 225054 1 89 C1 C40 24 51412 0 43 方石脑油32 80 702861687 59 04 低凝柴油25 52 546861312 45 94 精制柴油40 96 877712107 73 73 合计100 57 2155075172 181 03 注 1 物料平衡为理论值 由 FRIPP 提供 实际物料平衡及产品切割精度与上表有一定的差异 2 氢气消耗为化学耗氢 3 H2S 和 NH3分布在含硫污水 低分气 酸性气中 4 2 主要操作条件主要操作条件 1 反应器 项项 目目初期末期 冷高分压力 MPa7 0 反应器入口氢油体积比300 催化剂体积空速 h 11 5 反应器入口温度 322355 催化剂床层1212 催化剂床层入口温度 322346355372 催化剂床层出口温度 346366377389 床层温升 24192217 总温升 4439 平均反应温度 347375 2 反应进料加热炉 入口温度 331 出口温度 355 入口压力 MPa g 8 5 出口压力 MPa g 8 0 3 分馏塔底重沸炉 入口温度 345 出口温度 357 入口压力 MPa g 0 6 出口压力 MPa g 0 2 4 硫化氢汽提塔 C 201 塔顶压力 MPa g 0 7 塔顶温度 113 进料温度 220 5 产品分馏塔 C 202 塔顶压力 MPa g 0 12 塔顶温度 174 进料温度 265 5 工艺流程简述工艺流程简述 5 1 反应部分反应部分 原料油自装置外来进入原料油缓冲罐 经原料油泵加压后与精制柴油换热后进入自动 反冲洗过滤器 过滤后进入滤后原料缓冲罐 再由反应进料泵抽出升压后与混氢混合 先与加氢精制反应产物进行换热 再经反应进料加热炉加热至要求温度 循环氢与新氢 混合后与热高分气换热升温后原料油混合 混氢原料油自上而下流经加氢精制反应器 在反应器中 原料油和氢气在催化剂的作用下 进行加氢脱硫 脱氮 烯烃饱和等精制 反应 从加氢精制反应器出来的反应产物混氢原料油换热后 进入热高压分离器进行气液 分离 热高分气与混氢换热并经空冷冷却后进入冷高压分离器 在冷高压分离器中进行 气 油 水三相分离 为防止反应生成的铵盐在低温下结晶堵塞热高分气空冷器管束 在热高分气空冷器前注入除盐水以洗去铵盐 冷高压分离器顶出来的气体先经循环氢脱 硫塔脱除硫化氢 再至循环氢压缩机 重新升压后与经压缩后的新氢混合 返回反应系 统 冷高压分离器油相送至冷低压分离器油侧进行再次分离 热高分油进入热低压分离 器进一步闪蒸 热低分气经过冷凝后与冷高分油一起进入冷低压分离器 冷低分油先与 低凝柴油换热后再同热低分油一起进入硫化氢汽提塔 从冷高压分离器及冷低压分离器底部出来的含硫含铵污水经减压后 送出装置外处 理 冷低分气送至蜡油加氢装置处理 5 2 分馏部分分馏部分 硫化氢汽提塔顶分离出的含硫气体 送至装置外脱硫 塔底油与柴油换热后进入产 品分馏塔 分馏塔底设重沸炉 塔顶石脑油经空冷器冷却后 进入塔顶回流罐 其中一 部分作为塔顶回流 另一部分再经过水冷冷却至 40 作为石脑油送出装置外 从塔底出 来的精制柴油产品 由泵抽出 先作为低凝柴油汽提塔底重沸器热源后与分馏塔进料换 热 再与原料油换热 然后经空冷器冷却到 50 作为产品送出装置 分馏塔设低凝柴 油侧线汽提塔和中段回流 冬季时生产低凝柴油及发生 0 5MPa 蒸汽 6 主要设备选择主要设备选择 6 1 静设备静设备 本装置有反应器 塔器 容器 换热器 空冷器 过滤器 抽空器 消音器和阻火 器等设备 其中临氢设备除了考虑氢腐蚀外 还应考虑由高温引起的硫化氢腐蚀 设备 内表面一般采用不锈钢堆焊或不锈钢复合层 6 1 1 加氢精制反应器 装置中加氢精制反应器 R 101 操作温度高 压力高 材料特殊 结构复杂 设计 制造要求高 反应器直径大 4000 x16100T T 吨位重 占静设备投资的比例也大 反应器的操作介质为油气 氢气 硫化氢 操作温度达 389 正常操作压力 8 0Mpa 设计温度和设计压力分别为 435 9 2MPa 根据 API RP941 1997 炼油厂和 石油化工厂高温高压临氢作业用钢 的规定 考虑到国内加氢反应器的设计 制造 使 用经验 反应器的材料选用 2 25Cr 1Mo 抗氢材料 见表 6 1 1 为分析设计 表 6 1 1 加氢精制反应器 2 25Cr 1Mo 板焊 许用应力 t Mpa 153 8 计算厚度 mm 123 66 设计厚度 n mm 125 设备壳体重量 吨 335 以当前国内加氢反应器的设计 制造技术水平 这种材质可采用钢板卷制焊接 2 25Cr 1Mo 钢材具有优良的焊接性能和加工性能 且具有多年成熟的使用和制造经验 此外 2 25Cr 1Mo 钢板国内有多家有业绩的厂商可以生产 质量有保障 且具有供货周 期短价格便宜等优点 国外也有多家厂商能提供 2 25Cr 1Mo 板材 但供货周期较长 价 格较贵 反应器的结构设计主要有以下几个特点 内壁堆焊双层不锈钢 309L 347 以抵抗 硫化氢的侵蚀 在反应器壳体外面的有关部位设置了壁温测点 这样可以较准确地掌握 操作及开工过程中的器壁实际金属温度 并将其控制在设计温度之内 冷氢入口采用了 迷宫式隔热措施 这一结构缓和了冷氢接管和壳体间的温度梯度 降低了冷氢管附近的 温差应力 热电偶可采用器壁开小口套管型式 无需法兰连接 节省了热电偶与反应器 壳体的大量焊接工作量 同时也方便了反应器的运输 本反应器按照 JB4732 95 钢制压力容器 分析设计标准 进行设计 该设计方法先 进 严格 与常规压力容器设计规范相比 设备重量减轻 节省投资 但对设备的设计 和制造要求比较严格 本台反应器设计外径约为 4263mm 反应器的长度约 27 米左右 总重约 335 吨 运 输重量将达 315 吨 整体运输很困难或不可能 反应器需要分两段或三段运到现场 在 现场进行组焊 现场组焊的技术目前比较成熟 6 1 2 高压换热器 本装置中共有 4 台高压隔膜密封换热器 均在高温 高压 临氢及硫化氢介质的条 件下操作 见表 6 1 2 表 6 1 2 高压换热器规格材料一览表 编号 名称规格型号管程材质壳程材质管束材质 E 101 A B C 反应产物与混 氢油换热器 DFU1500 601 6 25 2I 12Cr2Mo1R H 堆焊 309L 347 12Cr2Mo1R H 堆焊 309L 347 TP321 E 103 热高分气与混 氢换热器 DFU1100 272 3 3 19 2I 14Cr1MoR H 堆焊 2507 双相 钢 14Cr1MoR H 2507 双相钢 这 4 台换热器均采用双壳程隔膜密封结构 隔膜密封结构或螺纹锁紧环结构的换热 器在加氢装置都有应用 并具有各自的特点 对螺纹锁紧环换热器 它的传热效率高 密封性能好 即使在操作过程中发生压力和温度波动的情况下也不易发生泄漏 若有内 漏 外漏时均可现场上紧 长期运行可靠 国内已有设计 制造 使用等成熟经验 但其 制造费用较高 机加工要求也非常高 有一定的制造难度 螺纹环加工精度不高时 拆 装较麻烦 直径较大时重量较隔膜密封换热器重 而隔膜密封结构换热器的传热效率高 隔膜密封性好 结构简单 除个别部件机加工要求较高外 总体制造相对简单 费用相 对螺纹锁紧环换热器较低 但换热器存在内漏的可能 且内漏只能停工后解决 隔膜板 也最多切割 4 次左右就需更换 需在现场切割及焊接 经过慎重的计算和比较并结合 我们在高压加氢装置方面的设计和使用经验 最终确定这五台换热器采用隔膜密封结构 型式 隔膜密封双壳程换热器制造有以下特殊要求 1 对于双壳程换热器 筒体的椭圆度和直线度均要求极高 而壳体内壁又需要堆焊不 锈钢 堆焊过程中筒体可能会产生收缩和变形 筒节组对时也会存在错边和同心度的偏 差等问题 因此要求筒体内壁堆焊后机加工为好 2 为保证密封可靠 管板密封面应在换热管与管板焊接及贴胀后精加工 6 1 3 高压容器及塔器 本装置有 3 台高压容器和 1 座高压塔 其中一台为热高压分离器 D 103 其操作 条件为高温 高压 临氢及硫化氢介质 主材选用 2 25Cr 1Mo 内部堆焊 309L 347 双层 不锈钢防腐层 另外 2 台高压容器和一座塔器分别为冷高压分离器 D 105 循环氢压 缩机入口分液罐 D 108 及循环氢脱硫塔 C 101 它们在高压低温湿硫化氢条件下操作 在这种工况下会产生湿硫化氢应力腐蚀开裂和氢致诱导裂纹 因此这三台设备的主材我 们采用了 Q345R HIC 这种材料的硫 磷含量非常低 综合机械性能比较好 抗湿 H2S 应力腐蚀性能好 6 1 4 高压空冷器 本装置共有 4 片高压空冷器 这 4 片高压空冷器为热高分气空冷器 A 101 操作 温度为 110 操作压力为 7 45MPa 操作介质为油气 H2 H2S 和水等 根据已有的使 用经验 管箱材质选用 Q345R HIC 钢 翅片管基管采用 10 无缝钢管 并在每管程进口 处内衬 300mm 长的 316L 管 管箱采用丝堵式 便于制造检修 这种结构的高压空冷器 已在国内许多加氢装置上应用 目前国内在高压空冷等方面做了大量工作 制造厂添置 了深孔焊机及内角焊机等关键设备 解决了管子与管箱的焊接 管箱的内角焊接等技术 问题 哈空调等国内少数空冷器制造厂已经具备较为丰富的制造这种高压空冷器的经验 6 2 加热炉加热炉 6 2 1 概述 中石化股份有限公司天津分公司 180 万吨 年汽柴油加氢精制装置共设置反应进料加 热炉 F101 一台 分馏塔底重沸炉 F201 一台 和两炉共用的一套烟气余热回收系 统 采用余热回收系统后的总体计算燃料热效率可达 92 加热炉燃料为外供天然气 6 2 2 反应进料加热炉 F 101 该炉采用双室双面辐射水平管纯辐射箱式炉炉型 热负荷为 11 3MW 工艺介质仅 在辐射室加热 由于管内被加热的工艺介质为 H2 柴油且含 H2S 操作温度 压力较高 所以辐射炉管材质为 ASTM A312 TP321 6 2 3 分馏进料加热炉 F 201 该炉采用对流 辐射型圆筒炉 热负荷为 28 5MW 辐射室和对流室分别用于加热不 同的工艺介质 其中辐射室热负荷为 17MW 对流室热负荷为 11 5MW 炉管材质均为 碳钢 对流盘管除三排遮蔽管采用光管外 其余均为翅片管 6 2 4 余热回收系统 为了有效地利用烟气余热 提高加热炉热效率 F101 F201 共用一套烟气余热回 收系统 烟气余热回收系统由空气预热器 烟气引风机 空气送风机 钢烟囱 吸风口 及烟风道组成 F101 炉烟气经水平热烟道进入 F201 炉对流室 与 F201 炉热烟气会合后 加热 F201 炉对流段工艺介质 然后烟气出 F201 对流室经热烟道进入空气预热器 与空 气换热后 冷烟气由烟气引风机引入钢烟囱排入大气 为提高换热效率 同时避免发生 露点腐蚀 空气预热器采用铸铁板式预热器 并设置了空气旁通风道 当烟气出空气预 热器温度过低时可适当打开旁通风道上的气动调节蝶阀以提高烟气出空气预热器温度 热空气经热风道送至各加热炉炉底燃烧器处供燃烧使用 两加热炉总体计算燃料热效率 达 92 6 2 5 衬里结构及外保温 本项目加热炉辐射室立墙 辐射室顶采用陶瓷纤维模块结构 对流室采用纤维硬板 隔热耐火浇注料结构 烟道采用浇注料结构 炉底采用憎水性纤维硬板 隔热耐火浇注 料 粘土质耐火砖结构 余热回收系统中所有烟道均采用单层隔热浇注料作为衬里 而 热风道和引风机则采用岩棉板 0 5mm 铝皮进行保温 6 2 6 操作控制特点 1 在热烟气进空气预热器之前设有旁通烟道 正常操作时旁通烟道密封挡板处于 全关位置 当余热回收系统发生故障时 可在仪表室遥控打开此密封挡板及各加热炉炉 底风道上的气动风门 关闭进空气预热器和引风机出口处的烟道密封挡板 停空气鼓风 机和烟气引风机 将系统改为自然通风操作 2 加热炉对流室出口烟道均设有调节挡板 反应进料加热炉 F 101 至分馏塔底 重沸炉 F 201 的水平烟道上设有密封挡板 正常操作时进分馏塔底重沸炉 F 201 的水平烟道密封挡板和进空气预热器烟道密封挡板应处于全开位置 由调节挡板及引风 机电机转速控制各加热炉炉膛压力在 20Pa 事故状态或未启用烟气余热回收系统时 由各炉调节挡板控制炉膛压力值在 20Pa 3 各加热炉烟气中氧含量由空气鼓风机电机转速控制其在 3 左右 进入各炉炉 底风道入口处设有气动蝶阀 用于控制进入各炉的燃烧空气 同时每个燃烧器的进风口 处设有手动调节蝶阀 用于控制进入每个燃烧器的进风量 4 炉顶负压大于 10Pa 烟气氧含量指示大于 8 应及时调整操作 5 有关温度 压力 烟气含氧量分析等详见仪表专业设计文件 6 当加热炉低负荷操作时 可适当调节空气旁通挡板的开度 控制烟气出预热器 温度不致过低 以避免露点腐蚀的发生 7 鼓 引风机电机采用变频调速控制 6 2 7 环保 1 烟气排放应符合 石油化工企业环境保护设计规范 SH3024 1995 的规定及 项目规定 2 燃烧器和风机均采取隔声措施 符合 石油化工企业环境保护设计规范 SH3024 1995 的规定 噪声不超过 85dBA 距离燃烧器或风机 1 米处 6 2 8 其他 加热炉及余热回收系统最大化地采用模块化设计 工厂化制造 现场组装模式 6 3 机械设备机械设备 6 3 1 新氢压缩机 该机流量为 22000Nm3 h 入口温度为 40 入口压力 1 9MPa G 出口压力 9 1MPa G 该压缩机流量较小 压比较高 拟选用两列两级 对称平衡型往复式压缩机 轴功率约 2363kW 选用增安型同步电动机驱动带自动吹扫装置 额定功率为 2600kW 按有油润滑设计 压缩机制造执行标准按 API 618 由于往复机易损件较多 气阀 活塞环 支撑环 填料环等连续运行周期短 通常 设备机以利于机组的检修 所以新氢压缩机的配置为一操一备 为了降低能耗 其中一台压缩机配套气量无级调节系统 为减少气缸夹套和填料箱的结垢 机组设软化水站对气缸和填料进行冷却 两台机 组 K 101A B 共用一台水站 气体中间冷却器 油冷却器 主电机冷却器 软化水冷却器 采用循环水冷却 6 3 2 循环氢压缩机 该压缩机流量为 150000Nm3 h 温度为 56 气体入口压力为 7 0MPa G 出口压力 为 8 9MPa G 该机流量大 压比较小 宜选用离心式筒形压缩机 机组轴功率约为 2040kW 压缩机拟采用 1 0MPa 凝汽式汽轮机驱动 乏汽采用空冷器冷却 正常蒸汽耗 量约为 15t h 离心式压缩机运行可靠性高 连续运行时间长 而且造价较高 一般不设备机 压缩机轴封采用中间带迷宫的串级干气密封 正常操作和开车阶段缓冲气均采用压 缩机出口气 同类的循环氢压缩机主机和汽轮机国内已有成熟制造业绩 建议采用国内产品 离 心机制造执行标准按 API 617 汽轮机制造执行标准按 API 612 循环氢压缩机配套一套冗余的控制系统 负责机组的调速控制 防喘振控制和自保 联锁等 随离心压缩机制造商成套供货 同时该控制系统还负责新氢压缩机组及反应进 料泵 注水泵 贫胺液泵的安全连锁控制 6 4 主要工艺设备表主要工艺设备表 工艺设备表详见附件 7 总图运输及装置平面布置说明总图运输及装置平面布置说明 7 1 总图运输总图运输 本装置及配套罐区的位置由天津石化分公司选定 位于炼油厂现有场地内 装置位于 原减粘装置 拆除 场地 距离西侧的蜡油加氢原料罐区及泵房 50 米 距离东侧的循环 水场 35 米 距离南侧的 250 万吨 年常减压蒸馏装置 48 米 距离北侧的二柴油罐区 43 米 新增加的两个柴油罐布置在二汽油罐区东侧的空地内 其周围均是罐区 装置和罐 区的位置符合规范要求 见 位置图 装置用地面积为 95 100 9500 平方米 罐区用地面积为 122 115 14030 平方米 均为 天津分公司所有 无需征地 用地范围内原有地上地下设施均应拆除 7 1 1 设计范围 设计范围为与本装置相关的平面 竖向 道路 排雨水等工程 7 1 2 竖向 道路 排雨水 装置用地比较平坦 稍加平整即可使用 装置周围设环行消防道路 场地雨水接入附 近的现有雨水系统 7 1 3 主要工程量 水泥混凝土路面 2000 平方米 水泥混凝土人行场地铺砌 10000 平方米 混凝土排水沟 550 米 混凝土涵洞 1 座 场地平整 20000 平方米 拆迁面积 8000 平方米 围堤 500 米 罐区自动排雨水器 1 套 7 1 4 主要采用规范 石油化工企业设计防火规范 GB50160 2008 建筑设计防火规范 GB50016 2006 工业企业总平面设计规范 GB50187 93 石油化工企业卫生防护距离 SH3093 1999 7 2 平面布置说明平面布置说明 1 180 万吨 年柴油加氢装置属于甲类生产装置 主要火灾危险介质为甲类可燃气体 和甲 B 类可燃液体 装置东西方向 95 米 南北方向 100 米 占地面积为 0 95 公顷 2 装置内一条南北向消防检修通道将装置分为东 西两部分 检修通道的东侧为加 热炉和设备区 检修通道的西侧布置压缩机区 配电间和机柜室 3 装置主管廊沿南北方向布置在装置设备区中部 加热炉 反应器布置在设备区北 侧 主管廊西侧布置反应进料等高压设备 主管廊东侧布置分馏部分等设备 压缩机布 置在半敞开式压缩机厂房内 位于装置西侧 配电间 机柜室分列与装置次管廊的两侧 4 装置的所有进出管道均从装置主管廊的南侧与系统管网连接 5 装置的所有动力 控制电缆均架空敷设 并从装置次管廊的南侧进入装置 6 装置内的循环水管道采用埋地敷设的布置方案 7 空冷器布置在主管廊和构架的顶部 装置主管廊与设备区之间布置泵 8 装置内留有足够的吊装检修用场地 以满足大型吊车接近与回旋 9 在装置设备检修区域地面进行铺砌处理 满足消防 施工 检修等安全生产要求 8 自动控制自动控制 8 1 概述概述 本装置为中石化天津分公司 180 吨 年柴油加氢精制装置 该装置包括 反应 分馏 余热回收 公用工程及压缩机部分 包括新氢 循环氢 本装置控制室利用原有中心控 制室 8 2 自动控制水平自动控制水平 8 2 1 集中控制 本装置工艺为连续生产 工艺介质易燃 易爆 高温 高压且部分介质具有腐蚀性 故对自控设备选型 防爆 防腐要求严格 本设计中选用的自控设备质量可靠 技术先 进 经济合理 性能稳定 有成熟的使用经验和良好的技术支持 可以满足装置对自动 化仪表的需要 本装置为确保装置安全 平稳 长周期 满负荷和高质量运行 控制系 统采用分散控制系统 DCS 通过 DCS 对全装置进行集中控制 监测 记录和报警等操 作 主要机泵设备的运行状态均送入 DCS 进行显示 鉴于本装置工艺过程高温高压及临氢条件下运行 为确保装置及操作人员人身安全 可靠生产 本装置将单独设置一套独立的具有容错 冗余技术的安全仪表系统 SIS 本装置的所有控制系统 包括 DCS 系统 安全仪表系统 SIS 及机组控制系统 CCS 机柜均安装在装置内新建现场机柜室 8 2 2 主要控制方案 本装置多数控制回路采用成熟的单回路定值控制和主副参数串级控制 少数采用比较 特殊的控制方案 简述如下 1 原料缓冲罐采用氮气密封系统 为保证氮封压力 采用分程控制 2 为保证压缩机的出口压力稳定 设置了新氢出口压力与入口压力选择控制 通过 调节新氢的返回量来实现 3 加氢反应器反应温度的控制是通过控制注冷氢量实现的 控制方案为三种方式切 换操作 一种是用床层的平均温度值进行控制 一种是用最大温度值进行控制 一种是 用床层三点温度中任一点控制注冷氢量 反应器床层设有差压指示 4 为确保装置安全 对于重要的联锁回路测量点将设置三套变送器 采用三取二联 锁控制方案 高压分离器液位 冷高压分离器液 界 位调节阀均设为双套 A B 阀切换 互为备用 并设有液位 界位 低低联锁保护 5 为保证反应器入口温度 采用加热炉出口温度与燃料气流量串级控制 8 2 3 安全仪表系统 根椐工艺要求在装置内设置了以下主要联锁 1 紧急泄压联锁系统 2 高压泵的联锁系统 3 热高分 冷高分设有液位 界位 低低限切断出口切断阀联锁系统 4 加热炉联锁保护及停炉系统 5 压缩机停机联锁系统等 8 2 4 仪表选型 仪表选型以安全 可靠 先进性为原则 大部分仪表以国产为主 关键仪表引进 1 现场一次仪表选用本质安全型 部分选用隔爆型仪表 2 现场变送器采用智能变送器 3 原料及产品的计量采用一体式孔板流量计 超声波流量计 质量流量计等 4 加热炉设有氧化镐氧含量分析仪 5 在可燃气体及有毒气体可能泄漏的地方设置可燃气体及有毒气体探头 信号远传 至 DCS 报警 6 执行机构主要选用气动薄膜执行机构 调节阀型式根据不同工艺条件选用单 双 座调节阀 高差压角型调节阀等 7 根据工艺不同要求 联锁阀门采用高低压气动切断阀和电动切断阀 8 2 5 DCS 系统及 SIS 系统点数 不包括压缩机控制系统点数 如下 AI 智能变送器输入 600 个 AI 4 20MA 输入 100 个 AO 4 20MA 输出 160 个 TC 热电偶输入 200 个 DI 数字量输入 380 个 DO 数字量输出 140 个 控制回路 160 个 检测回路 1420 个 1 DCS 系统设置 4 个操作站 工程师站 2 台 智能设备管理站 1 台 2 台打印机及 相应的控制单元 2 装置 SIS 系统一套 包括工程师站 操作员工作站辅助操作台 控制单元 打印 机等 8 3 机柜室机柜室 本装置内新建一个独立机柜室 采用抗爆结构 控制室总面积约为 20 12m2 内设 机柜室 UPS 室等 本装置控制室利用原有中心控制室 CCR1 机柜室与中心控制室间信 号采用光缆传输 8 4 仪表供电仪表供电 本装置仪表供电采用独立的冗余不间断供电装置 UPS 供电量为 20KW 8 5 仪表供风仪表供风 仪表供风采用净化风 装置供风量为 300Nm3 H 供风压力 0 35Mpa G 8 6 主要仪表清单主要仪表清单 8 6 1 国内订购仪表规格清单 双金属温度计 31台 热电偶 热电阻 一体化温变 150台 铠装热电偶40台 反应器表面热电偶25台 不锈钢压力表 230台 膜盒压力表10台 双色玻璃板液位计 60台 涡街流量计5台 一体式孔板流量计20台 超声波流量计3台 节流装置70台 高压孔板及配套法兰 25台 低压气动调节阀60台 长行程执行机构 2台 智能电 气阀门定位器90台 电动外浮筒液位 界位 变