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3.4 彰显“分子炼油”的理念,实现最大限度的物尽其用
从组分层面认识石油及其炼制规律,最大化利用石油中原生态分子,为特定组分量身定制合理的炼制路线和加工技术,对石化企业在低成本、低排放前提下实现产品结构的升级方面发挥重要作用。传统炼厂存在干气不干、干气回收设施欠缺、饱和液化气回收能力不足的问题,使得液化气没有充分分离和回收利用,而是直接作为燃料烧掉,造成效益损失。浙石化引入“分子炼油”思维,按照“细分物料,细分装置,精心匹配”的优化思路,将一、二次加工资源用好用尽,尽可能分离为单体烃组分,充分发挥炼化一体化的优势,提升轻烃综合利用水平,达到效益最大化。设置 C1/C2 分离装置,将炼油部分的歧化干气、异构化干气、重整干气及PSA解析气中 C2 加以回收,分离出富乙烷气和富乙烯气;其中乙烷供化工区的乙烯裂解装置作为裂解原料,乙烷的乙烯转化率接近80%,是良好的裂解原料,效益明显;富乙烯气体中乙烯含量达60%以上,与化工区乙烯裂解装置的粗乙烯混合,经精馏后直接得到乙烯单体。通过C3/C4分离装置回收全厂饱和液化气,采用液化气正异构分离技术,将催化、焦化、重整液化气、轻烃回收等装置的液化气作为C3/C4分离装置的原料,在装置内分离,得到高纯度的丙烷、正丁烷和异丁烷。其中丙烷送化工区的丙烷脱氢装置,直接得到高附加值的丙烯单体,其价值高于作为乙烯裂解的原料;正丁烷送达化工区的乙烯裂解装置作为裂解原料,正丁烷的双烯收率高达57%左右,效益明显;异丁烷主要供全厂燃料系统,富裕量可送至异丁烷反异构装置,将其转化为正丁烷后继续作裂解原料。通过C5正异构分离装置处理重整戊烷油和HC轻石脑油,乙烯收率高的正构C5作为乙烯裂解原料,辛烷值高的异构C5作为调油组分,充分利用C5资源。设置MTBE装置和烷基化装置,其中MTBE装置是将液化气中的异丁烯与甲醇反应,生产甲基叔丁基醚(MTBE)产品;烷基化装置是将液化气中其他不饱和C4与异丁烷反应,得到烷基化油(2,2,4三甲基戊烷)产品;这两种产品有效地将气体转化为油品,大幅提高汽油的辛烷值和质量,增效显著。
3.5 丙烷脱氢工艺优势明显,原料可自给自足稳定性供应
由于裂解原料正构比例高、异构比例低,蒸汽裂解装置丙烯收率16.4%有所降低,但项目将气分、C3/C4分离装置副产的丙烷通过PDH增产丙烯,考虑蒸汽裂解和PDH两个装置的丙烯总收率已达到24.3%。与传统工艺相比,浙石化的PDH原料由上游装置稳定供给,不再依赖进口渠道。综合来看,PDH线路产业链更短、盈利性更好,比传统蒸汽裂解工艺更具竞争力,近几年 PDH 的投资规模一直呈现爆发式增长,已成为丙烯扩产的主要工艺路线。
3.6 乙烯进料正构烷烃占比高,收率高、能耗低
近年来为提升乙烯的收率,裂解原料逐步多元化、轻质化。在裂解反应下,随着原料从化工轻油向轻烃转变,三烯收率整体提升,从而致使烯烃产量相对增加,产生更大的经济效益。本企业的裂解原料供应处处体现“分子炼油”的概念。轻烃、解析气等经C1/C2装置分离得到高纯度的乙烷,液化气经C3/C4分离装置细分出正丁烷,均为裂解装置提供高品质的原料。设置异丁烷反异构装置,使异丁烷在临氢条件下与含铂的强酸性催化剂接触生成正丁烷,生成的正丁烷供乙烯作原料,其双烯收率比异丁烷的收率增加10.6%。设置轻石脑油正异构分离装置,将部分轻石脑油经正异构分离得到正戊烷和异戊烷,以实现正异构组分差别化利用。正戊烷为乙烯裂解装置提供了优良的原料,其双烯收率比加氢石脑油的收率增加16%,价值得到大幅度提升;异戊烷则作为优良的调油组分而参与调和汽油;真正做到“宜烯则烯、宜芳则芳、宜油则油”,不仅使炼油、乙烯、芳烃互不争料,而且达到不同板块优势共同发挥。
3.7 推动高端新材料为主的化工产品升级
依托于丰富的基础化工原料库,大型炼化一体化项目可以迅速向高端聚烯烃、锂电池材料、工程塑料、石油基可降解塑料等下游新材料领域延伸布局,提升附加值的同时内部消化中间产品,有效缓冲上游激烈的同质化竞争。聚烯烃方面:一是改进催化剂体系,如采用茂金属催化剂体系可获得比传统齐格勒-纳塔催化剂体系下性能更优的聚乙烯和聚丙烯产品,即茂金属聚乙烯及茂金属聚丙烯产品;二是改变共聚单体,如采用高碳a 烯烃(如己烯-1、辛烯-1)共聚的聚乙烯产品。添加乙烯、丁烯作为共聚单体的三元无规共聚聚丙烯和添加乙烯形成较高含量乙丙橡胶相的抗冲共聚聚丙烯等;三是通过工艺设备和操作参数调整形成的特殊分子结构和应用性能产品,如双峰、多峰牌号,高融指牌号,低嗅味牌号等。新材料方面:光伏胶膜、可降解塑料、工程塑料等高附加值产品的化工新材料是炼化的主要发力方向,而炼化+聚酯+新材料的全产业链深度布局也将进一步增强其竞争优势。随着新技术新业态的不断涌现,高端制造产业、大卫生大健康、新基建、环保及民生等领域的产业消费升级,对化工材料的性能提出了新的要求。
4 炼化工厂的绿色发展方向
4.1 能源转型,推动炼化行业继续加速绿色转型
为有效应对气候变化和保护生态环境,绿色低碳发展已成为国际社会的共识。绿色低碳发展的要求推动能源消费加速向绿色低碳化转变。经济可行的节能降碳将贯穿石油炼制的全过程。这包括原油原料能流、物流优化,具体体现在一体化协同、分子炼油、单元装置和单元设备的节能,同时也包括引入低碳、负碳原料。未来炼厂的燃料也会发生重大变化,从使用煤、轻烃、天然气,转变为使用绿电、绿氢,未来炼厂将从石油炼制这样一个单纯的过程变成一个综合性炼厂,功能和面貌发生重大变化。
4.2 新技术推动节能管理,发挥区域优势开拓新能源
一是深入挖掘节能潜力,将节能作为“第五能源”统筹管理。开展总流程节能优化工作,挖掘节能降耗潜力;采用先进控制技术,实现卡边控制;合理采用变频调速、液力耦合调速、永磁调速技术等机泵调速技术提高系统效率;采用保温强化节能技术降低散热损失;推动低温热综合利用技术应用,采用低温热制冷、低温热发电和热泵技术实现升级利用;推进循环水场节电、系统管网的智能优化等新技术的应用;新建雨水监控池,改造雨水收集系统,实现雨污分流、雨水外排常规因子实时监控,提升污水回用率。新建蒸汽抽凝机组,将催化余热所发蒸汽转化为电力,节约能源;部分生产装置照明实现分层控制,采用自动定时装置根据季节调节照明时间,实施部分厂区道路太阳能路灯改造。二是拥抱清洁低碳能源,着力推进系统性绿色低碳。增加风力发电、太阳能发电等新能源,稳步降低煤炭消耗量,降低碳排放,灵活调节热、氢来源,保持生产灵活度,降低生产成本;结合舟山整体规划,利用浙石化周围资源,布局建设海上风电、海上光伏、分布式光伏等新能源项目,发展电解水制氢,并利用绿氢作为基地新材料产业发展的重要原料,降低全厂碳排放。稳步推进高温气冷堆核电项目,实现核能与石化项目热电联供,满足石化基地绿色低碳发展需要。
4.3 大力发展膜技术
膜技术可应用于石化行业诸多领域,在石化行业绿色发展中主要有固液分离、液液分离、气体分离、气固分离和强化五大方面的应用,可助推行业高质量、绿色化发展。鼓励已有膜技术的推广应用,如分子筛绿色工艺、膜反应器技术、中水回用技术、油气回收技术、氢分离技术等。有效整合产学研用资源,建立膜技术研发单位和企业的高效合作平台,规划膜技术中长期战略发展目标,推进石化行业分离过程的绿色发展,力争形成石化行业的颠覆性技术。
4.4 实现碳达峰和碳中和路径
根据公司炼化产业规模大、能源用量多、碳排放总量较大的特点,为了实现“双碳”目标,必须使用低碳新技术以及绿色发展等措施,实现绿色低碳转型,有效推进“双碳”目标的实现。一是对循环水系统进行节能优化改造,通过更换高效水泵及相关配套设施,提高循环水输送效率,控制循环水温差,根据实际水质情况提高浓缩倍数,降低循环水补水用量。优化挖掘低温热水潜力,利用富余的低温热水加热动力站脱盐水。二是积极谋划CO2捕集回收利用措施。乙二醇装置产生高浓度CO2用于生产碳酸二甲酯产品外销或直接作为液体产品外销,远期规划CO2 用于生产可降解塑料PPC;煤焦制气装置的CO2 用于双重整技术生产合成气、CO 等作为化工原料,用于生产合成氨、甲醇、醋酸等基础原料,进而生产尼龙66、聚氨酯等高端化工产品,在减排的同时实现CO2资源的高值化利用。
4.5 加强大气污染防治力度,打赢蓝天保卫战
完善大气污染防治设施,建成催化烟气脱硫脱硝装置,对动力锅炉、工艺加热炉全部实施了低氮燃烧器改造,硫磺回收装置进行尾气排放达标治理,催化工艺废气、锅炉燃烧废气、硫磺回收尾气等排放口安装了在线连续监控系统,各项污染物排放满足《石油炼制工业污染物排放标准》特别限制要求,废气达标外排。积极实施VOCs综合治理措施,实施含硫污水原料水罐顶气、延迟焦化装置冷焦水罐顶气、渣油罐区罐顶气、沥青罐区罐顶气等治理项目,改造部分浮顶罐为全接液浮盘和高效密封,严格控制有机液体储存与调和环节的VOCs排放。增上气柜密封油闪蒸设施、完善污水处理场VOCs及异味治理设施,实现污水处理场全流程密闭处理,逐步消除装置无组织排放源污染。
4.6 加强污水排放管理,打好碧水保卫战
按照清污分流、污污分治的原则,建设污水系统收集和输送管网;逐步实施污水管道上管架改造项目,将汽提净化水和电脱盐排水通过管道密闭送至污水处理场;实施污水处理场深度处理改造项目,在现有流程基础上,增加了臭氧氧化、流砂过滤和后置反硝化等设施。严格污水分级控制管理,改善污水场来水水质,外排废水达标率保持100%。
5 结语
炼化工厂的规模化发展是必然趋势,在此基础上发挥一体化有效整合资源的优势,实现资源优化配置,决定了企业的资源创效能力和社会的整体效益水平。对于全产业链比较完整的炼化企业应用新技术,节能减排、绿色生产的同时创造效益。最终,实现盈利水平强、生产效率高、产业结构优、资源消耗低、环境污染少的目标。
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