" 全球仅此一台 "" 终身不售 " 的设备,凭什么成为国之重器?又为何被视为我国超大吨位石化装备领跑世界的标志?
2020 年 6 月 1 日,大连核电石化公司的码头上,一台由中国一重集团承制的 3000 吨级镇海沸腾床渣油锻焊加氢反应器,装船启航。千万不要小看这设备,这可是 " 全球仅此一台 "" 终身不售 ",也被视为我国超大吨位石化装备制造技术在国际上实现领跑的一个标志。
问题也来了,它到底是个什么东西?为什么一台看起来像巨型罐子的设备,能和 " 国之重器 " 四个字联系在一起?
要回答这个问题,得先看石油是怎么变成我们熟悉的汽油、柴油的。
石油从地下采出来后,并不能直接使用,必须经过炼化。炼油过程中,最让人头疼的并不是轻质部分,而是那些又重又稠、杂质又多的重质组分,其中渣油就是典型代表。
渣油如果处理不好,既可能带来环境压力,也意味着资源没有被充分利用。把渣油变成更有价值的清洁油品,或者至少为下游装置提供合格原料,是炼油行业长期要啃的一块硬骨头。
渣油加氢技术,就是对付这块硬骨头的办法之一。简单说,就是在高温高压环境下让渣油和氢气发生反应,把重质、劣质的组分往下游转化。要解决这个问题,真正难的是用什么设备、走什么技术路线,才能把反应做得更充分、更稳定、更经济。
过去,行业内用得比较多的是固定床加氢技术。它的优点是成熟、相对简单,设备和工艺门槛没有那么多花样,所以应用面很广。但固定床对原料比较挑,不是什么样的重油都能吃;催化剂装进反应器后,不能随时在线补充和更换,遇到高金属、高沥青质、高胶质的原料,催化剂容易失活、结焦,反应效果就会往下掉;更麻烦的是,反应过程中产生的焦炭和金属有机物容易把床层堵住。为了维持运转,往往还得增加保护反应器,流程变长,投入和运行成本也跟着上去。
而我国是石油进口大国,进口原油中重质原油占了不少比例。这类原油密度高,胶质、沥青质多,加工起来费劲,转化率低,成本却不低。如果核心装备跟不上,炼油企业就会在原料适应性和经济效益上受制于人。也正因如此,能够深度加工渣油的大型反应器,不只是一台设备,更是炼化产业升级的一块基石。
正是在这样的背景下,为了固定床的不足,我们研发了镇海沸腾床渣油锻焊加氢反应器,高约 70 米,罐体直径将近 5 米,壁厚超过 300 毫米,整体重量达到 2400 吨,是目前世界上最大的石化技术装备之一。
相比欧美来说,虽然他们在石化装备领域起步早、积累深,技术实力不容小觑,但相关说法显示,其渣油加氢反应器的吨位相对较小,大多停留在两千吨级上下。
所谓 "3000 吨级 ",说的是它的级别和能力,而 2400 吨的自重已经足以说明制造难度。更关键的是,它采用的不是固定床路线,而是沸腾床加氢技术。固定床里的催化剂是固定堆积的,而沸腾床让催化剂在反应器内部不断运动、翻滚,处于一种 " 沸腾 " 状态。渣油与氢气在高温高压下进入反应器,催化剂和原料充分接触,原本难以利用的重质组分就有了更多转化机会。黑乎乎的重油,经过这一套过程,可以变成更清洁、更有价值的油品。
自然该重器投运后,马上成为镇海炼化每年 260 万吨提质升级项目中最核心的设备。项目投产后,可以提高渣油转化率,也能降低延迟焦化的负荷。
目前,我国正在推进多个世界级石化基地建设,炼化产业朝着大型化、一体化、清洁化方向走。谁能高效处理重质原料,谁就能在产业升级中多一分主动。核心装备握在自己手里,意义远不止省下多少钱,更在于关键环节少受制于人。
当然,中国在加氢技术上的探索并没有停在沸腾床。
近几年,液相加氢技术也开始崭露头角。传统工艺通常要求原料和氢气一起进入反应器,而液相加氢换了个思路:让液相产品不断循环,靠它溶解足量氢气,从而省去最初的氢气循环步骤。少了一步,就少了一批相关设备,能耗和成本也能降下来。固定床、沸腾床、液相加氢,各自解决不同层面的问题,也说明我国在这一领域并不是单点突破,而是在持续往前拱。
回头再看那台 " 全球仅此一台 "" 终身不售 " 的大家伙,解决了我国重质原油加工难题、超大吨位装备制造能力和炼化产业升级需求交汇出来的产物。它让渣油深度加工有了更可靠的工业载体,也让中国在超大吨位石化装备制造上有了自己的标杆。所谓国之重器,很多时候并不只是一件机器,而是它背后那条从工艺到制造、从原料到产业的完整能力链。


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