在中國石化武漢分公司的實習報告-2

在中國石化武漢分公司的見習報告2013年6月6日至7月7日，我和同學(xué)在老師的帶領(lǐng)下，對中國石化武漢分公司進行了為期一個月的見習。通過本次認識實習，對我們以后《化工原理》課程的學(xué)習有很好的感性認識，有利于理論和實際更好的結(jié)合和理解。認識實習是我們專業(yè)教學(xué)計劃中一個重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，為學(xué)生由學(xué)校到工廠，由理論到實踐之間架起的一座“橋梁”。通過生產(chǎn)工藝及設(shè)備的參觀實習使學(xué)生了解化工生產(chǎn)實際，增加感性認識，從而加強工程觀點，為學(xué)習《化工原理》、《化學(xué)反應(yīng)工程》等專業(yè)課程打下基礎(chǔ)。一、見習目的1.理解化工生產(chǎn)所涉及的只要概念、基本原理和方法；

2.學(xué)會典型化工工藝以及所用到的典型設(shè)備，具有一定的化工生產(chǎn)工藝涉及能力；

3.掌握至少一種產(chǎn)品的典型工藝流程；

4知道工廠的組織結(jié)構(gòu)、管理方法和產(chǎn)品質(zhì)量保證體系；

5.知道與化工生產(chǎn)相關(guān)的發(fā)展狀況。二、見習單位簡介武漢石化是中國石油化工集團公司直屬大型工業(yè)企業(yè)，是中國石化公司的一員?，F(xiàn)由中國石油化工股份有限公司武漢分公司和中國石化集團資產(chǎn)經(jīng)營管理有限公司武漢分公司兩部分組成。武漢石化位于湖北省武漢市青山區(qū)，北臨長江黃金水道，南接武漢鋼鐵集團公司，占地面積239公頃。公司始建于1971年，擴建于1975年，投產(chǎn)于1977年，原油一次加工能力500萬噸/年。主要產(chǎn)品有：汽油（90#、93#、97#）、燈用煤油、航空燃油、柴油（0#、—10#）、石腦油、溶劑油、環(huán)烷酸、MTBE、專用重油（1#、2#、3#）、工業(yè)片狀硫磺、石油焦、聚丙烯樹脂（粉料、粒料）、苯、甲苯、二甲苯、石油液化氣等18種產(chǎn)品。其中13種產(chǎn)品獲部優(yōu)、省優(yōu)，—10#柴油獲國家銀質(zhì)獎。產(chǎn)品行銷鄂、湘、川、渝等12個省區(qū)?！捌D苦奮斗、爭創(chuàng)一流”。武漢石化投產(chǎn)三十年來，克難奮進，開拓進取，從一個最初只有250萬噸/年加工能量、3套裝置的煉油廠建設(shè)成為500萬噸/年原油加工能力，擁有28套生產(chǎn)裝置的大型煉油化工企業(yè)。目前，武漢石化800萬噸/年油品質(zhì)量升級煉油改造一期項目已全部投用，武漢80萬噸/年乙烯工程也進入現(xiàn)場施工階段，這一切給武漢石化做精、做強、做大帶來了歷史性發(fā)展機遇。企業(yè)大力倡導(dǎo)“創(chuàng)造價值、提煉人生”的共同價值觀，努力構(gòu)建“五個一批”優(yōu)秀人才工程，營造一個寬松和諧的良好環(huán)境。公司先后榮獲全國“五一”勞動獎狀、全國精神文明工作先進單位、全國“安康杯”競賽優(yōu)勝單位、全國質(zhì)量管理小組活動優(yōu)秀企業(yè)、湖北省最佳文明單位、湖北省思想政治工作最佳企業(yè)，湖北省“五一”勞動獎?wù)?、湖北省誠信企業(yè)、湖北省工業(yè)優(yōu)秀企業(yè)、湖北省重合同講信用企業(yè)、湖北省納稅大戶等稱號。此外，依托武漢石化興建的80萬噸/年乙烯工程已于2008年8月28日正式開工，預(yù)計項目總投資約147億元，建成后將填補我國中部沒有大型乙烯廠的空白，武漢石化將成為中部最大煉化一體化生產(chǎn)基地。三、見習內(nèi)容及過程氨合成工藝氨是重要的無機化工產(chǎn)品之一，在國民經(jīng)濟中占有重要地位。除液氨可直接作為肥料外，農(nóng)業(yè)上使用的氮肥，例如尿素、硝酸銨、磷酸銨、氯化銨以及各種含氮復(fù)合肥，都是以氨為原料的。合成氨是大宗化工產(chǎn)品之一，世界每年合成氨產(chǎn)量已達到1億噸以上，其中約有80%的氨用來生產(chǎn)化學(xué)肥料，20%作為其它化工產(chǎn)品的原料。

德國化學(xué)家哈伯1909年提出了工業(yè)氨合成方法，即“循環(huán)法”，這是目前工業(yè)普遍采用的直接合成法。反應(yīng)過程中為解決氫氣和氮氣合成轉(zhuǎn)化率低的問題，將氨產(chǎn)品從合成反應(yīng)后的氣體中分離出來，未反應(yīng)氣和新鮮氫氮氣混合重新參與合成反應(yīng)。合成氨反應(yīng)式如下：

N2+3H2≈2NH3合成氨的主要原料可分為固體原料、液體原料和氣體原料。經(jīng)過近百年的發(fā)展，合成氨技術(shù)趨于成熟，形成了一大批各有特色的工藝流程，但都是由三個基本部分組成，即原料氣制備過程、凈化過程以及氨合成過程。

1.合成氨的工藝流程

(1)原料氣制備將煤和天然氣等原料制成含氫和氮的粗原料氣。對于固體原料煤和焦炭，通常采用氣化的方法制取合成氣；渣油可采用非催化部分氧化的方法獲得合成氣；對氣態(tài)烴類和石腦油，工業(yè)中利用二段蒸汽轉(zhuǎn)化法制取合成氣。

(2)凈化對粗原料氣進行凈化處理，除去氫氣和氮氣以外的雜質(zhì)，主要包括變換過程、脫硫脫碳過程以及氣體精制過程。

①一氧化碳變換過程

在合成氨生產(chǎn)中，各種方法制取的原料氣都含有CO，其體積分數(shù)一般為12%~40%。合成氨需要的兩種組分是H2和N2，因此需要除去合成氣中的CO。變換反應(yīng)如下：

CO+H2OH→2+CO2=-41.2kJ/mol0298HΔ

由于CO變換過程是強放熱過程，必須分段進行以利于回收反應(yīng)熱，并控制變換段出口殘余CO含量。第一步是高溫變換，使大部分CO轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2和H2；第二步是低溫變換，將CO含量降至0.3%左右。因此，CO變換反應(yīng)既是原料氣制造的繼續(xù)，又是凈化的過程，為后續(xù)脫碳過程創(chuàng)造條件。

②脫硫脫碳過程

各種原料制取的粗原料氣，都含有一些硫和碳的氧化物，為了防止合成氨生產(chǎn)過程催化劑的中毒，必須在氨合成工序前加以脫除，以天然氣為原料的蒸汽轉(zhuǎn)化法，第一道工序是脫硫，用以保護轉(zhuǎn)化催化劑，以重油和煤為原料的部分氧化法，根據(jù)一氧化碳變換是否采用耐硫的催化劑而確定脫硫的位置。工業(yè)脫硫方法種類很多，通常是采用物理或化學(xué)吸收的方法，常用的有低溫甲醇洗法、聚乙二醇二甲醚法等。

粗原料氣經(jīng)CO變換以后，變換氣中除H2外，還有CO2、CO和CH4等組分，其中以CO2含量最多。CO2既是氨合成催化劑的毒物，又是制造尿素、碳酸氫銨等氮肥的重要原料。因此變換氣中CO2的脫除必須兼顧這兩方面的要求。

一般采用溶液吸收法脫除CO2。根據(jù)吸收劑性能的不同，可分為兩大類。一類是物理吸收法，如低溫甲醇洗法，聚乙二醇二甲醚法，碳酸丙烯酯法。一類是化學(xué)吸收法，如熱鉀堿法，低熱耗本菲爾法，活化MDEA法，MEA法等。

③氣體精制過程

經(jīng)CO變換和CO2脫除后的原料氣中尚含有少量殘余的CO和CO2。為了防止對氨合成催化劑的毒害，規(guī)定CO和CO2總含量不得大于10cm3/m3(體積分數(shù))。因此，原料氣在進入合成工序前，必須進行原料氣的最終凈化，即精制過程。

目前在工業(yè)生產(chǎn)中，最終凈化方法分為深冷分離法和甲烷化法。深冷分離法主要是液氮洗法，是在深度冷凍(<-100℃)條件下用液氮吸收分離少量CO，而且也能脫除甲烷和大部分氬，這樣可以獲得只含有惰性氣體100cm3/m3以下的氫氮混合氣，深冷凈化法通常與空分以及低溫甲醇洗結(jié)合。甲烷化法是在催化劑存在下使少量CO、CO2與H2反應(yīng)生成CH4和H2O的一種凈化工藝，要求入口原料氣中碳的氧化物含量(體積分數(shù))一般應(yīng)小于0.7%。甲烷化法可以將氣體中碳的氧化物(CO+CO2)含量脫除到10cm3/m3以下，但是需要消耗有效成分H2，并且增加了惰性氣體CH4的含量。甲烷化反應(yīng)如下：

CO+3H2→CH4+H2O=-206.2kJ/mol0298HΔ

CO2+4H2→CH4+2H2O=-165.1kJ/mol0298HΔ

(3)氨合成將純凈的氫、氮混合氣壓縮到高壓，在催化劑的作用下合成氨。氨的合成是提供液氨產(chǎn)品的工序，是整個合成氨生產(chǎn)過程的核心部分。氨合成反應(yīng)在較高壓力和催化劑存在的條件下進行，由于反應(yīng)后氣體中氨含量不高，一般只有10%~20%，故采用未反應(yīng)氫氮氣循環(huán)的流程。氨合成反應(yīng)式如下：

N2+3H2→2NH3(g)=-92.4kJ/mol合成氨的催化機理

熱力學(xué)計算表明，低溫、高壓對合成氨反應(yīng)是有利的，但無催化劑時，反應(yīng)的活化能很高，反應(yīng)幾乎不發(fā)生。當采用鐵催化劑時，由于改變了反應(yīng)歷程，降低了反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)以顯著的速率進行。目前認為，合成氨反應(yīng)的一種可能機理，首先是氮分子在鐵催化劑表面上進行化學(xué)吸附，使氮原子間的化學(xué)鍵減弱。接著是化學(xué)吸附的氫原子不斷地跟表面上的氮分子作用，在催化劑表面上逐步生成—NH、—NH2和NH3，最后氨分子在表面上脫吸而生成氣態(tài)的氨。

在無催化劑時，氨的合成反應(yīng)的活化能很高，大約335KJ/mol。加入鐵催化劑后，反應(yīng)以生成氮化物和氮氫化物兩個階段進行。第一階段的反應(yīng)活化能為126KJ/mol～167KJ/mol，第二階段的反應(yīng)活化能為13KJ/mol。由于反應(yīng)途徑的改變（生成不穩(wěn)定的中間化合物），降低了反應(yīng)的活化能，因而反應(yīng)速率加快了。

3.催化劑的中毒

催化劑的催化能力一般稱為催化活性。有人認為：由于催化劑在反應(yīng)前后的化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量不變，一旦制成一批催化劑之后，便可以永遠使用下去。實際上許多催化劑在使用過程中，其活性從小到大，逐漸達到正常水平，這就是催化劑的成熟期。接著，催化劑活性在一段時間里保持穩(wěn)定，然后再下降，一直到衰老而不能再使用?；钚员３址€(wěn)定的時間即為催化劑的壽命，其長短因催化劑的制備方法和使用條件而異。

催化劑在穩(wěn)定活性期間，往往因接觸少量的雜質(zhì)而使活性明顯下降甚至被破壞，這種現(xiàn)象稱為催化劑的中毒。一般認為是由于催化劑表面的活性中心被雜質(zhì)占據(jù)而引起中毒。中毒分為暫時性中毒和永久性中毒兩種。例如，對于合成氨反應(yīng)中的鐵催化劑，O2、CO、CO2和水蒸氣等都能使催化劑中毒。但利用純凈的氫、氮混合氣體通過中毒的催化劑時，催化劑的活性又能恢復(fù)，因此這種中毒是暫時性中毒。相反，含P、S、As的化合物則可使鐵催化劑永久性中毒。催化劑中毒后，往往完全失去活性，這時即使再用純凈的氫、氮混合氣體處理，活性也很難恢復(fù)。催化劑中毒會嚴重影響生產(chǎn)的正常進行。工業(yè)上為了防止催化劑中毒，要把反應(yīng)物原料加以凈化，以除去毒物，這樣就要增加設(shè)備，提高成本。因此，研制具有較強抗毒能力的新型催化劑，是一個重要的課題。合成氨流程圖合成氨的幾大系統(tǒng)：催化裂化、反應(yīng)再生、吸收穩(wěn)定、延遲焦化（產(chǎn)品：焦化汽油、焦化柴油、焦化蠟油、焦化富氣、石油焦。）催化裂化反應(yīng)機理：與按自由基反應(yīng)機理進行的熱裂化不同，催化裂化是按碳正離子機理進行的，催化劑促進了裂化、異構(gòu)化和芳構(gòu)化反應(yīng)，裂化產(chǎn)物比熱裂化具有更高的經(jīng)濟價值，氣體中C3和C4較多，異構(gòu)物多；汽油中異構(gòu)烴多，二烯烴極少，芳烴較多。其主要反應(yīng)包括：①分解，使重質(zhì)烴轉(zhuǎn)變?yōu)檩p質(zhì)烴；②異構(gòu)化；③氫轉(zhuǎn)移；④芳構(gòu)化；⑤縮合反應(yīng)、生焦反應(yīng)。異構(gòu)化和芳構(gòu)化使低辛烷值的直鏈烴轉(zhuǎn)變?yōu)楦咝镣橹档漠悩?gòu)烴和芳烴。裝置類型流化床催化裂化裝置有多種類型，按反應(yīng)器（或沉降器）和再生器布置的相對位置的不同可分為兩大類：①反應(yīng)器和再生器分開布置的并列式；②反應(yīng)器和再生器架疊在一起的同軸式。并列式又由于反應(yīng)器（或沉降器）和再生器位置高低的不同而分為同高并列式和高低并列式兩類。同高并列式主要特點是:①催化劑由U型管密相輸送;②反應(yīng)器和再生器間的催化劑循環(huán)主要靠改變U型管兩端的催化劑密度來調(diào)節(jié)；③由反應(yīng)器輸送到再生器的催化劑，不通過再生器的分布板，直接由密相提升管送入分布板上的流化床可以減少分布板的磨蝕。高低并列式特點是反應(yīng)時間短，減少了二次反應(yīng)；催化劑循環(huán)采用滑閥控制,比較靈活。同軸式裝置形式特點是：①反應(yīng)器和再生器之間的催化劑輸送采用塞閥控制;②采用垂直提升管和90°耐磨蝕的彎頭;③原料用多個噴嘴噴入提升管工藝流程催化裂化的流程主要包括三個部分：①原料油催化裂化；②催化劑再生；③產(chǎn)物分離。原料噴入提升管反應(yīng)器下部，在此處與高溫催化劑混合、氣化并發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)溫度480～530℃,壓力0.14~0.2MPa（表壓）。反應(yīng)油氣與催化劑在沉降器和旋風分離器(簡稱旋分器)，分離后，進入分餾塔分出汽油、柴油和重質(zhì)回煉油。裂化氣經(jīng)壓縮后去氣體分離系統(tǒng)。結(jié)焦的催化劑在再生器用空氣燒去焦炭后循環(huán)使用，再生溫度為600～730℃。1、反應(yīng)部分原料經(jīng)換熱后與回煉油混合經(jīng)對稱分布物料噴嘴進入提升管，并噴入燃油加熱，上升過程中開始在高溫和催化劑的作用下反應(yīng)分解，進入沉降器下段的氣提段，經(jīng)汽提蒸汽提升進入沉降器上段反應(yīng)分解后反應(yīng)油氣和催化劑的混合物進入沉降器頂部的旋風分離器（一般為多組），經(jīng)兩級分離后，油氣進入集氣室，并經(jīng)油氣管道輸送至分餾塔底部進行分餾，分離出的催化劑則從旋分底部的翼閥排出，到達沉降器底部經(jīng)待生斜管進入再生器底部的燒焦罐。2、再生部分再生器階段，催化劑因在反應(yīng)過程中表面會附著油焦而活性降低，所以必須進行再生處理，首先主風機將壓縮空氣送入輔助燃燒室進行高溫加熱，經(jīng)輔助煙道通過主風分布管進入再生器燒焦罐底部，從反應(yīng)器過來的催化劑在高溫大流量主風的作用下被加熱上升，同時通過器壁分布的燃油噴嘴噴入燃油調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度，這樣催化劑表面附著的油焦在高溫下燃燒分解為煙氣，煙氣和催化劑的混合物繼續(xù)上升進入再生器繼續(xù)反應(yīng)，油焦未能充分反應(yīng)的催化劑經(jīng)循環(huán)斜管會重新進入燒焦罐再次處理。最后煙氣及處理后的催化劑進入再生器頂部的旋風分離器進行氣固分離，煙氣進入集氣室匯合后排入煙道，催化劑進入再生斜管送至提升管。3、煙氣利用再生器排除的煙氣一般還要經(jīng)三級旋風分離器再次分離回收催化劑，高溫高速的煙氣主要有兩種路徑，一、進入煙機，推動煙機旋轉(zhuǎn)帶動發(fā)電機或鼓風機；二、進入余熱鍋爐進行余熱回收，最后廢氣經(jīng)工業(yè)煙囪排放。催化劑主要成分為硅酸鋁，起催化作用的是其中的酸性活性中心（見固體酸催化劑）。移動床催化裂化采用3～5mm小球形催化劑。流化床催化裂化早期所用的是粉狀催化劑，活性、穩(wěn)定性和流化性能較差。40年代起，開發(fā)了微球形（40～80μm）硅鋁催化劑，并在制備工藝上作了改進，70年代初期，開發(fā)了高活性含稀土元素的X型分子篩硅鋁微球催化劑。70年代起,又開發(fā)了活性更高的Y型分子篩微球催化劑。使用分子篩催化劑時，為了使煉廠產(chǎn)品方案有一定的靈活性，可根據(jù)市場需要改變操作條件以得到最大量的汽油、柴油或液化氣。催化重整的主要反應(yīng)：芳構(gòu)化反應(yīng)、異構(gòu)化反應(yīng)、加氫裂化，除這些主要反應(yīng)還有烯烴的飽和以及縮合生焦反應(yīng)。生成的焦炭吸附在催化劑表面會降低催化劑的活性。四、見習總結(jié)、收獲及體會這次認識實習雖然時間很短，但是收獲頗豐，概括起來有以下幾點：安全生產(chǎn)重于泰山。煉油廠是事故高發(fā)區(qū)域，而事故來源主要有兩方面，一個是設(shè)備的安全性能，一個是工作人員操作的規(guī)范程度。作為未來的化學(xué)工程師，我們更該踏踏實實學(xué)習，學(xué)好專業(yè)知識，設(shè)計設(shè)備裝置的時候考慮周全，不要給工人的生命工廠的財產(chǎn)安全留下隱患。在化工生產(chǎn)的每一個步驟，都要嚴格按規(guī)程辦事，任何時刻都要戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢，如臨深淵，如履薄冰，萬不可貪圖省事而釀成慘劇。老師提到我們很多設(shè)備都依賴進口，而且進口到的大多都是發(fā)達國家淘汰的高污染高耗能的裝置，他們最新的設(shè)備是不賣給我們的。聽到這里，我們很氣憤，同時，又感覺到了新時期化工人的責任。響應(yīng)國家建設(shè)創(chuàng)新型國家的號召，培養(yǎng)自己的自主創(chuàng)新能力，夯實基礎(chǔ)，同時加強自己的創(chuàng)造設(shè)計能力，爭取在不久的將來，為祖國化工行業(yè)的建設(shè)增磚添瓦。認識實習讓我認識到讓設(shè)備運轉(zhuǎn)起來是一個很大的工程，在這其中充分體現(xiàn)的學(xué)科交叉。從化工學(xué)科的單元設(shè)計，到機械學(xué)科的設(shè)備制造，到自動化學(xué)科的自動化控制，再到計算機軟件等學(xué)科的支持，科技在實際生產(chǎn)中結(jié)合的非常緊密。我們不可能樣樣精通，但至少盡量涉獵面廣一些，并培養(yǎng)自己的團隊意識和協(xié)作能力，這樣才能更好的適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)的需要，把科學(xué)實實在在轉(zhuǎn)化為第一生產(chǎn)力。我們學(xué)生應(yīng)該更加注重理論聯(lián)系實際。師傅告訴我們，我們在化工基礎(chǔ)課上學(xué)了很多東西，到工作崗位上卻發(fā)現(xiàn)都用不上。這要求我們更加注重實習經(jīng)歷，注重理論聯(lián)系實際，給自己創(chuàng)造機會加強