在中国石化武汉分公司的实习报告-2

在中国石化武汉分公司的见习报告2013年6月6日至7月7日，我和同学在老师的带领下，对中国石化武汉分公司进行了为期一个月的见习。通过本次认识实习，对我们以后《化工原理》课程的学习有很好的感性认识，有利于理论和实际更好的结合和理解。认识实习是我们专业教学计划中一个重要的实践教学环节，为学生由学校到工厂，由理论到实践之间架起的一座“桥梁”。通过生产工艺及设备的参观实习使学生了解化工生产实际，增加感性认识，从而加强工程观点，为学习《化工原理》、《化学反应工程》等专业课程打下基础。一、见习目的1.理解化工生产所涉及的只要概念、基本原理和方法；

2.学会典型化工工艺以及所用到的典型设备，具有一定的化工生产工艺涉及能力；

3.掌握至少一种产品的典型工艺流程；

4知道工厂的组织结构、管理方法和产品质量保证体系；

5.知道与化工生产相关的发展状况。二、见习单位简介武汉石化是中国石油化工集团公司直属大型工业企业，是中国石化公司的一员。现由中国石油化工股份有限公司武汉分公司和中国石化集团资产经营管理有限公司武汉分公司两部分组成。武汉石化位于湖北省武汉市青山区，北临长江黄金水道，南接武汉钢铁集团公司，占地面积239公顷。公司始建于1971年，扩建于1975年，投产于1977年，原油一次加工能力500万吨/年。主要产品有：汽油（90#、93#、97#）、灯用煤油、航空燃油、柴油（0#、—10#）、石脑油、溶剂油、环烷酸、MTBE、专用重油（1#、2#、3#）、工业片状硫磺、石油焦、聚丙烯树脂（粉料、粒料）、苯、甲苯、二甲苯、石油液化气等18种产品。其中13种产品获部优、省优，—10#柴油获国家银质奖。产品行销鄂、湘、川、渝等12个省区。“艰苦奋斗、争创一流”。武汉石化投产三十年来，克难奋进，开拓进取，从一个最初只有250万吨/年加工能量、3套装置的炼油厂建设成为500万吨/年原油加工能力，拥有28套生产装置的大型炼油化工企业。目前，武汉石化800万吨/年油品质量升级炼油改造一期项目已全部投用，武汉80万吨/年乙烯工程也进入现场施工阶段，这一切给武汉石化做精、做强、做大带来了历史性发展机遇。企业大力倡导“创造价值、提炼人生”的共同价值观，努力构建“五个一批”优秀人才工程，营造一个宽松和谐的良好环境。公司先后荣获全国“五一”劳动奖状、全国精神文明工作先进单位、全国“安康杯”竞赛优胜单位、全国质量管理小组活动优秀企业、湖北省最佳文明单位、湖北省思想政治工作最佳企业，湖北省“五一”劳动奖章、湖北省诚信企业、湖北省工业优秀企业、湖北省重合同讲信用企业、湖北省纳税大户等称号。此外，依托武汉石化兴建的80万吨/年乙烯工程已于2008年8月28日正式开工，预计项目总投资约147亿元，建成后将填补我国中部没有大型乙烯厂的空白，武汉石化将成为中部最大炼化一体化生产基地。三、见习内容及过程氨合成工艺氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的。合成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。

德国化学家哈伯1909年提出了工业氨合成方法，即“循环法”，这是目前工业普遍采用的直接合成法。反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率低的问题，将氨产品从合成反应后的气体中分离出来，未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。合成氨反应式如下：

N2+3H2≈2NH3合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。经过近百年的发展，合成氨技术趋于成熟，形成了一大批各有特色的工艺流程，但都是由三个基本部分组成，即原料气制备过程、净化过程以及氨合成过程。

1.合成氨的工艺流程

(1)原料气制备将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。对于固体原料煤和焦炭，通常采用气化的方法制取合成气；渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气；对气态烃类和石脑油，工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。

(2)净化对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。

①一氧化碳变换过程

在合成氨生产中，各种方法制取的原料气都含有CO，其体积分数一般为12%~40%。合成氨需要的两种组分是H2和N2，因此需要除去合成气中的CO。变换反应如下：

CO+H2OH→2+CO2=-41.2kJ/mol0298HΔ

由于CO变换过程是强放热过程，必须分段进行以利于回收反应热，并控制变换段出口残余CO含量。第一步是高温变换，使大部分CO转变为CO2和H2；第二步是低温变换，将CO含量降至0.3%左右。因此，CO变换反应既是原料气制造的继续，又是净化的过程，为后续脱碳过程创造条件。

②脱硫脱碳过程

各种原料制取的粗原料气，都含有一些硫和碳的氧化物，为了防止合成氨生产过程催化剂的中毒，必须在氨合成工序前加以脱除，以天然气为原料的蒸汽转化法，第一道工序是脱硫，用以保护转化催化剂，以重油和煤为原料的部分氧化法，根据一氧化碳变换是否采用耐硫的催化剂而确定脱硫的位置。工业脱硫方法种类很多，通常是采用物理或化学吸收的方法，常用的有低温甲醇洗法、聚乙二醇二甲醚法等。

粗原料气经CO变换以后，变换气中除H2外，还有CO2、CO和CH4等组分，其中以CO2含量最多。CO2既是氨合成催化剂的毒物，又是制造尿素、碳酸氢铵等氮肥的重要原料。因此变换气中CO2的脱除必须兼顾这两方面的要求。

一般采用溶液吸收法脱除CO2。根据吸收剂性能的不同，可分为两大类。一类是物理吸收法，如低温甲醇洗法，聚乙二醇二甲醚法，碳酸丙烯酯法。一类是化学吸收法，如热钾碱法，低热耗本菲尔法，活化MDEA法，MEA法等。

③气体精制过程

经CO变换和CO2脱除后的原料气中尚含有少量残余的CO和CO2。为了防止对氨合成催化剂的毒害，规定CO和CO2总含量不得大于10cm3/m3(体积分数)。因此，原料气在进入合成工序前，必须进行原料气的最终净化，即精制过程。

目前在工业生产中，最终净化方法分为深冷分离法和甲烷化法。深冷分离法主要是液氮洗法，是在深度冷冻(<-100℃)条件下用液氮吸收分离少量CO，而且也能脱除甲烷和大部分氩，这样可以获得只含有惰性气体100cm3/m3以下的氢氮混合气，深冷净化法通常与空分以及低温甲醇洗结合。甲烷化法是在催化剂存在下使少量CO、CO2与H2反应生成CH4和H2O的一种净化工艺，要求入口原料气中碳的氧化物含量(体积分数)一般应小于0.7%。甲烷化法可以将气体中碳的氧化物(CO+CO2)含量脱除到10cm3/m3以下，但是需要消耗有效成分H2，并且增加了惰性气体CH4的含量。甲烷化反应如下：

CO+3H2→CH4+H2O=-206.2kJ/mol0298HΔ

CO2+4H2→CH4+2H2O=-165.1kJ/mol0298HΔ

(3)氨合成将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在催化剂的作用下合成氨。氨的合成是提供液氨产品的工序，是整个合成氨生产过程的核心部分。氨合成反应在较高压力和催化剂存在的条件下进行，由于反应后气体中氨含量不高，一般只有10%~20%，故采用未反应氢氮气循环的流程。氨合成反应式如下：

N2+3H2→2NH3(g)=-92.4kJ/mol合成氨的催化机理

热力学计算表明，低温、高压对合成氨反应是有利的，但无催化剂时，反应的活化能很高，反应几乎不发生。当采用铁催化剂时，由于改变了反应历程，降低了反应的活化能，使反应以显著的速率进行。目前认为，合成氨反应的一种可能机理，首先是氮分子在铁催化剂表面上进行化学吸附，使氮原子间的化学键减弱。接着是化学吸附的氢原子不断地跟表面上的氮分子作用，在催化剂表面上逐步生成—NH、—NH2和NH3，最后氨分子在表面上脱吸而生成气态的氨。

在无催化剂时，氨的合成反应的活化能很高，大约335KJ/mol。加入铁催化剂后，反应以生成氮化物和氮氢化物两个阶段进行。第一阶段的反应活化能为126KJ/mol～167KJ/mol，第二阶段的反应活化能为13KJ/mol。由于反应途径的改变（生成不稳定的中间化合物），降低了反应的活化能，因而反应速率加快了。

3.催化剂的中毒

催化剂的催化能力一般称为催化活性。有人认为：由于催化剂在反应前后的化学性质和质量不变，一旦制成一批催化剂之后，便可以永远使用下去。实际上许多催化剂在使用过程中，其活性从小到大，逐渐达到正常水平，这就是催化剂的成熟期。接着，催化剂活性在一段时间里保持稳定，然后再下降，一直到衰老而不能再使用。活性保持稳定的时间即为催化剂的寿命，其长短因催化剂的制备方法和使用条件而异。

催化剂在稳定活性期间，往往因接触少量的杂质而使活性明显下降甚至被破坏，这种现象称为催化剂的中毒。一般认为是由于催化剂表面的活性中心被杂质占据而引起中毒。中毒分为暂时性中毒和永久性中毒两种。例如，对于合成氨反应中的铁催化剂，O2、CO、CO2和水蒸气等都能使催化剂中毒。但利用纯净的氢、氮混合气体通过中毒的催化剂时，催化剂的活性又能恢复，因此这种中毒是暂时性中毒。相反，含P、S、As的化合物则可使铁催化剂永久性中毒。催化剂中毒后，往往完全失去活性，这时即使再用纯净的氢、氮混合气体处理，活性也很难恢复。催化剂中毒会严重影响生产的正常进行。工业上为了防止催化剂中毒，要把反应物原料加以净化，以除去毒物，这样就要增加设备，提高成本。因此，研制具有较强抗毒能力的新型催化剂，是一个重要的课题。合成氨流程图合成氨的几大系统：催化裂化、反应再生、吸收稳定、延迟焦化（产品：焦化汽油、焦化柴油、焦化蜡油、焦化富气、石油焦。）催化裂化反应机理：与按自由基反应机理进行的热裂化不同，催化裂化是按碳正离子机理进行的，催化剂促进了裂化、异构化和芳构化反应，裂化产物比热裂化具有更高的经济价值，气体中C3和C4较多，异构物多；汽油中异构烃多，二烯烃极少，芳烃较多。其主要反应包括：①分解，使重质烃转变为轻质烃；②异构化；③氢转移；④芳构化；⑤缩合反应、生焦反应。异构化和芳构化使低辛烷值的直链烃转变为高辛烷值的异构烃和芳烃。装置类型流化床催化裂化装置有多种类型，按反应器（或沉降器）和再生器布置的相对位置的不同可分为两大类：①反应器和再生器分开布置的并列式；②反应器和再生器架叠在一起的同轴式。并列式又由于反应器（或沉降器）和再生器位置高低的不同而分为同高并列式和高低并列式两类。同高并列式主要特点是:①催化剂由U型管密相输送;②反应器和再生器间的催化剂循环主要靠改变U型管两端的催化剂密度来调节；③由反应器输送到再生器的催化剂，不通过再生器的分布板，直接由密相提升管送入分布板上的流化床可以减少分布板的磨蚀。高低并列式特点是反应时间短，减少了二次反应；催化剂循环采用滑阀控制,比较灵活。同轴式装置形式特点是：①反应器和再生器之间的催化剂输送采用塞阀控制;②采用垂直提升管和90°耐磨蚀的弯头;③原料用多个喷嘴喷入提升管工艺流程催化裂化的流程主要包括三个部分：①原料油催化裂化；②催化剂再生；③产物分离。原料喷入提升管反应器下部，在此处与高温催化剂混合、气化并发生反应。反应温度480～530℃,压力0.14~0.2MPa（表压）。反应油气与催化剂在沉降器和旋风分离器(简称旋分器)，分离后，进入分馏塔分出汽油、柴油和重质回炼油。裂化气经压缩后去气体分离系统。结焦的催化剂在再生器用空气烧去焦炭后循环使用，再生温度为600～730℃。1、反应部分原料经换热后与回炼油混合经对称分布物料喷嘴进入提升管，并喷入燃油加热，上升过程中开始在高温和催化剂的作用下反应分解，进入沉降器下段的气提段，经汽提蒸汽提升进入沉降器上段反应分解后反应油气和催化剂的混合物进入沉降器顶部的旋风分离器（一般为多组），经两级分离后，油气进入集气室，并经油气管道输送至分馏塔底部进行分馏，分离出的催化剂则从旋分底部的翼阀排出，到达沉降器底部经待生斜管进入再生器底部的烧焦罐。2、再生部分再生器阶段，催化剂因在反应过程中表面会附着油焦而活性降低，所以必须进行再生处理，首先主风机将压缩空气送入辅助燃烧室进行高温加热，经辅助烟道通过主风分布管进入再生器烧焦罐底部，从反应器过来的催化剂在高温大流量主风的作用下被加热上升，同时通过器壁分布的燃油喷嘴喷入燃油调节反应温度，这样催化剂表面附着的油焦在高温下燃烧分解为烟气，烟气和催化剂的混合物继续上升进入再生器继续反应，油焦未能充分反应的催化剂经循环斜管会重新进入烧焦罐再次处理。最后烟气及处理后的催化剂进入再生器顶部的旋风分离器进行气固分离，烟气进入集气室汇合后排入烟道，催化剂进入再生斜管送至提升管。3、烟气利用再生器排除的烟气一般还要经三级旋风分离器再次分离回收催化剂，高温高速的烟气主要有两种路径，一、进入烟机，推动烟机旋转带动发电机或鼓风机；二、进入余热锅炉进行余热回收，最后废气经工业烟囱排放。催化剂主要成分为硅酸铝，起催化作用的是其中的酸性活性中心（见固体酸催化剂）。移动床催化裂化采用3～5mm小球形催化剂。流化床催化裂化早期所用的是粉状催化剂，活性、稳定性和流化性能较差。40年代起，开发了微球形（40～80μm）硅铝催化剂，并在制备工艺上作了改进，70年代初期，开发了高活性含稀土元素的X型分子筛硅铝微球催化剂。70年代起,又开发了活性更高的Y型分子筛微球催化剂。使用分子筛催化剂时，为了使炼厂产品方案有一定的灵活性，可根据市场需要改变操作条件以得到最大量的汽油、柴油或液化气。催化重整的主要反应：芳构化反应、异构化反应、加氢裂化，除这些主要反应还有烯烃的饱和以及缩合生焦反应。生成的焦炭吸附在催化剂表面会降低催化剂的活性。四、见习总结、收获及体会这次认识实习虽然时间很短，但是收获颇丰，概括起来有以下几点：安全生产重于泰山。炼油厂是事故高发区域，而事故来源主要有两方面，一个是设备的安全性能，一个是工作人员操作的规范程度。作为未来的化学工程师，我们更该踏踏实实学习，学好专业知识，设计设备装置的时候考虑周全，不要给工人的生命工厂的财产安全留下隐患。在化工生产的每一个步骤，都要严格按规程办事，任何时刻都要战战兢兢，如临深渊，如履薄冰，万不可贪图省事而酿成惨剧。老师提到我们很多设备都依赖进口，而且进口到的大多都是发达国家淘汰的高污染高耗能的装置，他们最新的设备是不卖给我们的。听到这里，我们很气愤，同时，又感觉到了新时期化工人的责任。响应国家建设创新型国家的号召，培养自己的自主创新能力，夯实基础，同时加强自己的创造设计能力，争取在不久的将来，为祖国化工行业的建设增砖添瓦。认识实习让我认识到让设备运转起来是一个很大的工程，在这其中充分体现的学科交叉。从化工学科的单元设计，到机械学科的设备制造，到自动化学科的自动化控制，再到计算机软件等学科的支持，科技在实际生产中结合的非常紧密。我们不可能样样精通，但至少尽量涉猎面广一些，并培养自己的团队意识和协作能力，这样才能更好的适应现代化工业的需要，把科学实实在在转化为第一生产力。我们学生应该更加注重理论联系实际。师傅告诉我们，我们在化工基础课上学了很多东西，到工作岗位上却发现都用不上。这要求我们更加注重实习经历，注重理论联系实际，给自己创造机会加强