石油和化学工业 对流体机械提出新要求
徐玉忠
流体机械包括各种泵、阀、压缩机和风机，是石油和化学工业的重要机械。为了降低成本，提高经济效益，大
型化是今后石化生产装置的发展方向，这必然带来流体机械的大型化，比如要求400万t/a催化裂化装置中的富气
压缩机功率达到6000kW；300万t/a加氢裂化装置用的往复式新氢压缩机功率达到5000kW，排气压力达到20MPa，
活塞力达到80～100t；45万t/a PTA装置工艺空气压缩机功率达到25000kW；48000Nm3/h空分装置的空气压缩机
功率达到23000kW。装置的大型化对流体机械的高效率、长寿命和可靠性也提出了更高的要求，国外已有无故障运
行周期3年以上的要求。并且，流体机械需要按石化生产工艺参数采用专用设计、个性化设计和制造，以使设备在
最佳设计工况下运行。为了节能或余热回收，有的石化装置对流体机械的动力也有特殊要求，如输气管线的压缩机
要求以燃气透平驱动、催化裂化装置的抽风机用尾气回收透平驱动等等。
气 体压缩机
大型压缩机是石化装置的“心脏”设备，主要有离心式压缩机和往复式压缩机。国外压缩机的主要生产厂家有
日本的日立、三井、三菱、川崎、石川岛、荏原和神户制钢公司，美国的德莱赛-兰德、德拉瓦公司，德国的德马
格、GHH、博尔齐格公司，意大利的新庇隆公司，瑞士的苏尔寿公司等。
炼油装置用气体压缩机组 主要是催化裂化和焦化装置的离心式富气压缩机、加氢装置的离心式循环压缩机和
往复式新氢压缩机等。加氢装置的压缩机工况恶劣、制造难度大，世界上只有少数几家公司能够制造，如美国的德
莱赛-兰德公司、意大利新庇隆公司、德国博尔齐格公司等。国外为500万t/a加氢装置生产的大型新氢压缩机和
循环氢压缩机已在工业装置上成功应用。
乙烯裂解装置用离心压缩机组 乙烯“三机”包括裂解气压缩机组、丙烯压缩机组和乙烯压缩机组，其能耗占
装置总能耗的20%～40%，因此降低压缩机能耗对降低装置总能耗有重要的意义。目前，国外已采用高效率的三元
流动叶轮及与其匹配的良好的固定元件，使压缩机效率提高5%以上，整机效率高达82%。在驱动方式上，“三机”
全部采用蒸汽透平驱动；为降低能耗，已开发成功燃气透平驱动的乙烯“三机”。在大型化上，已能完成60万～110
万t/a乙烯裂解装置用裂解气压缩机、丙烯压缩机和乙烯压缩机的设计和制造。现今，世界上最大的乙烯装置用三
大机组供应商当属美国的德莱赛-兰德公司，此外还有新庇隆、三菱重工、德马格公司等。
迷宫式压缩机 在聚乙烯、聚丙烯装置中，迷宫式压缩机用于压缩循环丙烯、氮气、氢气、乙烯、废气等。这
是一种无油润滑、带十字头的立式往复式压缩机，活塞采用特殊的蒙乃尔合金，活塞和气缸上有许多迷宫槽，两者
间的间隙很小，气缸中气体的泄漏将在曲折密封中受阻；密封活塞杆的填料密封圈上也开设了齿状环型沟槽，使压
缩介质保持纯净。因此，这种压缩机的制造、安装要求较高。
化肥装置用离心压缩机组 合成氨及尿素装置用离心压缩机组属技术密集型、高难度的产品。由于合成氨装置
不断向大型化发展，所以对压缩机组的能耗、可靠性、配套水平等技术指标的要求也越来越高。目前世界上先进的
压缩机组制造厂商都在致力于这些方面的研究，并取得了很大的进展。如在压缩机气动性能设计上使用的程序能适
用于几百个大气压，大大提高了计算精度；在转子稳定性研究方面，已经研制出超二阶、三阶的高柔性转子，并成
功应用于产品设计。此外，国外在风机有关部件成套技术上也有了很大发展，在密封、轴承、调节系统、辅机配套
水平、机组自动化控制及故障诊断水平等方面取得了突破性进展。
合成氨装置的四大机组 空气压缩机、合成气压缩机、氨压缩机和原料气压缩机是大型合成氨设备的关键设备。
长期以来，我国这四大机组一直依赖进口。2004年12月28日，山东华鲁恒升化工股份有限公司30万t/a合成氨
装置一次投料试车成功，四大机组都实现了国产化，表明我国已具有自主知识产权的大型氮肥装置成套能力。目前
世界上压缩机设计制造技术发展较快，美国、意大利、德国、日本等国都在努力通过技术与软件的融合，来适应发
展的需要。
工业泵
工业泵是石化装置中用量最多的转动设备，主要有油泵、水泵、化工流程泵等。国际上石化用泵制造厂主要有
瑞士的苏尔寿公司、日本的荏原公司、美国的高斯公司等。国外的泵生产技术比较成熟、规格品种多、标准化程度
高，主要向高精度、高效率、高可靠性、大型化方向发展。特别在高温泵、低温和超低温泵、高速泵、精密计量泵、
耐腐蚀泵、输送粘稠介质和带固体颗粒介质泵、屏蔽泵和磁力泵等方面的技术发展很快，以满足石化生产装置的特
殊需要。
大口径高压油气集输管道阀门
我国大口径阀门（>1m）生产上还是一个薄弱点。国外的长输管线阀门是全焊接的球阀和三段法兰固定球阀；
阀门可以是全径或缩径的，便于清管；并且完全符合API16D要求，具有防火功能。2001年，自贡高压阀门有限公
司与GE新比隆公司签署技术合同，全面引进阀门技术，包括焊接式、分体式、顶装式球阀，但目前还处于消化吸
收和工业性试验阶段。我国西气东输工程需要的大型焊接式球阀全部是进口产品，上海耐莱斯·詹姆斯伯雷阀门有
限公司是西气东输工程中国内惟一一家中型球阀供应商。
市场需求预测
估计全国石化行业今后年度固定资产投资将超过1000亿元，其中石化设备投资占总投资的30%，总计为300
多亿元。预测“十一五”期间石化设备投资将达到1500亿元，其中石化专用设备需求250万t，重大装备达到70
万t，占总需求的30%左右。
天然气长输管线压缩机 预计在“十一五”期间，2万kW及以上的大型天然气长输管线离心增压机组的需要
量约100台（套），如果按进口价格400万美元/台计算，共需4亿美元；如果国内能承担50%的任务，国内价格在
2000万元/台（套）左右，50台共计10亿元人民币，经济效益相当可观，而且可以大大提高我国此类压缩机的技
术水平。“十一五”期间，大口径高压油气集输管道阀门（>1m）在消化、吸收引进技术的基础上应该有所突破。油
气管道集输所用的钢管及其材料，我国都能按API标准生产，可满足油气集输管道建设的需要。
石化用气体压缩机 几乎所有的石化装置都需要各种离心式压缩机、往复式压缩机和螺杆式压缩机。一个1000
万t/a炼油厂需要压缩机20～30台，一个100万t/a乙烯工厂需要各种压缩机40～50台。预计“十一五”期间石
化行业需要各种压缩机和风机2000多台。
石化用泵 泵是石化装置中用量最多的转动设备。一个1000万t/a炼油厂需要各种泵达1000多台，其中离心
泵占83%、往复泵占6%、齿轮泵占3%，其余为螺杆泵和真空泵等。一个100万t/a乙烯厂需要各种泵达3000多台，
其中离心泵占45%、齿轮泵占23%、往复泵和螺杆泵各占12%、屏蔽泵占6%。预计“十一五”期间，石化行业需要
各种工业泵3万多台。
在石化装置中，还有一些石化专用机械，如烟气轮机、分离机械、过滤机械等。其中350万t/a催化裂化装置用烟
气轮机功率达到35000kW。另外，石化生产企业的生产装置都需要更先进的计算机集散型控制系统（DCS），来实现
自动控制。目前石化企业的DCS系统几乎全部依靠国外进口，每年进口50套左右。预计“十一五”期间，石化行
业约需要250套DCS系统。