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大国重器, 高效型石化装备仍有待攻关
2018年15期 发行日期:2018-07-31
作者:■ 中国石油规划总院 边钢月 张福琴

一、我国石化行业发展取得显著成绩
   
    1.产品产量持续增加,供需均增长
    近年来,随着石化市场需求的增长,我国石化产品产量持续增长。例如,在乙烯方面,2017年乙烯表观消费量达到2036.9万吨,同比增长4.8%;产量达到1821.8万吨,同比增长2.4%;进口量达到215.7万吨,同比增长30.2%;出口量为0.6万吨,同比减少22.7%;
    在合成树脂方面,2017年合成树脂表观消费量达到10955.7万吨,同比增长3.1%;产量达到8377.8万吨,同比增长4.5%;进口量达到3195.9万吨,同比增长0.4%;出口量为618.0万吨,同比增长7.6%;
    在合成橡胶方面,2017年合成橡胶表观消费量达到1132.7万吨,同比增长30%;合成橡胶产量达到578.7万吨,同比增长4%;合成橡胶进口量达到584.3万吨,同比增长74.1%;合成橡胶出口量为30.2万吨,同比增长43.0%;
    2.行业节能、安全和环保取得进展
    近年来,石化企业重点进行了以下工作:一是工艺装置的能耗达标管理,实现了节能降耗,提高了资源利用效率;二是按照国家的要求,开展了工艺废气的污染治理,减少SO2、NOx及颗粒物的排放;三是贯彻落实《石化行业挥发性有机物综合整治方案》,开展了挥发性有机物VOCs 的治理,如污水处理场加盖收集VOCs 进行集中处理、油品储罐的排放治理等。

二、我国石化装备发展现状
    
    统计数据显示,“十一五”期间,我国石油石化设备制造业全行业资产总额由674.16亿元增至2005.6亿元;全行业工业总产值和工业销售产值均增长3倍以上;新产品产值、出口交货值、利润总额等指标增长在2倍以上;全行业规模以上企业数量从1019家增至2023家,几近翻一番。国内石油装备产业的发展也吸引了越来越多国际石油巨头的关注。
    “十二五”期间,我国石油石化装备产业因此持续升温,石化装备产业力推发展高端设备,推进大型成套设备国产化, 大力发展节能环保技术装备,提高自主创新能力等,我国石化重大装备取得了显著的成绩。
    1.乙烯“三机“装备
    国内圆满完成100万吨乙烯的裂解气离心压缩机、丙烯制冷离心压缩机(蒸汽轮机驱动、轴功率3.3×104kW) 和乙烯制冷离心压缩机的研制任务,已分别安装在中国石化镇海炼化分公司100万吨乙烯、中国石化天津分公司100万吨乙烯和中国石油抚顺石化公司80万吨乙烯装置上,并投入正式运行,还承接了武汉分公司120万吨乙烯“三机”的制造任务。
    2.裂解炉装备
    国内于2007 年为中国石油独山子石化公司100万吨乙烯装置成功研制了单台15万吨乙烯裂解炉,技术达到国际先进水平,并建立了从焊接、组装、热处理到试压的生产线。
    3.乙烯冷箱装备
    国内已完成“百万吨级乙烯冷箱的开发与研制”项目,以天津100万吨乙烯项目和镇海炼化100万吨乙烯项目为依托工程,并根据两套装置的不同特点,采用了不同的方案。其中,天津百万吨乙烯共3台冷箱,最高设计压力达到5.4MPa,最大的冷箱外形尺寸为6500mm×4200mm×33000mm,总质量约265吨,能满足14 股流体同时换热。而镇海100×104 吨乙烯冷箱分为一大三小共4台冷箱,最高设计压力达到6.0MPa,最大的冷箱外形尺寸为7400mm×4000mm×30000mm,总质量约300吨,能满足16 股流体同时换热。百万吨级乙烯冷箱的研制成功,打破了国外少数公司在该市场上的垄断局面,不仅对提高我国乙烯行业的装备水平有着重大意义,而且对天然气液化、大型化肥装置以及CO 深冷分离等其他行业冷箱设备的研制也具有指导意义。
    4.乙烯低温球罐装备
    国内制造企业根据乙烯装置国产化的需要,自主开发了-50℃低温钢大型球罐设计制造技术,成功解决了低温材料、板材成形、焊接以及施工现场热处理等技术难题,打破了我国大型低温乙烯球罐依赖进口的局面,填补了国内空白。国产的大型低温球罐已在石化企业广泛应用。
    5.挤压造粒机装备
    国际上只有德国W&P 公司、日本制钢所(JSW)、日本神户制钢所(COBE)以及美国Farrell 公司等几家企业可以制造大型混炼挤压造粒机组。近年来,国内通过不断攻关,国产化取得了进展。例如,国内制造企业为中国石化燕山分公司20万吨聚丙烯装置成功研制的同向双螺杆挤压造粒机组,电动机功率为7100kW,螺杆直径320mm,经8000h 以上连续运行,各项性能指标均达到设计任务书的要求,结束了我国大型挤压造粒机组长期依赖进口的局面。国内制造企业还承担了中国石化齐鲁分公司25万吨聚乙烯装置挤压造粒机组的研制任务,该机组总质量140吨,生产能力45吨/小时,已于2012 年正式投产运行。
    6.反应器装备
    近几年来,国内相继开发出1000万吨炼油装置加氢裂化反应器、240万吨连续重整反应器、螺纹锁紧环式高压换热器、100万吨乙烯装置中的30万吨环氧乙烷/乙二醇环氧乙烷反应器、45万吨聚丙烯复合式环管反应器、30万吨聚乙烯气相反应器、100万吨PTA氧化反应器及20万吨苯乙烯脱氢反应器等各类关键反应器,填补了国内空白,并且在工程中得到成功应用。
    2017年4月11 日,由中国一重承制的世界最大石化技术装备——镇海沸腾床渣油锻焊加氢反应器在大连核电石化公司完工发运。该反应器壳体质量达2400吨、直径近5米,这标志着我国超大吨位石化装备制造技术再次领跑国际,彰显了“大国重器”的实力。
    7.PTA工艺空气压缩机组
    国内分别研制出60万吨级和100万吨级PTA工艺空气压缩机组。我国首台PTA压缩机组在重庆蓬威石化有限公司60万吨 PTA 装置上投入运行以来,各项性能指标均满足用户要求,且各项运行指标接近国际先进水平。100万吨级PTA 装置工艺空气压缩机也实现了国产化,并成功应用于江苏海伦石化有限公司120万吨PTA 装置上。
    8.石化用泵装备
    近年来化工泵从500万吨炼油装置、30万吨合成氨装置到100万吨乙烯装置、1000万吨炼油及45万吨合成氨装置,国内泵制造企业一直坚持国产化道路,目前千万吨炼油、百万吨乙烯、煤化工等石化装置中工艺流程泵的国产化率分别达到90%、85%和80%。

三、石化装备发展总体趋势
    
    1.制造大国向强国转型
    我国提出要从制造大国向制造强国转型,以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主线,以智能制造为主攻方向。
    2.石化重大技术装备关键技术产业化任务确定
    2017年12月26日,国家发改委网站对外发布新材料、重大技术装备等九大领域关键技术产业化实施方案。《重大技术装备关键技术产业化实施方案》提出,重大技术装备整机和成套设备取得重大突破,关键零部件及制造工艺设备水平明显提升,研发检验检测等公共服务能力显著增强,有效满足石化、轻纺等重点行业转型升级的需要。石化重大技术装备方面,方案提出重点研发2000万吨炼油成套装备、百万吨级以上乙烯成套装备、合成橡胶挤出机组、4500 型涡轮压裂车、l8 兆瓦集成式压缩机、百万吨级低阶煤快速热解装备、8.7兆帕以上大型水煤浆气化装备、大型干煤粉气化装备、特大型空分装置、150万吨PTA装置用压缩机组等装备。石化重大技术装备升级工程包括:2000万吨级炼油装置大型压缩机组、4500型涡轮压裂车及超低温泵。
    3.石化发展对设备的需求明确
    根据我国石化产业发展对装备的需求,未来我国石化装备的总体发展趋势是:在石化装备的特征方面呈现大型化、高压化、高效化趋势;在石化装备的制造方面呈现新材料、新结构、新工艺、新技术趋势;在石化装备的研发和制造方面呈现设计、制造、使用一体化趋势;在石化装备的使用方面呈现安全、稳定、长周期、满负荷、优化运行趋势。

四、未来发展建议
    
    1.继续开展大型通用设备攻关
    例如,在离心式压缩机装备方面,国际上的发展方向是容量增大,开发高压、小流量、低噪音、高效率压缩机产品。国内离心式压缩机生产企业有10 多家,特别是沈阳鼓风机厂、上海鼓风机厂、陕西鼓风机厂等,但是在离心压缩机的高技术、高参数、高质量和特殊产品方面还不能满足需要,50%左右还要依靠国外进口。另外,在技术水平、质量、成套性上与国外还有差距,在设计制造大型气体压缩机上还没有成熟的经验。在换热器装备方面,随着大型化及高效化,国外换热器也趋于大型化,并向低温差、低压力损失方向发展。例如,换热器翅片管新近涌现出T 型翅片管、低螺纹翅片管、菱形翅片管、缩放管、铝多孔表面传热管、螺旋槽管、螺旋扭曲椭圆形管等等,需要我们积极跟踪并开展研究,以提高国产换热器的能效。
    2.大力发展高端和高效装备制造,实现由大到强的战略转型
    发展高端装备制造业是促进行业经济转型升级、实现由大到强的重要抓手。目前,智能制造装备等五大领域已被确定为我国高端装备制造产业的重点,标准化、模式化是实现“中国制造”变为“中国创造”的战术措施。
    大力开发高效装备,如大型企业的汽电联产,能源梯级利用(燃气轮机发电产汽装备、高温气体净化设备);高温位热能回收,催化装置700℃烟气透平发电,余热锅炉产汽;低温位热能回收,300℃以下热源的利用(热泵、低温差高效换热器);CO锅炉化学能回收;高压液体的液力透平压力能回收;优化换热网络、蒸汽网络等,都需要加大攻关力度,为国内提高能效提供装备支撑。
    3.生产研发和设计、制造一体化
    产学研用联合,努力推动制造业创新发展。一方面,针对不同类型的自发的产学研合作网络或者产业研发联盟,政府要加强投融资机制创新,通过引导和支持的方式促进其发展,促进政府、企业、金融、社会资金对接;另一方面,以行业骨干企业为龙头,联合科研实力雄厚的大学和科研机构,组建多种形式的产学研研发联盟,充分调动各方面的资源和力量,共同推进相关技术研发和应用推广。
    4.大力提升石油装备的数字化、智能化水平,强化制造基础
    要借新一轮科技和产业革命的兴起、世界制造业格局的变革,大力推进新一代信息技术与石油装备制造业的深度融合,不断提升石油装备的技术与制造水平,满足我国石化行业向高端发展的需要。
    产品设计能力核心基础、零部件/元器件关键基础材料、先进基础工艺及产业技术基础这“四基”整体水平的提高,很大程度上决定了产品质量的优劣,是提高中国制造品质的基础,应给予高度重视。要以专业化为方向、以标准化为基础强化中国制造工业基础,同时大力推广应用先进设计技术,开发设计工具软件,构建设计资源共享平台,制定激励创新设计的政策。
    5.努力拓展海外市场,寻求更大的发展
    中国的石化装备在价格上具有优势,普遍低于国际价格。一些用量较大、技术难度相对不高的设备,正在积极扩大国际市场份额,为拓展海外市场做出贡献,具有一定优势。
    6.重视保护石化装备企业知识产权
    石油化工装备制造业处在尖端技术的前沿,必须不断地创新创造新技术,但同时,也必须对知识产权进行有效管理,实施知识产权战略,企业应建设知识产权制度,包括:知识产权制度的制定和实施。企业知识产权制度建设是确立企业内部知识产权规范的基本手段,以保护技术创新成果,充分维护自身的合法权益。

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