錢伯章

(上海擎督信息科技有限公司金秋能源石化工作室)

綜 述

我國(guó)立足自主的石化國(guó)產(chǎn)化設(shè)備取得顯著進(jìn)展（上）

錢伯章*

(上海擎督信息科技有限公司金秋能源石化工作室)

論述了近年來我國(guó)石化行業(yè)在裝備技術(shù)方面所取得的進(jìn)展，尤其是 “十五”、“十一五”期間在大型石油、化工裝備的設(shè)計(jì)制造上所取得的巨大發(fā)展和業(yè)績(jī)。這期間，許多引進(jìn)的石化裝備國(guó)產(chǎn)化取得了突破性進(jìn)展，一批重要的大型石油化工裝備的研制和開發(fā)獲得成功，并擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。論述所涉及的主要石油化工裝備包括反應(yīng)器、塔器、換熱設(shè)備、工業(yè)爐、壓縮機(jī)、分離設(shè)備、結(jié)晶器、干燥裝置以及一些石油化工行業(yè)的專用機(jī)械等。

石化裝備 國(guó)產(chǎn)化 反應(yīng)器 塔器 換熱設(shè)備 工業(yè)爐 分離設(shè)備 壓縮機(jī)

0 前言

近年來，石化行業(yè)技術(shù)改造和擴(kuò)改建工程相繼開工，固定資產(chǎn)投資規(guī)模不斷增大。 “十一五”期間，石化行業(yè)固定資產(chǎn)投資規(guī)模每年達(dá)到1 000億元，5年投資達(dá)到5 000億元。石化工程項(xiàng)目總投資的30%為設(shè)備投資，石化行業(yè)投資規(guī)模擴(kuò)大必然帶動(dòng)對(duì)石化裝備需求的增長(zhǎng)。

“十一五”期間，石化行業(yè)每年設(shè)備投資為300多億元，5年達(dá)到1 500億元。其中石化專用設(shè)備需求250萬(wàn)t，重大裝備70萬(wàn)t，占石化專用設(shè)備需求的30%左右。比如氣體壓縮機(jī)組，一套1 000萬(wàn)t煉油廠需要壓縮機(jī)達(dá)20～30臺(tái)，一套100萬(wàn)t乙烯廠需要各種壓縮機(jī)40～50臺(tái)。預(yù)計(jì)“十一五”期間壓縮機(jī)的需求量達(dá)到2 000多臺(tái)。再比如石化用泵，一個(gè)1 000萬(wàn)t／a煉油廠需要各種泵達(dá)1 000多臺(tái)，一個(gè)100萬(wàn)t的乙烯廠需要各種泵達(dá)3 000多臺(tái)。預(yù)計(jì) “十一五”期間，石化行業(yè)需要各種工業(yè)泵達(dá)30 000多臺(tái)。

中石化作為國(guó)內(nèi)最大的石化裝備用戶企業(yè)，“十一五”期間將加速推進(jìn)重大石化裝備國(guó)產(chǎn)化?！笆晃濉逼陂g，中石化將重點(diǎn)圍繞百萬(wàn)噸級(jí)大型乙烯成套設(shè)備與裂解爐技術(shù)，對(duì)二甲苯、對(duì)苯二甲酸、聚酯裝備及大型化肥裝置成套設(shè)備等進(jìn)行集中攻關(guān)，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)千萬(wàn)噸級(jí)煉油裝置技術(shù)裝備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到95%以上，百萬(wàn)噸級(jí)乙烯及其配套裝置裝備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到80%左右，并實(shí)現(xiàn)對(duì)二甲苯、對(duì)苯二甲酸和聚酯等大型成套設(shè)備國(guó)產(chǎn)化。

自20世紀(jì)90年代乙烯裝備國(guó)產(chǎn)化開始至今，石油和化工重大裝備國(guó)產(chǎn)化現(xiàn)已取得豐碩成果。一批重大裝備研制成果達(dá)到或接近國(guó)際先進(jìn)水平，改變了此前依賴成套引進(jìn)的局面。目前煉油設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率按投資計(jì)算已達(dá)到95%左右，化工設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率已達(dá)到70%左右。迄今，正式立項(xiàng)研制成功并推廣應(yīng)用的重大裝備達(dá)2 000多臺(tái)，與同期進(jìn)口相比節(jié)約投資達(dá)52億元。如30～60萬(wàn)t／a乙烯成套裝置中的重大關(guān)鍵設(shè)備國(guó)產(chǎn)化都有所突破，并實(shí)現(xiàn)推廣應(yīng)用，大型塔器、換熱器、一部分泵類設(shè)備已不再進(jìn)口，只有數(shù)量不多但價(jià)值較高的反應(yīng)設(shè)備、特殊壓縮機(jī)組、泵、專用機(jī)械等仍需進(jìn)口。

經(jīng)過幾十年的努力，我國(guó)石化重大裝備國(guó)產(chǎn)化已取得顯著成績(jī)：按投資計(jì)算，煉油裝備國(guó)產(chǎn)化率已達(dá)到90%左右；乙烯裝置國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到70%左右；對(duì)二甲苯和聚酯重大裝備及大型空分裝置、大型儲(chǔ)罐和乙烯球罐等也基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。同時(shí)，掌握了一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的石化裝備設(shè)計(jì)制造核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了石化成套裝備多項(xiàng)關(guān)鍵、核心設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造國(guó)產(chǎn)化，培育了一批具有國(guó)際水平的設(shè)備供應(yīng)商。

目前，國(guó)內(nèi)單系列800～1 000萬(wàn)t/a規(guī)模的煉油裝置的主要設(shè)備已立足國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)、制造、成套建設(shè)。按投資計(jì)算，煉油裝備國(guó)產(chǎn)化率已達(dá)到90%以上。

目前，我國(guó)已可自行制造500萬(wàn)t/a以上煉油成套設(shè)備、800萬(wàn)t/a常減壓蒸餾裝置、200萬(wàn)t/a以上重油催化裂化裝置、150萬(wàn)t/a加氫裂化裝置、200萬(wàn)t/a渣油加氫脫硫裝置、100萬(wàn)t/a延遲焦化裝置等。一些制造難度大的設(shè)備，如加氫裂化和加氫精制裝置用的加氫反應(yīng)器、高壓換熱器、高壓空冷器；加氫和重整裝置用的離心式循環(huán)氫壓縮機(jī)、50 t及80 t活塞力的往復(fù)式新氫壓縮機(jī)；催化裂化和延遲焦化裝置用的主風(fēng)機(jī)、富氧壓縮機(jī)、高效旋風(fēng)分離器、外取熱器、煙機(jī)以及重要的流程泵等都能自主制造。

以乙烯裂解為代表的石油化工行業(yè)，雖然國(guó)內(nèi)目前尚無成套設(shè)備供應(yīng)的能力，但近年來石油化工關(guān)鍵設(shè)備的研制還是取得了重大進(jìn)展：乙烯裂解爐及其急冷鍋爐、30萬(wàn)t/a乙烯裂解三機(jī) （裂解氣壓縮機(jī)、丙烯壓縮機(jī)、乙烯壓縮機(jī)）、各種低溫泵、壓力達(dá)7.8MPa的板翅式換熱器 （冷箱）、大型乙烯球罐、聚丙烯反應(yīng)器、大型雙螺桿造粒機(jī)組等已相繼研制成功。

茂名石化100萬(wàn)t/a乙烯改擴(kuò)建工程總投資74.9億元，這是我國(guó)首個(gè)百萬(wàn)噸級(jí)乙烯工程，裝備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到60%以上。這將對(duì)大型乙烯裝備國(guó)產(chǎn)化起到示范和借鑒作用。該工程采用了中石化與美國(guó)魯瑪斯公司合作開發(fā)的10萬(wàn)t/a乙烯裂解爐；由茂名重力石化設(shè)備公司研制的2套高46m的聚丙烯環(huán)管反應(yīng)器，以及各種塔器、特種閥門等；其乙烯裂解裝置的心臟設(shè)備——60萬(wàn)噸級(jí)乙烯裂解氣壓縮機(jī)由沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)開發(fā)成功，運(yùn)轉(zhuǎn)性能良好，是目前我國(guó)自主開發(fā)的功率最大的此類壓縮機(jī)；由杭州制氧機(jī)集團(tuán)制造的大型乙烯冷箱，最高設(shè)計(jì)壓力達(dá)到3.96MPa，是目前世界最大的一套采用三元制冷流程生產(chǎn)的乙烯冷箱。此外，茂名乙烯改擴(kuò)建工程還采用了高效換熱器、低溫泵等一系列國(guó)內(nèi)首次研制成功的石化設(shè)備。

經(jīng)過十多年的攻關(guān)研制，我國(guó)30萬(wàn)t/a乙烯工程裝備國(guó)產(chǎn)化率已達(dá)到70%以上，但更大規(guī)模的裝備研制能力還沒有形成系統(tǒng)。此次茂名百萬(wàn)噸乙烯改擴(kuò)建工程，其裝備規(guī)模相當(dāng)于60萬(wàn)t/a級(jí)，是我國(guó)今后建設(shè)真正意義上的百萬(wàn)噸乙烯工程的一個(gè)過渡和嘗試，對(duì)大型乙烯裝備國(guó)產(chǎn)化將起到示范和借鑒作用。2005年以來，我國(guó)相繼以天津、鎮(zhèn)海、撫順、成都4套百萬(wàn)噸級(jí)乙烯項(xiàng)目為國(guó)產(chǎn)化依托工程，自主開發(fā)制造百萬(wàn)噸級(jí)大型乙烯成套裝置。根據(jù)國(guó)家發(fā)改委的部署安排，成都百萬(wàn)噸級(jí)乙烯工程裝備的國(guó)產(chǎn)化率計(jì)劃將達(dá)到85%，12套裝置中有4套完全采用國(guó)內(nèi)技術(shù)；3套進(jìn)行國(guó)內(nèi)外技術(shù)擇優(yōu)選擇，優(yōu)先選用國(guó)內(nèi)技術(shù)；其余裝置選用國(guó)外技術(shù)，其中乙烯裝置只引進(jìn)工藝包。

“十五”期間，石油和化工重大裝備國(guó)產(chǎn)化雖然遇到了很大困難，但也有不少重大裝備研制成功，如大型PTA裝置結(jié)晶器、鈦管換熱器、回轉(zhuǎn)干燥器；20萬(wàn)t/a苯乙烯裝置脫氫反應(yīng)器；20萬(wàn)t/a聚丙烯裝置環(huán)管反應(yīng)器和大型迷宮壓縮機(jī)、20萬(wàn)t/a聚酯裝置酯化和縮聚反應(yīng)器、30萬(wàn)t/a合成氨裝置大型氣化爐、48萬(wàn)噸級(jí)空分裝置工藝設(shè)計(jì)及其設(shè)備國(guó)產(chǎn)化等，使石油和化工重大裝備國(guó)產(chǎn)化再上新臺(tái)階。還有一些重大裝備研制工作正在進(jìn)行，如30萬(wàn)t/a聚丙烯環(huán)管反應(yīng)器和干燥器、40萬(wàn)t/a PVC裝置氯化反應(yīng)器等。

國(guó)家發(fā)改委要求 “十一五”石化裝備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到三個(gè)75%，即百萬(wàn)噸級(jí)乙烯及深加工設(shè)備、60～100萬(wàn)t PTA裝置和天然氣長(zhǎng)輸管線成套裝備的國(guó)產(chǎn)化率都不低于75%。這些目標(biāo)如果實(shí)現(xiàn)，“十一五”期間大型石化裝備基本可實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)制造。

天津百萬(wàn)噸乙烯、千萬(wàn)噸煉油項(xiàng)目創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)煉油乙烯項(xiàng)目建設(shè)速度最快、開車時(shí)間最短、國(guó)產(chǎn)化率最高等多項(xiàng)新紀(jì)錄。該項(xiàng)目自2010年1月投產(chǎn)以來，3 327臺(tái) （套）國(guó)產(chǎn)裝備運(yùn)行平穩(wěn)，達(dá)到或超過了進(jìn)口設(shè)備運(yùn)行水平。據(jù)介紹，天津百萬(wàn)噸乙烯、千萬(wàn)噸煉油項(xiàng)目安裝的近4 000臺(tái) （套）大型設(shè)備中，以設(shè)備采購(gòu)臺(tái)套數(shù)計(jì)算，煉油采購(gòu)設(shè)備1 824臺(tái)套，其中國(guó)產(chǎn)1 764臺(tái)套；乙烯采購(gòu)設(shè)備1 775臺(tái)套，其中國(guó)產(chǎn)1 563臺(tái)套，煉油和乙烯設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率分別達(dá)到91.5%和78%。與國(guó)家發(fā)改委核準(zhǔn)項(xiàng)目建設(shè)要求相比，設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率大大提高，節(jié)省采購(gòu)?fù)顿Y額約為2.8億元。天津百萬(wàn)噸乙烯、千萬(wàn)噸煉油項(xiàng)目的建設(shè)有力推動(dòng)了國(guó)內(nèi)裝備制造業(yè)水平的提升。在天津石化10項(xiàng)列入中石化重大技術(shù)裝備國(guó)產(chǎn)化攻關(guān)項(xiàng)目中，乙烯裂解氣壓縮機(jī)組、大型四列迷宮壓縮機(jī)組和百萬(wàn)噸級(jí)大型乙烯裝置用冷箱的研制還被列入國(guó)家科技支撐計(jì)劃。乙烯裂解氣壓縮機(jī)組是百萬(wàn)噸乙烯裝置中最關(guān)鍵、最難國(guó)產(chǎn)化的核心設(shè)備。沈鼓集團(tuán)為天津石化制造的首臺(tái)百萬(wàn)噸乙烯裂解氣壓縮機(jī)組開車后，機(jī)組性能穩(wěn)定，運(yùn)行平穩(wěn)，各系統(tǒng)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，壓縮機(jī)效率略高于國(guó)外同類設(shè)備，壓縮機(jī)軸振動(dòng)最高21.9 μm，低于API標(biāo)準(zhǔn)要求。乙烯冷箱是乙烯生產(chǎn)最主要的流程設(shè)備之一，也是裝置節(jié)能降耗的關(guān)鍵設(shè)備。此前百萬(wàn)噸級(jí)乙烯冷箱市場(chǎng)一直被國(guó)外公司壟斷。 “十一五”期間，杭州制氧機(jī)集團(tuán)開始百萬(wàn)噸級(jí)乙烯大型冷箱的研發(fā)，通過攻關(guān)研發(fā)，杭氧公司為天津石化設(shè)計(jì)制造出具有國(guó)際先進(jìn)水平的冷箱設(shè)備，掌握了百萬(wàn)噸級(jí)乙烯冷箱核心技術(shù)，真正擔(dān)負(fù)起了大型乙烯冷箱國(guó)產(chǎn)化的重任。目前由杭氧制造的百萬(wàn)噸級(jí)乙烯大型冷箱在天津石化運(yùn)行正常。環(huán)氧乙烷 （EO）反應(yīng)器下封頭液壓拆卸裝置要求完成封頭整體拆卸，目前世界上只有三套裝置在運(yùn)行，均為意大利廠家制造。天津石化采用的國(guó)產(chǎn)設(shè)備不僅達(dá)到進(jìn)口設(shè)備水平，還具有國(guó)外同類產(chǎn)品不具備的微調(diào)功能，自動(dòng)化程度高于國(guó)外產(chǎn)品。此外，乙烯裝置高溫高壓閥門也達(dá)到進(jìn)口產(chǎn)品的相同水平。

1 反應(yīng)器 （釜）

催化裂化反應(yīng)器：我國(guó)該反應(yīng)器設(shè)計(jì)和制造技術(shù)已基本達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，其中最大的反應(yīng)器可滿足300～350萬(wàn)t/a重油催化裂化裝置的需要。催化裂化反應(yīng)器在我國(guó)已得到廣泛應(yīng)用。

連續(xù)重整四重疊反應(yīng)器：美國(guó)UOP公司的專利技術(shù)，所采用的四重疊反應(yīng)器結(jié)構(gòu)形式，使該反應(yīng)器具有反應(yīng)效率高、節(jié)省能源、占地面積小、節(jié)省投資等優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)已掌握這種反應(yīng)器的設(shè)計(jì)制造技術(shù)，各項(xiàng)指標(biāo)完全達(dá)到UOP公司要求。它是迄今國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)和制造的同類設(shè)備中結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、制造要求最高的石化反應(yīng)器之一，目前已大量用于煉油企業(yè)。

加氫反應(yīng)器：分為板焊結(jié)構(gòu)中壓加氫反應(yīng)器和鍛焊結(jié)構(gòu)高壓反應(yīng)器。20世紀(jì)90年代初，由洛陽(yáng)石化工程公司、第一重型機(jī)器廠和上海鍋爐廠研制成功的鎮(zhèn)海煉化80萬(wàn)t/a加氫裂化裝置中560 t和400 t鍛焊結(jié)構(gòu)加氫反應(yīng)器，采用先進(jìn)的應(yīng)力分析設(shè)計(jì)方法，在制造上采用雙真空冶煉、筒節(jié)收口鍛造、毛坯調(diào)質(zhì)、筒節(jié)環(huán)縫窄間隙埋弧自動(dòng)焊、小接管內(nèi)表面自動(dòng)堆焊、筒體內(nèi)壁高速帶極堆焊多項(xiàng)技術(shù)，其化學(xué)成分、力學(xué)性能、抗回火脆化系數(shù)、-30℃的Akv值等都達(dá)到國(guó)外同期先進(jìn)水平。20世紀(jì)90年代末，我國(guó)研制出140萬(wàn)t/a加氫裂化裝置千噸級(jí)加氫反應(yīng)器，使我國(guó)在加氫反應(yīng)器大型化方面邁上新臺(tái)階。在材料研制方面，我國(guó)除已研制成功 2.25Cr－1Mo鋼外，還研制成功 Cr－Mo－V鋼，并采用3Cr－1M o－0.25V及2.25Cr－1M o－0.25V鋼制造加氫反應(yīng)器，已安全可靠地投入應(yīng)用。目前，我國(guó)正在為煤化工研制的鍛焊加氫反應(yīng)器，其外徑達(dá)5 500mm，壁厚達(dá)340mm，質(zhì)量達(dá)2 040 t，是世界上最重的加氫反應(yīng)器。

目前，我國(guó)高壓加氫反應(yīng)器的設(shè)計(jì)制造技術(shù)基本與國(guó)外同步，包括產(chǎn)品質(zhì)量、材料、焊接以及單層和雙層帶極堆焊技術(shù)等，都可滿足用戶要求。

由中國(guó)第一重型機(jī)械集團(tuán)公司與中國(guó)石油技術(shù)開發(fā)公司合作完成的兩臺(tái)大型鍛焊加氫反應(yīng)器，已由中國(guó)一重大連加氫公司銷往印度石油公司。這是我國(guó)大型加氫反應(yīng)器首次走出國(guó)門。這兩臺(tái)反應(yīng)器的自重都在500 t以上，平均每噸售價(jià)近20萬(wàn)元人民幣。兩臺(tái)反應(yīng)器從設(shè)計(jì)到制造完全與國(guó)際接軌。目前，中國(guó)一重已拿到大型反應(yīng)器國(guó)際定單22臺(tái)，合同金額30多億元，將于兩年內(nèi)完成。加氫反應(yīng)器主要用于油品精制和重油深加工，是石化行業(yè)重要裝備，此前加氫反應(yīng)器設(shè)計(jì)制造技術(shù)已被發(fā)達(dá)國(guó)家壟斷長(zhǎng)達(dá)19年。

大化肥氨合成塔和尿素塔：國(guó)際上具有代表性的氨合成塔有凱洛格臥式合成塔、托普索立式合成塔、伍德立式合成塔及布朗三臺(tái)絕熱式軸向合成塔。合成塔內(nèi)件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，組件多，對(duì)制造技術(shù)要求比常規(guī)設(shè)備嚴(yán)格。我國(guó)在20萬(wàn)t/a合成氨裝置建設(shè)中，首次成功地設(shè)計(jì)制造了采用單層鍛造、直徑2.4m的厚壁外筒和雙錐密封結(jié)構(gòu)的氨合成塔。尿素合成塔為多層高壓筒體，目前我國(guó)已完全掌握其設(shè)計(jì)制造技術(shù)。

丙烯酸氧化反應(yīng)器：國(guó)產(chǎn)首套3萬(wàn)t/a丙烯酸氧化反應(yīng)器在西安航天華威壓力容器設(shè)備制造有限公司成功出廠，標(biāo)志著我國(guó)大噸位固定床氧化反應(yīng)器依賴進(jìn)口的歷史已經(jīng)結(jié)束。這套為上海華誼丙烯酸有限公司生產(chǎn)的3萬(wàn)t/a丙烯酸反應(yīng)器，依靠完全國(guó)產(chǎn)化的雙泵技術(shù)自行設(shè)計(jì)生產(chǎn)，是目前國(guó)內(nèi)丙烯酸反應(yīng)裝置中單產(chǎn)最大噸位的固定床氧化反應(yīng)器。其設(shè)計(jì)復(fù)雜，工藝要求高，生產(chǎn)難度大，過去一直依賴進(jìn)口。該設(shè)備直徑5.4m，換熱管約1.8萬(wàn)根，起吊重量達(dá)190余t。西安航天華威壓力容器設(shè)備制造有限公司隸屬于西安航天發(fā)動(dòng)機(jī)廠，依托先進(jìn)的航天技術(shù)及設(shè)備，確立了我國(guó)固定床氧化反應(yīng)器制造的主導(dǎo)地位，同時(shí)在固定床熔鹽移熱反應(yīng)器系列中的苯酐、順酐、丙烯酸等反應(yīng)裝置也是國(guó)產(chǎn)化最大設(shè)備。在3萬(wàn)t/a丙烯酸反應(yīng)器生產(chǎn)過程中，該公司成功運(yùn)用了數(shù)控管板制孔技術(shù)、自動(dòng)液壓漲管技術(shù)、全自動(dòng)氬弧焊管板換熱管焊接技術(shù)，科技含量較高，受到了上海華誼丙烯酸有限公司的好評(píng)。

氯化反應(yīng)釜：由山東濰坊亞星集團(tuán)有限公司研發(fā)、擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的40m3大型搪瓷氯化反應(yīng)釜及其配套大型生產(chǎn)系統(tǒng)，通過了中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì)組織的技術(shù)鑒定。專家認(rèn)為，新型40m3氯化反應(yīng)釜及其配套大型生產(chǎn)系統(tǒng)在氯化聚乙烯（CPE）彈性體材料生產(chǎn)中的應(yīng)用屬世界首創(chuàng)，它的開發(fā)成功，不但將推動(dòng)世界CPE彈性體材料行業(yè)的發(fā)展，而且還將加快新型材料以及橡膠等領(lǐng)域的發(fā)展。搪瓷氯化反應(yīng)釜是含氯聚合物生產(chǎn)過程中最重要、技術(shù)含量最高的設(shè)備之一，要求具有耐強(qiáng)酸、耐高溫高壓、使用壽命長(zhǎng)等性能。長(zhǎng)期以來，我國(guó)眾多生產(chǎn)企業(yè)一直采用國(guó)產(chǎn)小型搪瓷氯化反應(yīng)釜進(jìn)行生產(chǎn)，不僅形不成規(guī)模，而且產(chǎn)品能耗高、品種單一，質(zhì)量無法保證。為徹底解決含氯聚合物生產(chǎn)的根本難題，亞星公司在引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過不斷攻關(guān)，對(duì)搪瓷氯化反應(yīng)釜進(jìn)行一系列重大改造，先后成功設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)獨(dú)特的分體式攪拌器、新型釜溫測(cè)定系統(tǒng)、搪瓷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。新型40m3搪瓷氯化反應(yīng)釜的開發(fā)成功，大大提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)能降耗顯著。該公司在完成大型氯化反應(yīng)釜?jiǎng)?chuàng)新改造的同時(shí)，還先后對(duì)平板過濾機(jī)、離心機(jī)、干燥器、尾氣洗滌器等關(guān)鍵配套設(shè)備進(jìn)行全面更新改造，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的完整的大型CPE彈性體材料生產(chǎn)系統(tǒng)。新型40 m3大型搪瓷氯化反應(yīng)釜完全滿足了CPE彈性體新型材料的生產(chǎn)要求，整套裝置還可根據(jù)用戶不同要求，通過調(diào)整反應(yīng)介質(zhì)濃度、分散劑體系和引發(fā)劑配比等工藝參數(shù)，靈活地開發(fā)市場(chǎng)需求的新產(chǎn)品。目前，亞星CPE彈性體新型材料產(chǎn)量已達(dá)到7萬(wàn)t/a，品種由原來的5種發(fā)展到20余種，其品種和產(chǎn)銷量居世界前列。

聚丙烯環(huán)管反應(yīng)器：由中國(guó)石化工程建設(shè)公司（SEI）等研制的 “20萬(wàn)t/a聚丙烯環(huán)管反應(yīng)器”通過了鑒定。該設(shè)備于2002年2月在上海石化投入使用以來，到2005年8月為止已連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)3年多時(shí)間，未出現(xiàn)任何問題，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，滿足裝置工藝要求，綜合技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。環(huán)管反應(yīng)器是聚丙烯裝置的關(guān)鍵設(shè)備。SEI采用三維空間模型設(shè)計(jì)，完成了反應(yīng)器的應(yīng)力計(jì)算。同時(shí)該設(shè)備采用自支承結(jié)構(gòu)，梯子平臺(tái)無需另設(shè)框架。兩組環(huán)管之間的連接結(jié)構(gòu)合理，安全可靠。設(shè)備制造攻克了熱處理、嚴(yán)格的形位公差控制、預(yù)組裝及內(nèi)表面處理等制造難關(guān)。以前，大型的反應(yīng)器由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)、制造難度大，多依賴于國(guó)外引進(jìn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，SEI與有關(guān)單位合作研制的 “20萬(wàn)t/a聚丙烯環(huán)管反應(yīng)器”每臺(tái)所需投資僅為國(guó)外引進(jìn)費(fèi)用的一半左右。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)聚丙烯 （PP）等產(chǎn)品需求旺盛，但自給率僅占市場(chǎng)總量的50%～60%。盡管在 “九五”期間國(guó)內(nèi)新上了近200萬(wàn)t/a的產(chǎn)能，但還是供不應(yīng)求。我國(guó) “十五”期間在上海金山、鎮(zhèn)海等地建成20萬(wàn)t/a PP裝置，在惠州、上海漕涇建成25萬(wàn)t/a PP裝置，預(yù)計(jì)未來10年我國(guó)大規(guī)模的聚丙烯裝置還會(huì)有較大發(fā)展?，F(xiàn)在大慶、茂名30萬(wàn)t/a PP裝置，海南、蘭州、大連、紹興20萬(wàn)t/a PP裝置正在建設(shè)。福建40萬(wàn)t/a、獨(dú)山子55萬(wàn)t/a PP裝置正在籌建。 “九五”期間建設(shè)的幾套7萬(wàn)t/a裝置經(jīng)過改造都擴(kuò)大了產(chǎn)量。專家認(rèn)為， “20萬(wàn)t/a聚丙烯環(huán)管反應(yīng)器”的研制成功填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，結(jié)束了該設(shè)備長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的歷史，市場(chǎng)前景廣闊，可以大量推廣應(yīng)用。

大型聚合釜：國(guó)內(nèi)研制成功的最大聚合釜為7萬(wàn)t/a高密度聚乙烯裝置90m3聚合釜。10萬(wàn)t/a聚酯反應(yīng)器已建立了酯化和縮聚各個(gè)過程的反應(yīng)速率模型和過程模型，提出了工藝技術(shù)軟件及各反應(yīng)器結(jié)構(gòu)、傳熱要求，為儀征化纖研制的酯化反應(yīng)器和縮聚反應(yīng)器已投產(chǎn)。

遼寧錦西化工機(jī)械 （集團(tuán)）有限公司承擔(dān)的國(guó)家重大技術(shù)裝備研制項(xiàng)目 “LF135型聚氯乙烯聚合釜”技術(shù)成果通過鑒定。中國(guó)石油化工集團(tuán)組織的鑒定認(rèn)為，該產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)，制造質(zhì)量?jī)?yōu)良，節(jié)能降耗明顯，振動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)噪音小，主要指標(biāo)均達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品先進(jìn)水平，可代替進(jìn)口。錦化機(jī)是國(guó)內(nèi)綜合生產(chǎn)能力最強(qiáng)的石化設(shè)備制造企業(yè)之一，在國(guó)內(nèi)最早從事攪拌反應(yīng)設(shè)備的研發(fā)、設(shè)計(jì)和制造。40多年來，錦化機(jī)開發(fā)出13.5m3、30m3、48m3、70m3系列PVC聚合釜，裝備了中國(guó)大多數(shù)PVC生產(chǎn)企業(yè)。同時(shí)，還開發(fā)了90m3聚乙烯聚合釜、200m3橡膠濃縮釜以及73m3聚醚反應(yīng)釜等大型攪拌反應(yīng)設(shè)備。LF135型聚氯乙烯聚合釜是國(guó)家 “十五”重大技術(shù)裝備科技攻關(guān)項(xiàng)目，是根據(jù)美國(guó)西方化學(xué)公司提供的工藝條件進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)的。LF135型聚氯乙烯聚合釜是錦化機(jī)為齊魯石化氯堿廠40萬(wàn)t/a PVC裝置第二條生產(chǎn)線研制的。該生產(chǎn)線共設(shè)置3臺(tái)聚合釜，2004年9月建成投產(chǎn)。經(jīng)生產(chǎn)運(yùn)行考核表明，該釜可以完全替代進(jìn)口設(shè)備。它的研制成功，結(jié)束了中國(guó)大型PVC聚合釜依賴進(jìn)口的歷史，并有望出口配套。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)，到2010年中國(guó)PVC樹脂需求量將達(dá)到1 100～1 200萬(wàn)t，以2005年國(guó)內(nèi)PVC樹脂產(chǎn)能650萬(wàn)t計(jì)算，屆時(shí)至少需要新增300萬(wàn)t PVC產(chǎn)能。若以LF135型釜單釜產(chǎn)能計(jì)算，則需該類型釜50臺(tái)。因此，錦化機(jī)大型聚合釜的研制成功，具有推廣價(jià)值和廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)。目前，除為齊魯石化提供3臺(tái)聚合釜以外，錦化機(jī)還為上海氯堿化工PVC擴(kuò)建工程提供配套的該類型聚合釜。另有四家20萬(wàn)t/a PVC裝置的建設(shè)，擬選用該類型聚合釜10余臺(tái)。

大型化甲醇反應(yīng)器：杭州林達(dá)化工技術(shù)工程有限公司與大連大化集團(tuán)簽訂30萬(wàn)t/a的低壓甲醇合成技術(shù)轉(zhuǎn)讓及設(shè)備制造合同。由此，林達(dá)公司在低壓甲醇反應(yīng)器大型化中，在陜西渭河、內(nèi)蒙天野的20萬(wàn)t/a低壓甲醇裝置基礎(chǔ)上又上臺(tái)階。林達(dá)公司自2000年起即著力于低壓甲醇合成塔的技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，在近4年的時(shí)間里，均溫型低壓甲醇塔已成功地投運(yùn)了6套，2004年底達(dá)10套。陜西渭河、內(nèi)蒙天野20萬(wàn)t/a低壓甲醇塔也于2005年12月投用，同時(shí)在山西交城擬建的60萬(wàn)t/a焦?fàn)t氣制甲醇項(xiàng)目方案、山西潞安20萬(wàn)t/a焦?fàn)t氣制甲醇方案已通過專家論證，方案中均采用了林達(dá)低壓均溫型反應(yīng)器。

南京國(guó)昌化工科技有限公司研發(fā)的GC型軸徑向低壓甲醇合成塔技術(shù)，通過中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì)組織的鑒定。專家認(rèn)為，該甲醇合成塔結(jié)構(gòu)新穎、設(shè)計(jì)合理，屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，填補(bǔ)了我國(guó)軸徑向低壓甲醇合成塔的空白。該項(xiàng)目為我國(guó)甲醇工業(yè)提供了一種技術(shù)先進(jìn)、造價(jià)低且易于大型化的新型合成裝置，推廣應(yīng)用前景廣闊。該技術(shù)已于2003年底在山東久泰化工科技有限公司5萬(wàn)t/a低壓甲醇裝置上首次應(yīng)用成功。其特點(diǎn)是采用軸徑向多層組合式絕熱催化床、層間冷激和層間換熱復(fù)合移熱方式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，調(diào)節(jié)方便靈活。另外，該系統(tǒng)對(duì)于甲醇合成反應(yīng)熱通過廢熱鍋爐和軟水加熱器進(jìn)行了兩級(jí)回收并副產(chǎn)1.0MPa蒸汽，其能耗較低。

大型苯乙烯脫氫反應(yīng)器：華南理工大學(xué)與上海工程有限公司和齊魯石油化工公司合作，共同完成的大型苯乙烯脫氫反應(yīng)器在齊魯石化投用。齊魯石化年產(chǎn)20萬(wàn)t乙烯／苯乙烯成套技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目中，大型苯乙烯第一、第二脫氫反應(yīng)器是苯乙烯裝置的關(guān)鍵設(shè)備。此次開發(fā)的大型苯乙烯脫氫反應(yīng)器在消化吸收引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軸徑向二維流技術(shù)，提高了反應(yīng)器的有效容積率和催化劑的利用率，具有集成創(chuàng)新的特點(diǎn)。該反應(yīng)器為直徑3 200mm、高度26mm的薄床層徑向反應(yīng)器，是目前我國(guó)已投運(yùn)的長(zhǎng)徑比最大的國(guó)產(chǎn)薄床層徑向反應(yīng)器。齊魯石化20萬(wàn)t/a苯乙烯裝置投產(chǎn)以來，運(yùn)行一直良好，乙苯轉(zhuǎn)化率達(dá)到66.32%，苯乙烯選擇性為97.08%。苯乙烯脫氫反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定且溫度分布均勻，反應(yīng)系統(tǒng)總壓降低，解決了原設(shè)備存在的環(huán)境污染和腐蝕問題，滿足苯乙烯生產(chǎn)需要，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到當(dāng)前國(guó)外同類工藝技術(shù)的先進(jìn)水平。

環(huán)氧乙烷反應(yīng)器：中國(guó)第一重型機(jī)械集團(tuán)公司與大連新型集團(tuán)于2007年10月初簽訂制造合同，一重將正式承制國(guó)內(nèi)首臺(tái)國(guó)產(chǎn)化環(huán)氧乙烷反應(yīng)器，可望打破國(guó)外廠商長(zhǎng)期以來對(duì)該重大裝備的壟斷格局。該反應(yīng)器總重約500 t，環(huán)氧乙烷生產(chǎn)能力為6萬(wàn)t/a，采用美國(guó)SD公司專利技術(shù)，施工設(shè)計(jì)和制造全部由一重完成。目前，該反應(yīng)器的研制已進(jìn)入設(shè)計(jì)階段，計(jì)劃2008年10月完工。該環(huán)氧乙烷反應(yīng)器將應(yīng)用在大連新型集團(tuán)的全資子公司——吉林市博海生化項(xiàng)目中。目前我國(guó)每年環(huán)氧乙烷的供需缺口為300萬(wàn)t。環(huán)氧乙烷反應(yīng)器是生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的關(guān)鍵設(shè)備，也是石油和化工行業(yè)的關(guān)鍵裝備。當(dāng)前，我國(guó)已有130萬(wàn)t/a的環(huán)氧乙烷生產(chǎn)能力，但采用的反應(yīng)器全部為進(jìn)口設(shè)備，其制造技術(shù)被德國(guó)、日本、意大利和印度壟斷。承制首臺(tái)國(guó)產(chǎn)化環(huán)氧乙烷反應(yīng)器，標(biāo)志著一重在大型壓力容器制造領(lǐng)域的生產(chǎn)能力和制造水平又邁上了新臺(tái)階，可大大提升中國(guó)重型機(jī)械裝備的制造水平和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

2009年4月20日，揚(yáng)子石化環(huán)氧乙烷 （EO）反應(yīng)系統(tǒng)改造項(xiàng)目核心裝置——EO反應(yīng)器國(guó)產(chǎn)化制造合同在南京簽字。這一石化項(xiàng)目重大裝備將首次由國(guó)內(nèi)化機(jī)企業(yè)南化公司承擔(dān)制造任務(wù)，標(biāo)志著中國(guó)石化大型裝備國(guó)產(chǎn)化邁出新的步伐。在揚(yáng)子石化的年產(chǎn)18萬(wàn)t環(huán)氧乙烷反應(yīng)系統(tǒng)改造工程中，EO反應(yīng)器是項(xiàng)目的核心設(shè)備，也是石化裝置靜設(shè)備中單臺(tái)價(jià)值最高的設(shè)備。該反應(yīng)器為典型的超大固定管板式厚壁換熱器，重800余t，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，七八米長(zhǎng)的管件需整體鍛造，選材和制造工藝難度大，過去一直依賴進(jìn)口。在該設(shè)備中進(jìn)行的乙烯和純氧生成環(huán)氧乙烷反應(yīng)中，乙烯和環(huán)氧乙烷都是易燃、易爆物質(zhì)，且又有純氧存在，極易發(fā)生爆炸，因此對(duì)反應(yīng)器的安全系數(shù)要求很高。揚(yáng)子石化此次采用的EO反應(yīng)器為美國(guó)SD公司設(shè)計(jì)工藝，由中國(guó)石化工程建設(shè)公司承擔(dān)設(shè)計(jì)制造，合同總價(jià)1.19億元，工期22個(gè)月。中國(guó)石化集團(tuán)公司的評(píng)標(biāo)報(bào)告，確認(rèn)該設(shè)備由南京化學(xué)工業(yè)公司化工機(jī)械廠中標(biāo)。

由我國(guó)最大的鑄鍛件生產(chǎn)基地——中國(guó)第一重型機(jī)械集團(tuán)公司研制生產(chǎn)的6臺(tái)大型鍛焊結(jié)構(gòu)熱壁加氫反應(yīng)器于2009年4月成功出口印度。這是我國(guó)首次批量出口大型加氫反應(yīng)器，標(biāo)志著我國(guó)在這一領(lǐng)域的制造實(shí)力已躋身國(guó)際先進(jìn)水平，完全具備批量出口鍛焊加氫反應(yīng)器的實(shí)力。這批加氫反應(yīng)器首次采取了高溫持久試驗(yàn)，在內(nèi)構(gòu)件安裝及容器底部催化劑支撐結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行了創(chuàng)新，采取的整體安裝內(nèi)構(gòu)件方法不僅減少了安裝環(huán)節(jié)問題發(fā)生機(jī)率，還提高了產(chǎn)品的使用壽命和安全性，大大提高了大型加氫反應(yīng)器的產(chǎn)品質(zhì)量和使用年限。6臺(tái)加氫反應(yīng)器價(jià)值14億元人民幣，全部由中國(guó)一重設(shè)計(jì)、制造，是我國(guó)首次按照美國(guó)專利商雪佛龍公司的工藝要求批量制造并出口的大型煉化設(shè)備。據(jù)了解，1988年，中國(guó)一重成功研制出國(guó)內(nèi)首臺(tái)鍛焊結(jié)構(gòu)熱壁加氫反應(yīng)器，打破了國(guó)外商家的技術(shù)壟斷，結(jié)束了我國(guó)石化工業(yè)重大技術(shù)裝備完全依賴進(jìn)口的歷史。此后，該公司陸續(xù)為中石化、中石油等企業(yè)實(shí)施的國(guó)家重點(diǎn)工程項(xiàng)目提供了各類壓力容器350余臺(tái)。

2009年5月5日，由北京燕華建安公司設(shè)備制造分公司制造加工的國(guó)內(nèi)第一臺(tái)丁基橡膠裝置聚合釜通過中石化重大裝備國(guó)產(chǎn)化辦公室組織的技術(shù)鑒定。工業(yè)應(yīng)用證明，這臺(tái)國(guó)產(chǎn)聚合釜滿足了生產(chǎn)工藝要求，其生產(chǎn)能力、產(chǎn)品質(zhì)量、連續(xù)運(yùn)行時(shí)間均達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平。這臺(tái)聚合釜是燕山石化橡膠事業(yè)部4.5萬(wàn)t/a丁基橡膠裝置擴(kuò)能改造項(xiàng)目的核心設(shè)備，2006年5月被列為中石化重大裝備國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目，由中石化燕山分公司負(fù)責(zé)組織實(shí)施，北京燕華建安公司化機(jī)所和設(shè)備制造分公司分別負(fù)責(zé)設(shè)備攪拌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和設(shè)備整體制造工作。該設(shè)備于2008年3月16日完成全部制造工作并運(yùn)往現(xiàn)場(chǎng)安裝，同年5月25日成功試運(yùn)行，至今運(yùn)行良好。該設(shè)備在消化吸收引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，解決了大口徑、多開孔部件焊接變形控制，釜體高精度定位尺寸加工，復(fù)雜表面高精度拋光處理，設(shè)備裝配調(diào)試等一系列技術(shù)難題，形成了大型聚合釜的成套制造技術(shù)。

在中國(guó)施工企業(yè)管理協(xié)會(huì)于2009年12月底召開的年度科學(xué)技術(shù)表彰會(huì)上，蘭州石化公司報(bào)送的大型列管式固定床反應(yīng)器研制技術(shù)榮獲科學(xué)創(chuàng)新成果一等獎(jiǎng)。大型列管式固定床反應(yīng)器是蘭州石化公司2萬(wàn)t/a順酐裝置的核心設(shè)備，設(shè)備直徑4.9m，總高13.149m，總重200多t，是目前國(guó)內(nèi)同類裝置中體積最大、噸位最重的列管式固定床反應(yīng)器。該反應(yīng)器與進(jìn)口同類產(chǎn)品相比，可節(jié)約投資近1 000萬(wàn)元，節(jié)省工期6個(gè)月，填補(bǔ)了我國(guó)直徑4m以上大型列管式固定床反應(yīng)器制造技術(shù)的空白。

2 塔器

我國(guó)近20年開發(fā)了許多性能優(yōu)良的板式塔和填料塔，已在石化、煉油裝置中得到廣泛應(yīng)用。國(guó)內(nèi)新型塔設(shè)備的開發(fā)主要集中在氣液接觸元件、降液管及液體分布器結(jié)構(gòu)改進(jìn)、塔盤分離空間的利用等方面，部分塔盤、塔填料性能處國(guó)際先進(jìn)水平。其中，具有代表性的塔盤主要有：適宜處理高液體通量的DJ塔盤，適宜處理高氣體通量的旋流塔盤，具有高操作彈性及高效率的立體傳質(zhì)塔盤，垂直篩孔塔盤，微分浮閥塔盤，船型浮閥塔盤，并流噴射式復(fù)合塔盤以及篩板－填料復(fù)合塔等。我國(guó)為洛陽(yáng)和大慶500萬(wàn)t/a潤(rùn)滑油型煉油廠分別配置的大型板式塔型和大型填料塔型的減壓塔直徑達(dá)8 400 mm，技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到國(guó)外同類設(shè)備先進(jìn)水平。近期，我國(guó)研制的?10 000mm大型精餾塔也將投入使用。

清華大學(xué)化工系與中國(guó)石化公司巴陵分公司合作的新型轉(zhuǎn)盤萃取塔研究開發(fā)與工業(yè)應(yīng)用項(xiàng)目通過鑒定。巴陵分公司對(duì)從荷蘭帝斯曼公司引進(jìn)的己內(nèi)酰胺裝置擴(kuò)能改造時(shí)采用了這一技術(shù)，使生產(chǎn)能力由原設(shè)計(jì)的5萬(wàn)t/a提高到7萬(wàn)t/a。該項(xiàng)目為國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目 “化學(xué)工程中重大基礎(chǔ)研究——傳質(zhì)分離過程與化學(xué)反應(yīng)工程”子課題 “液液萃取基本規(guī)律及其工程應(yīng)用的研究”和國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目 “液液萃取分離技術(shù)基礎(chǔ)性研究”的一部分。裝有級(jí)間轉(zhuǎn)動(dòng)擋板的轉(zhuǎn)盤萃取塔是清華大學(xué)根據(jù)多年研究形成的專利技術(shù)。主要成果包括：采用激光多普勒測(cè)速儀 （LDV）和計(jì)算流體力學(xué) （CFD）軟件，對(duì)轉(zhuǎn)盤萃取塔 （RDC）內(nèi)的單相流流場(chǎng)進(jìn)行了測(cè)量和模擬，發(fā)現(xiàn)塔內(nèi)存在溝流和級(jí)間的旋渦流動(dòng)，級(jí)間返混嚴(yán)重。與此同時(shí)，發(fā)明了一種裝有級(jí)間轉(zhuǎn)動(dòng)擋板的新型轉(zhuǎn)盤萃取塔（NRDC），有效抑制了溝流和級(jí)間旋渦流動(dòng)，傳質(zhì)效率比RDC高20%～40%，而液泛速度大致相當(dāng)。根據(jù)擴(kuò)能改造的要求，提出了采用NRDC的新方案，并在原塔外形尺寸不變的前提下達(dá)到擴(kuò)能140%的要求，完成了NRDC的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并在中石化巴陵分公司己內(nèi)酰胺7萬(wàn)t/a擴(kuò)能改造項(xiàng)目中用NRDC實(shí)施了轉(zhuǎn)盤萃取塔的改造。改造后不僅提高了生產(chǎn)能力，塔底水相己內(nèi)酰胺含量也由設(shè)計(jì)值0.5%降低到0.2%～0.3%，累計(jì)經(jīng)濟(jì)效益達(dá)2.1億元。

天津大學(xué)開發(fā)的高效規(guī)整填料精餾塔技術(shù)，可使精餾裝置處理能力提高20%～30%，目前該成果已在石油化工、煉油、空分以及精細(xì)化學(xué)品的分離和純化等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，近5年獲經(jīng)濟(jì)效益累計(jì)超過19億元。目前，國(guó)內(nèi)外直接應(yīng)用天津大學(xué)高效規(guī)整填料精餾塔技術(shù)建設(shè)的塔器已超過6 000座，占據(jù)了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的較大份額。獲得國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)的高效規(guī)整填料精餾塔技術(shù)，是對(duì)混合物進(jìn)行分離的精餾過程中多項(xiàng)技術(shù)的系統(tǒng)綜合。為解決大型精餾塔中流體流動(dòng)與傳質(zhì)的合理分布問題，天津大學(xué)在國(guó)際上率先提出了計(jì)算傳質(zhì)學(xué)研究的新領(lǐng)域，在大型精餾塔中采用高效規(guī)整填料精餾塔的新設(shè)計(jì)計(jì)算方法做到了合理的流動(dòng)及傳質(zhì)，保證了高效運(yùn)行。他們還對(duì)精餾技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行了新的改進(jìn)，采用了多變參數(shù)分批精餾技術(shù)、具有新型塔內(nèi)件的高效填料塔技術(shù)和高凝固點(diǎn)物料蒸發(fā)-冷凝精餾技術(shù)等具有專利技術(shù)的先進(jìn)操作方式和高效分離設(shè)備，先后對(duì)從國(guó)外引進(jìn)的大型精餾裝置進(jìn)行了改造，不僅提高了裝置的處理能力，而且節(jié)省了單位產(chǎn)量的能耗、物耗，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。天津大學(xué)還同時(shí)發(fā)展了新的規(guī)整填料和有關(guān)內(nèi)件以及高性能液體分布器等，開發(fā)的新型系列波紋填料與相應(yīng)型號(hào)的傳統(tǒng)規(guī)整填料相比，在不增加能耗的前提下，分離效率、通量等技術(shù)指標(biāo)均顯著提高，并超過了世界公認(rèn)的國(guó)際名牌填料，使我國(guó)的規(guī)整填料技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先地位。

我國(guó)針對(duì)大型乙烯裝置中直徑最大、國(guó)際公認(rèn)技術(shù)難度最高的塔器——汽油分餾急冷塔開發(fā)的大型乙烯裝置汽油急冷關(guān)鍵技術(shù)，首次在齊魯石化45萬(wàn)t/a乙烯裝置擴(kuò)產(chǎn)至72萬(wàn)t/a工程中應(yīng)用成功。這項(xiàng)由天津大學(xué)精餾技術(shù)國(guó)家工程研究中心與中石化工程公司 （SEI）、中石化齊魯分公司合作開發(fā)的成果，將為我國(guó) “十一五”規(guī)劃中的 “重點(diǎn)建設(shè)十幾套年產(chǎn)百萬(wàn)噸級(jí)大型乙烯裝置”，提供具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型乙烯汽油分餾急冷關(guān)鍵技術(shù)和裝備。課題組打破了大型汽油分餾急冷塔分離段長(zhǎng)期以來使用填料塔技術(shù)的傳統(tǒng)，創(chuàng)造性地開發(fā)和首次使用了導(dǎo)向三溢流復(fù)合塔盤技術(shù)、變截面變孔徑管式預(yù)分布技術(shù)、組合桁架支撐技術(shù)、多進(jìn)口環(huán)形折返進(jìn)料分布技術(shù)，解決了大型汽油分餾急冷裝置氣液分布、結(jié)焦堵塞和長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行的工程難題，首次將大型板式塔/填料塔組合集成技術(shù)成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)最大的乙烯裝置——齊魯72萬(wàn)t/a乙烯汽油分餾急冷塔中。課題組開發(fā)的大型乙烯裝置汽油急冷關(guān)鍵技術(shù)又在茂名石化66萬(wàn)t/a乙烯裝置以及多套小型乙烯裝置中陸續(xù)推廣應(yīng)用，均取得良好效果。

繼內(nèi)蒙古蘇天化年產(chǎn)20萬(wàn)t甲醇技改使用之后，杭州林達(dá)公司的臥式水冷大甲醇技術(shù)又被中國(guó)澤楷集團(tuán)選用。位于赤峰元寶山區(qū)的大型煤制甲醇項(xiàng)目為中國(guó)澤楷集團(tuán)投資40億元的建設(shè)項(xiàng)目，設(shè)計(jì)能力年產(chǎn)100萬(wàn)t甲醇。該項(xiàng)目確定了走自主創(chuàng)新的國(guó)產(chǎn)化路線，全套采用國(guó)內(nèi)研發(fā)的工藝技術(shù)與設(shè)備。林達(dá)公司開發(fā)的大甲醇技術(shù)，根據(jù) “均溫、高效、節(jié)能、可靠、投資低、易大型化”的要求，以百萬(wàn)噸級(jí)大甲醇單臺(tái)合成塔為目標(biāo)，通過合理提高合成壓力，降低循環(huán)比，大幅提高合成率來減小合成裝置設(shè)備和管道的規(guī)模以及投資和能耗，集中突破了在高合成率、強(qiáng)反應(yīng)熱下的移熱問題。

杭州林達(dá)化工技術(shù)工程有限公司開發(fā)的新一代專利技術(shù)產(chǎn)品——大型臥式水冷甲醇合成塔已在內(nèi)蒙古蘇里格天然氣化工股份有限公司成功投運(yùn)。運(yùn)行結(jié)果顯示，裝置在滿負(fù)荷生產(chǎn)情況下，精醇產(chǎn)量連續(xù)達(dá)到624 t/d，超過原600 t/d的設(shè)計(jì)值。該裝置是目前世界上首臺(tái)大型臥式水冷甲醇合成反應(yīng)器的工業(yè)裝置，內(nèi)徑3.4m，重180 t，由林達(dá)公司自主開發(fā)，2008年首次被用于內(nèi)蒙古蘇天化年產(chǎn)18萬(wàn)t甲醇技改項(xiàng)目，以取代原來引進(jìn)的日本三菱冷激式甲醇塔。運(yùn)行中溫差小，溫度平穩(wěn)均勻，改變了改造前溫差高、床層溫度波動(dòng)大，運(yùn)行不平穩(wěn)的狀況。臥式水冷塔在還原過程和投運(yùn)過程中，調(diào)節(jié)溫度方便，操作控制性能好，床層溫差大幅下降。由于突破了傳統(tǒng)合成反應(yīng)的多項(xiàng)局限性，林達(dá)臥式水冷甲醇塔投運(yùn)后顯示了多方面優(yōu)勢(shì)：合成塔床層阻力很低，進(jìn)出合成塔壓差僅為0.02～0.03 MPa，為一般合成塔的十分之一；換熱管內(nèi)外徑承受的高壓差已超過7MPa，按設(shè)計(jì)可承受高達(dá)9MPa的壓差，為目前國(guó)內(nèi)外水冷合成反應(yīng)器所罕見，設(shè)計(jì)高壓差為縮小合成塔尺寸、提高生產(chǎn)能力提供了條件；低循環(huán)比，高甲醇凈值。這臺(tái)臥式水冷塔設(shè)計(jì)循環(huán)比為2.5，目前實(shí)際只有2.1左右，比通常情況降低50%。根據(jù)實(shí)際甲醇產(chǎn)量核算，醇凈值可高達(dá)9%，為一般合成塔的2倍；換熱面積可按反應(yīng)過程放熱大小設(shè)計(jì)，有強(qiáng)移熱能力。低循環(huán)比為大型化提供了條件。單臺(tái)臥式水冷塔可達(dá)產(chǎn)能100萬(wàn)t以上，已簽約的年產(chǎn)60萬(wàn)t和100萬(wàn)t甲醇塔均為單臺(tái)塔方案。

2009年7月24日，采用杭州林達(dá)化工技術(shù)工程公司臥式水冷甲醇合成塔技術(shù)的國(guó)內(nèi)第一套工業(yè)裝置，在內(nèi)蒙古蘇里格天然氣化工股份有限公司通過72 h運(yùn)行考核。該裝置高產(chǎn)量、低循環(huán)比、高醇凈值、低溫差和低壓降等各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)都達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，標(biāo)志著我國(guó)大型甲醇合成塔自主技術(shù)和裝備研發(fā)并產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)走在了世界前列。臥式水冷甲醇合成塔技術(shù)已被授權(quán)中國(guó)發(fā)明專利。據(jù)了解，內(nèi)蒙古蘇天化公司以天然氣為原料的年產(chǎn)18萬(wàn)t甲醇裝置，采用?3 400臥式水冷甲醇合成塔替代原引進(jìn)的日本三菱瓦斯公司冷激式甲醇合成塔，該合成塔于2008年6月全面投運(yùn)，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)周期運(yùn)行。這套裝置曾使用過日本三菱瓦斯的冷激式塔和超轉(zhuǎn)化率 （SPC）反應(yīng)器，三菱瓦斯SPC技術(shù)在我國(guó)曾開出2 000萬(wàn)美元技術(shù)費(fèi)的天價(jià)，而現(xiàn)在采用臥式水冷甲醇合成塔改造后，無論循環(huán)比、反應(yīng)氣甲醇含量還是日產(chǎn)量均優(yōu)于三菱瓦斯。國(guó)家化工行業(yè)生產(chǎn)力促進(jìn)中心表示，臥式水冷甲醇合成塔是甲醇合成技術(shù)一項(xiàng)革命性的突破，將循環(huán)比下降到1.9，出塔氣甲醇平均含量達(dá)11.85%，這已優(yōu)于世界先進(jìn)水平，其結(jié)構(gòu)新穎是另一亮點(diǎn)。該合成塔的醇凈值高、壓差小、溫差小、結(jié)構(gòu)合理，技術(shù)指標(biāo)超過國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，裝置年產(chǎn)能不僅可達(dá)60萬(wàn)t，而且可達(dá)180萬(wàn)t，循環(huán)比還可降到0.5，液相催化存在的問題用氣固相反應(yīng)器可完全解決。杭州林達(dá)公司開發(fā)了擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的甲醇合成塔技術(shù)，打破了長(zhǎng)期被國(guó)外少數(shù)公司所壟斷的局面。內(nèi)蒙古蘇天化公司最大程度地推進(jìn)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，既保證了項(xiàng)目技術(shù)裝備的國(guó)際領(lǐng)先水平，又節(jié)省了大量的資金。該項(xiàng)目創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)同類型、同規(guī)模項(xiàng)目建設(shè)工期最短、國(guó)產(chǎn)化率最高、投資最省、資源綜合利用最優(yōu)的新記錄，同時(shí)也極大地提振了我國(guó)甲醇行業(yè)未來大規(guī)模推廣應(yīng)用自主技術(shù)及裝備的信心。

3 換熱設(shè)備

板翅式換熱器（冷箱）主要用于乙烯裂解、空氣分離、天然氣液化等。我國(guó)杭州制氧機(jī)集團(tuán)有限公司在引進(jìn)美國(guó)S-W （石-偉）公司技術(shù)和關(guān)鍵加工設(shè)備——大型真空釬焊爐基礎(chǔ)上，生產(chǎn)制造出乙烯冷箱。其設(shè)計(jì)水平、制造能力已基本達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，產(chǎn)品已在燕山、揚(yáng)子、上海、天津、廣州、齊魯?shù)纫蚁└脑祉?xiàng)目中得到應(yīng)用。板翅式換熱器流道多達(dá)15股，單體外形尺寸達(dá)6m×1.1m×1.154m，最高設(shè)計(jì)壓力達(dá)5.12MPa。

國(guó)家 “九五”重大技術(shù)裝備研發(fā)項(xiàng)目，由杭州制氧機(jī)集團(tuán)有限公司為北京燕山石化公司設(shè)計(jì)改造的國(guó)內(nèi)第一套擴(kuò)量工程66萬(wàn)t/a大型乙烯冷箱，通過國(guó)家級(jí)鑒定。一致認(rèn)為該產(chǎn)品技術(shù)達(dá)到了當(dāng)今國(guó)際同類產(chǎn)品領(lǐng)先水平。至此，杭氧實(shí)現(xiàn)了大型乙烯冷箱技術(shù)填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白的目標(biāo)。乙烯冷箱是乙烯裝置的關(guān)鍵設(shè)備之一，長(zhǎng)期依靠進(jìn)口，因此，實(shí)現(xiàn)乙烯冷箱國(guó)產(chǎn)化意義重大。國(guó)家確定杭氧為大型乙烯冷箱國(guó)產(chǎn)化基地。杭氧不僅成功地研制出66萬(wàn)t/a的乙烯冷箱，并有10多臺(tái)冷箱產(chǎn)品出口美國(guó)、加拿大等地。燕山乙烯冷箱是迄今為止國(guó)內(nèi)規(guī)模最大、最復(fù)雜的冷箱。作為國(guó)內(nèi)第一套70萬(wàn)t/a以上乙烯裝置中的關(guān)鍵設(shè)備，該冷箱的成功運(yùn)轉(zhuǎn)標(biāo)志著杭氧公司已完全具備了大型乙烯冷箱設(shè)計(jì)、制造的技術(shù)和裝備能力，其技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了國(guó)際同類產(chǎn)品的水平。

齊魯石化公司72萬(wàn)t/a乙烯改擴(kuò)建工程中，國(guó)內(nèi)最大的乙烯冷箱裝置由杭州杭氧股份有限公司設(shè)計(jì)制造。這標(biāo)志著我國(guó)乙烯冷箱設(shè)計(jì)制造水平又跨上一個(gè)新臺(tái)階，同時(shí)也表明杭氧公司在乙烯冷箱制造方面已具備參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的能力。齊魯石化72萬(wàn)t/a乙烯改造工程是國(guó)家 “十五”重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，也是繼燕山石化、揚(yáng)子石化、上海金山石化之后的第4套大型乙烯裝置二輪改造工程。改造后，齊魯石化乙烯年生產(chǎn)能力將從45萬(wàn)t提高到72萬(wàn)t。杭氧公司為齊魯石化設(shè)計(jì)制造的乙烯冷箱裝置是整個(gè)改造工程的關(guān)鍵設(shè)備之一。該裝置首次采用由甲烷、乙烯和丙烯組成的三元混合制冷劑技術(shù)。在換熱器結(jié)構(gòu)方面，由于齊魯石化乙烯冷箱負(fù)荷大，對(duì)操作彈性要求高，冷箱截面大，高度高，給設(shè)計(jì)制造增加了難度。根據(jù)冷箱內(nèi)汽液兩相流體多的特點(diǎn)，該裝置采用了杭氧公司先進(jìn)的兩相流在換熱器內(nèi)均布專利技術(shù)，保證了流體在冷箱內(nèi)的換熱要求。

從1992年生產(chǎn)冷箱單體備件開始，迄今杭氧公司設(shè)計(jì)制造的大小乙烯冷箱共計(jì)9套，單體備件數(shù)十臺(tái)，徹底結(jié)束了我國(guó)乙烯冷箱依賴進(jìn)口的歷史。在制造技術(shù)方面，杭氧公司從簡(jiǎn)單的2股流換熱器設(shè)計(jì)，發(fā)展到換熱流體數(shù)達(dá)10股以上；從高壓通道換熱和低壓通道混疊，發(fā)展到結(jié)構(gòu)復(fù)雜的多股流換熱器設(shè)計(jì)；從采用乙烯、丙烯復(fù)迭制冷流程，發(fā)展到采用甲烷、乙烯混合制冷流程，再到甲烷、乙烯、丙烯混合制冷流程。隨著流程趨向復(fù)雜，對(duì)冷箱設(shè)計(jì)制造的要求也越來越高，板翅式換熱器 （冷箱）的研制成功表明杭氧公司乙烯冷箱設(shè)計(jì)制造水平有了很大提高。在規(guī)模方面，杭氧公司從設(shè)計(jì)制造20萬(wàn)t/a、 30萬(wàn)t/a乙烯項(xiàng)目用冷箱，到設(shè)計(jì)制造66萬(wàn)t/a、 72萬(wàn)t/a乙烯項(xiàng)目用冷箱，工藝性能均達(dá)到或超出預(yù)期要求。

由甘肅藍(lán)科石化高新裝備股份有限公司自主設(shè)計(jì)制造的重大石化裝備——10 500m2高效節(jié)能板殼式換熱器，于2009年7月5日通過驗(yàn)收。這臺(tái)國(guó)內(nèi)單臺(tái)換熱面積最大的國(guó)產(chǎn)板殼式換熱器，將應(yīng)用于中國(guó)石油烏魯木齊石化分公司100萬(wàn)t/a芳烴聯(lián)合裝置。藍(lán)科石化高新公司在研制該裝備的過程中，成功攻克了超大型化的難題，作為一個(gè)重要里程碑，它標(biāo)志著國(guó)產(chǎn)板殼式換熱器已跨入國(guó)際領(lǐng)先行列。10 500m2大型板殼式換熱器是當(dāng)今石油化工企業(yè)連續(xù)重整裝置中的關(guān)鍵設(shè)備。該裝備節(jié)能、降耗、減排效果優(yōu)異，按設(shè)計(jì)熱負(fù)荷116MW、年操作時(shí)間8 000 h計(jì)算，每年可節(jié)約燃料油7.98萬(wàn)t、燃料費(fèi)2.47億元，減少二氧化碳排放量約24.74萬(wàn)t。該裝備先后被列入科技部 “十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家發(fā)改委 “十一五”重大技術(shù)裝備研制和重大產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)專項(xiàng)規(guī)劃及重大技術(shù)裝備研制專項(xiàng)。據(jù)介紹，10 500m2高效節(jié)能板殼式換熱器的研制成功，為國(guó)內(nèi)煉油、化工行業(yè)的發(fā)展提供了有力的設(shè)備保障，打破了國(guó)外技術(shù)壟斷，提高了我國(guó)石化行業(yè)裝備研發(fā)制造能力。由于產(chǎn)品的換熱效率高，設(shè)備每年可降低能耗928 000 MW，年均節(jié)能收入為7 980萬(wàn)元。該板殼式換熱器以板為傳熱面，傳熱效能好，傳熱系數(shù)約為管殼式換熱器的兩倍。其結(jié)構(gòu)緊湊，體積?。荒蜏?、抗壓，最高工作溫度可達(dá)800℃，最高工作壓力達(dá)6.3MPa。該換熱器扁平流道中的流體高速流動(dòng)，且板面平滑、不易結(jié)垢。板束可拆出，清洗也方便。板殼式換熱器已廣泛應(yīng)用于石油化工、造紙、制藥和食品等行業(yè)。甘肅藍(lán)科石化高新公司是目前國(guó)內(nèi)唯一一家可以制造大型板殼式換熱器的企業(yè)，其設(shè)計(jì)及制造水平均已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，所生產(chǎn)的產(chǎn)品可完全取代國(guó)外同類產(chǎn)品。

TQ 05

*錢伯章，男，1939年10月生，教授級(jí)高級(jí)工程師。上海市，200127。