我國立足自主的石化國產化設備取得顯著進展（下）

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

我國立足自主的石化國產化設備取得顯著進展（下）

錢伯章*

（上海擎督信息科技有限公司金秋能源石化工作室)

論述了近年來我國石化行業在裝備技術方面所取得的進展，尤其是 “十五”、“十一五”期間在大型石油、化工裝備的設計制造上所取得的巨大發展和業績。這期間，許多引進的石化裝備國產化取得了突破性進展，一批重要的大型石油化工裝備的研制和開發獲得成功，并擁有自主知識產權。論述所涉及的主要石油化工裝備包括反應器、塔器、換熱設備、工業爐、壓縮機、分離設備、結晶器、干燥裝置以及一些石油化工行業的專用機械等。

石化裝備 國產化 反應器 塔器 換熱設備 工業爐 分離設備 壓縮機

Abstract:Discussed the equipmentand technology progress in the petrochemical industry in recentyears.Especially the design andmanufacturing of large oil and chemical equipmentachieved tremendous developmentand performance in the periodsof“the 10th five-year plan” and “the 11th five-yearplan”.During this period,the localization rate ofmany import petrochemical equipmentsmade breakthrough,a number of large-scale petrochemical equipment researched and developed successfully,owned the independent intellectual property rights.The review concerns primarily the petrochemical industry equipment,including reactors,towers,heat exchange equipment,industrial furnaces,compressors,separation equipment,crystallizer,dryerand some specialmachinery in the petrochemical industry and so on.

Key words:Petrochemical equipment； Domestication； Reactor； Tower;Exchange equipment； Industrial furnace； Separation equipment； Compressor

4 工業爐

石化生產中常用的工業爐根據用途不同可分為加熱爐、裂解爐、轉化爐等。

乙烯裂解爐：1984年以來，在中國石化集團公司組織下，北京化工研究院、石化工程建設公司、蘭州化工機械研究院等合作，對裂解爐技術進行深入研究和消化吸收，相繼開發了多種具有同期世界先進水平的高選擇性CBL裂解爐，并在遼化、齊魯石化、吉化、撫順石化、燕化、天津石化和中原乙烯建成投產了 9臺 2～6萬 t/a的 CBL-Ⅰ、CBL-Ⅱ、CBL-Ⅲ和CBL-Ⅳ型爐，改變了我國乙烯工業爐完全依靠進口的局面，也為上世紀末中國石化與魯瑪斯簽訂合作開發大型裂解爐協議奠定了技術基礎。北京東方化工廠為使乙烯裝置擴能，新增一臺6萬t/a CBL型裂解爐也于2004年9月建成投運。擴能后，東方化工廠乙烯生產能力達到22～24萬t/a。由北京化工研究院、石化工程建設公司、化工機械研究院共同承擔的15萬t/a大型裂解爐開發也已通過驗收。

中國石化集團公司也與美國魯瑪斯公司開發了10萬t/a大型乙烯裂解爐，命名為 “SL”裂解爐，這是目前我國單爐生產能力最大的乙烯裂解爐，其中10臺10萬t/a的SL-Ⅰ、SL-Ⅱ型爐已在中國石化第二輪乙烯改擴建中建成投產，另有11臺大型爐完成設計。兩家公司還著手共同開發單爐生產能力達15～18萬t/a或更大的新型裂解爐。

國內最大的乙烯裂解爐在茂名重力石化機械制造公司成功制造。單套處理能力15萬t/a、每臺重達450 t的8臺乙烯裂解爐經檢驗合格后，應用于國內目前最大的乙烯項目——獨山子石化120萬t/a乙烯工程。

國家 “十一五”規劃提出 “建設千萬噸級煉油、百萬噸級乙烯石化產業基地”的發展方向，乙烯生產的大型化和國產化給石化裝備制造業帶來了新機遇。茂名重力石化機械制造公司瞄準乙烯生產的核心裝備——乙烯裂解爐。經過技術攻關，該公司自主設計制造出一批專用設備，并從國外引進先進設備，開發出低溫焊接、自動焊紅外線跟蹤等十多項新技術，建成年產乙烯裂解爐30臺套的生產線。到目前為止，茂名重力公司研制開發的4～15萬噸級多種系列裂解爐對流段成套設備，先后應用于燕山石化、齊魯石化、上海石化、茂名石化等近10家企業的乙烯工程中。經生產實踐檢驗，這些產品質量和技術指標均達到國外同類產品水平，并成功占有國內裂解爐80%的市場份額。

我國開發的可與各種爐管相匹配的、多頭裂解氣進口的雙套管急冷鍋爐，以及LQC型線性急冷鍋爐，已申請專利。該設備除已用于齊魯石化、揚子石化、上海石化6萬t/a裂解爐外，還用于6～15萬t/a規模的乙烯裂解爐。我國已能夠制造裂解爐中輻射段離心鑄造高溫爐管和對流段高頻焊接翅片爐管、引風機等。我國開發的氣體燃料燒嘴、油氣聯合燒嘴，具有性能可靠、火焰扁平剛直、調節彈性大、噪音低等特點。

轉化爐和汽化爐：我國設計制造的20萬t/a以天然氣為原料生產合成氨裝置中的一段轉化爐，其中的高溫爐管、對流段高頻焊翅片管，是在國內首次研制成功的。

5 壓縮機

多年來，我國壓縮機制造業在引進國外技術、消化吸收和自主開發基礎上，攻克不少難關，取得重大突破。如催化裂化裝置用主風機和富氣壓縮機、加氫裝置的循環氫壓縮機、新氫壓縮機、乙烯三大壓縮機組、化肥四大壓縮機組等已大量在石化生產中應用。其中，水平剖分式離心壓縮機和軸流式壓縮機制造技術已接近或達到國際同類產品先進水平，往復式活塞壓縮機達到國際同類產品水平。

國內為石化企業提供壓縮機的制造廠家主要有沈陽鼓風機股份有限公司、陜西鼓風機 （集團）有限公司、上海鼓風機廠等。沈陽鼓風機股份有限公司生產的離心壓縮機在國內石化壓縮機市場占有率達50%以上。目前，我國催化裂化和延遲焦化裝置的富氣壓縮機進口流量達到81 600Nm3／h，功率達7 166 kW，已用于300萬t/a裝置；離心式循環氫壓縮機流量達 250 000 Nm3／h，功率達 1 600 kW，出口壓力達18MPa，已經用于120萬t/a加氫裂化裝置；裂解氣壓縮機流量達120 000Nm3／h，功率達18 000 kW，已應用于30～50萬t/a乙烯裂解裝置；大化肥裝置的空氣壓縮機、天然氣壓縮機、氨壓縮機、二氧化碳壓縮機已應用于20～30萬t/a合成氨裝置；空分裝置的空氣壓縮機流量達到220 000Nm3／h，功率達到17 580 kW，已經應用于40 000Nm3／h空分裝置。陜西鼓風機（集團）有限公司在引進瑞士蘇爾壽公司技術基礎上，成功設計制造出170多臺套性能優良的軸流壓縮機，其中60多臺套用于催化裂化裝置的主、備風機。為大連石化公司350萬t/a催化裂化裝置制造的主風機是目前國內石化裝置中最大的軸流壓縮機，流量達到300 000Nm3／h，功率達到40 000 kW。

經過20年發展，我國已形成L、D、DZ、H、M型等數10個壓縮機系列的數百種產品。沈陽氣體壓縮機股份有限公司從德國引進了全套往復壓縮機設計制造技術，在大中型往復壓縮機技術開發方面已取得突破性進展。1990年，我國研制成功符合現行國際標準的4M 50型系列大型氫氣往復壓縮機組，1996年推出6M 50型系列氮氫氣壓縮機組，1998年研制成功4M 80型系列大型氫氣壓縮機組。往復式新氫壓縮機容積流量達到34 000Nm3／h，活塞壓力達到80 kN，出口壓力達到19MPa，功率達到4 000 kW，已用于200萬t/a渣油加氫脫硫裝置。國內自行設計制造的迷宮壓縮機流量達到980 Nm3／h，出口壓力達到3.8MPa，已應用于7萬t/a聚丙烯裝置。

我國自主研制的首臺大型乙烯裂解氣壓縮機組（H 598）在沈陽鼓風集團研制成功，并運往茂名應用。該壓縮機組的開發成功，打破了國外公司長期以來的技術封鎖，為我國大型壓縮機的國產化奠定了基礎。這臺大型壓縮機組是我國目前研制的具有自主知識產權的最大乙烯裝置裂解氣壓縮機組，機組采用三缸聯運式結構，配套能力為64萬t/a乙烯，是專為茂名石化乙烯工程配套的。試車運行驗證，該機組高、中、低壓缸機械運轉和性能試驗正常，各測震點的震動值都在20μm以下，各項技術指標均達到或超過了設計標準和水平。據介紹，我國的大型乙烯裂解氣機組基本依賴進口，僅在24萬t/a乙烯機組、36萬t/a乙烯機組等一些 “輕量級”和 “中量級”裝置上實現了國產化，而60萬t/a以上的乙烯裝置領域卻一直是空白。為此，在投資43.54億元的茂名石化乙烯改造工程中，中國石化集團決定采用國產60萬t/a級的裂解氣壓縮機組，填補這一重量級裝備的國產空白。這臺配套能力為64萬t/a的裂解氣壓縮機組的研制成功，不僅在乙烯裝備國產化進程中又豎立了一個里程碑，而且為今后建設80萬t/a，乃至100萬t/a的乙烯裝置，實現大型壓縮機國產化鋪平了道路。據了解，沈鼓集團曾先后完成兩個乙烯裝置大型裂解氣壓縮機組的研制。2000年沈鼓集團為大慶石化總廠研制出的24萬t/a乙烯裝置壓縮機，實現了我國大型乙烯裝置用離心壓縮機組設計、制造技術的重大突破，填補了國內技術空白，打破了國外廠家對該產品的壟斷。該產品達到了國際同類產品的先進水平，為大慶石化公司創產值11.3億元／年。我國首臺60萬噸級乙烯裂解氣壓縮機國產化在茂名石化公司應用，這是大乙烯設備國產化的成功先例。在改進完善的基礎上，中石化將在鎮海煉化、天津石化100萬t乙烯等工程中，繼續采用國產大型裂解氣壓縮機。

由西安交通大學等單位聯合研制的大型尿素裝置寬工況節能型二氧化碳離心壓縮機，通過鑒定。鑒定認為，該成果具有完全自主知識產權，壓縮機總體氣動性能優于國際先進水平，大大提升了我國流體機械設計制造技術在國際上的核心競爭力，具有很高的推廣應用價值。應用該成果改造的二氧化碳離心壓縮機已在中國石化股份公司安慶分公司30萬t/a合成氨裝置運行一年多，各項經濟技術指標達到國外同類設備領先水平，徹底解決了長期困擾我國石化行業大型尿素生產裝置能耗大、設備故障頻發的難題，保證了大型尿素裝置在低負荷運行時的節能效果，從源頭降低了尿素生產成本。課題組在二氧化碳離心壓縮機設計理論、方法和葉輪制造技術方面均取得重要創新。其中，在化工介質三元葉輪S2流面反問題設計方法中，首次提出了氣體物性參數分段計算方法，成功解決了化工介質三元葉輪設計計算中經常碰到的發散的難題，大大縮短了計算時間，提高了計算的準確性；以基于全三維湍流流場計算與實驗設計和響應面技術相結合的優化理論，建立了三元葉輪設計方法，開發了相應技術；研發了三元葉輪四坐標聯動數控加工技術和軟件，大大降低了加工成本；研發了旋轉葉輪真空釬焊及整體熱處理工藝，并在產品中成功應用；研發了17個不同流量系數的三元葉輪模型級，為成功研制高性能多級離心壓縮機奠定了重要基礎；研究了二氧化碳離心壓縮機高壓缸轉子在不同轉速、不同流量工況下軸向力的變化規律，避免了高壓缸轉子在開車過程中易發生的竄軸燒瓦事故。該成果突破了離心壓縮機葉輪出口相對寬度的使用極限和同類機器穩定工況的最小流量極限，能耗相對同類規格的國外產品下降10.2%，在驅動透平耗汽量及低壓缸不變的條件下，可增產10%。

由天華化工機械及自動化研究設計院承擔的國家重大裝備國產化項目——大型多列迷宮密封壓縮機研制，榮獲中國石油化工集團公司科技進步二等獎。大型多列迷宮密封壓縮機是天華院在過去迷宮密封壓縮機國產化項目研制成功的基礎上，又一次承擔的國家重大裝備研制課題，無論技術難度、研制風險以及影響方面都超過從前。該項目依托于中國石化齊魯股份有限公司65萬t/a乙烯改造工程LLDPE裝置K5206X尾氣回收氣壓縮機，用于尾氣的回收利用。大型三列迷宮密封壓縮機——K5206X尾氣回收氣壓縮機設計在諸多方面具有創新性。該尾氣回收氣壓縮機在10萬t/a LLDPE裝置上連續穩定運行近11 000 h，機組性能優良，運行平穩，經濟效益明顯，節省設備直接投資約500萬元。大型多列迷宮密封壓縮機的成功研制，為天華化工機械及自動化研究設計院下一步承擔 “十一五”重大裝備國產化項目——特大型四列迷宮壓縮機研制工作奠定了基礎。

沈陽鼓風機 （集團）有限公司制造的BCL904+BCL905重整循環氫離心壓縮機組 （H707機組）高、低壓缸，于2007年10月投用成功，從而宣告國產化最大型的循環氫離心壓縮機組研制成功。2006年，沈鼓公司與青島煉化簽訂了為其1 000萬t/a煉油項目5套裝置提供6大機組的合同。其中機型為BCL904+BCL905的循環氫離心壓縮機組是連續重整裝置的心臟設備，也是國內當前正在發展的千萬噸大煉油裝置的核心設備之一。此外，該機組還是目前國產化最大型的循環氫離心壓縮機，而且是國產化最大型的筒型壓縮機。在此之前，這種超大型壓縮機由于技術含量高、研制難度大，只能依賴進口。沈鼓公司依靠擁有自主知識產權的技術儲備和整體雄厚的研發實力，歷經一年多的努力，成功實現了這一大型機組的國產化。預計這將為國家節約設備投資數千萬元，我國也因此成為世界上少數幾個能夠設計制造這種壓縮機的國家之一。該機組的成功研制，表明我國已具備千萬噸級大型煉油裝置用氫氣壓縮機的設計、制造能力，填補了國內該項技術的空白，可以替代同類進口產品。沈鼓公司首開國內大型煉油裝置用筒型離心壓縮機的研制，為我國今后研制更大型的煉油裝置用壓縮機做好了技術儲備，并為沈鼓公司后續大流量筒型離心壓縮機的研制、開發打下了堅實的基礎，如福建煉油乙烯項目芳烴聯合裝置的BCL904、福建煉油乙烯項目芳烴聯合裝置的BCL904+BCL905、大連福佳芳烴聯合裝置的BCL1004+BCL1004等。近年來，我國成品油的需求量迅速增長，千萬噸級的大煉油項目相繼上馬，超大規模的筒型離心壓縮機需求量增多，流量規模也越來越大。而沈鼓公司開發的H 707機組是先進成熟單元技術的集成，不僅適用于大型千萬噸煉油，而且可以移植到大型PX（對二甲苯）裝置、大型化肥以及石化行業各種用途的離心壓縮機上，市場前景非常廣闊。

沈陽鼓風機 （集團）有限公司于2008年5月23日宣布，我國大型煉油裝置用壓縮機設計制造又創新紀錄。該公司為大連福佳大化石油化工有限公司大型芳烴聯合裝置生產的最大型國產化筒型壓縮機BCL1104+BCL1104試車成功，并已交付用戶使用。這一重量級機組的問世，創下筒型氫氣壓縮機目前國內葉輪直徑最大、噸位最重兩項新紀錄。此前沈鼓集團曾在2007年10月為青島大煉油項目首次制造出機型為BCL904+BCL905的循環氫離心壓縮機組。更具意義的是，由于該機組是先進成熟單元技術的集成，不僅適用于大型煉油裝置，還可移植到大型PX(對二甲苯)裝置、大型化肥以及石化行業各種用途的離心壓縮機上，將大大降低我國石化項目的建設成本。大連福佳大化公司的芳烴聯合裝置由石腦油預加氫、重整、連續再生、抽提蒸餾、二甲苯分餾、吸附分離、歧化和苯甲苯分餾、異構化和PSA（變壓吸附）等9個單元組成。其中核心單元重整設計規模為182萬t/a，吸附分離原料設計規模為320萬t/a，處理量均位列世界前茅。該聯合裝置具有工藝流程復雜、設備數量多、操作難度大、自動化程度高、高度工藝聯合等特點，配以相應的儲運系統，循環水、空分、消防、污水處理等公用工程系統后，是一座典型的大型現代化石油化工聯合工廠。

我國大化肥設備國產化再傳捷報，由湖南湘東化工機械有限公司汽輪機分公司設計制造的102J原料氣壓縮機組試車成功。該機組在性能和技術上均能與國外產品相媲美，而價格卻大大低于國外同類產品，僅為進口設備價格的20%左右。據介紹，這樣一套包括汽輪機、離心壓縮機、油系統、冷凝系統、控制系統等在內的全套設備即使在國外也很難在同一家公司采購到。102J原料氣壓縮機組是鄂爾多斯聯合化工用于2×30萬t/a合成氨裝置中的配套設備。該設備原來都是從國外購買，目前在國內也只有二三家公司能生產其中的部分配件。2007年，湘東化機承接該項任務后，嚴格按照美國API 612、API617標準設計制造。從設計到制造，僅用了一年時間就生產出汽輪機、離心壓縮機/油系統、冷凝系統、控制系統等全套設備，并一次試車成功。經檢驗，該機組各種性能完全滿足設計和制造標準，達到同類進口產品的技術要求。現代大型合成氨廠多數以天然氣作為原料，湘東化機公司生產的102J原料氣壓縮機組是將天然氣壓縮后進入脫硫工序，除去H2S及其他硫化合物，提高原料氣的壓力，使其達到生產需要的壓力。102J原料氣壓縮機組的另一個過人之處就在于它具有的節能減排功效。該機組可利用煉油廠、石油化工廠在生產過程中產生的尾氣制取合成氨，以減少裝置的尾氣排放。此外，該機組還可將石化和化工裝置產生的廢蒸汽、廢熱通過壓差發電、余熱發電和廢熱發電等方式，回收轉化為電能，驅動汽輪機工作。我國大化肥廠家眾多，建廠時其壓縮機組設備都是從國外進口。隨著這些進口設備進入老化期，價格優勢明顯、在性能和技術上都能達到國外產品要求的102J原料氣壓縮機組將逐步替代這些進口設備，為國家節約大量外匯，使企業減少資金投入。

我國首臺百萬噸級乙烯裂解氣壓縮機組于2009年1月9日由沈陽鼓風機集團制造并試車成功。試車結果表明，該機組各項指標完全達到技術協議及國際標準要求。這臺乙烯裂解氣壓縮機組的問世，標志著我國已具備百萬噸級乙烯 “三機”制造能力。這臺裂解氣壓縮機組是沈鼓集團為中石化天津石化分公司的百萬噸級乙烯項目研制的。天津百萬噸級乙烯煉化一體化項目是我國正在建設的重大項目之一。該項目建成后，天津石化乙烯總規模將達到120萬t，煉油能力達到1 250萬t，每年可生產石油、石化和化纖產品1 200萬t。乙烯壓縮機是百萬噸級乙烯裝置中最關鍵、國產化難度最大的核心設備，其生產技術長期被世界少數幾大公司壟斷。2008年初，沈鼓集團開始研制百萬噸級乙烯裂解氣壓縮機組。其間，科研人員相繼攻克了裂解氣壓縮機高壓缸機殼水壓試驗和大直徑葉輪加工制造難度大等技術難題，于當年10月和12月分別完成低壓缸、中壓缸、高壓缸性能試驗，機組機械性能指標遠優于國際石油協會標準的規定。乙烯裂解氣壓縮機組試車成功，為沈鼓集團今后制造百萬噸級乙/丙烯壓縮機積蓄了實力。

天津百萬噸乙烯裝置中最為關鍵的核心設備——裂解氣壓縮機組在我國百萬噸級乙烯裝置中將首次擁有 “中國芯”。據了解，這套國產化裂解氣壓縮機組設備由天津石油化工公司與沈陽鼓風機集團共同研制，是我國首個擁有自主知識產權的百萬噸級乙烯裂解氣壓縮機裝置。在國產化乙烯裂解氣壓縮機的試車過程中，該機組各項指標均達到攻關目標及國際標準要求。在乙烯裝置中，裂解氣壓縮機、丙烯制冷壓縮機和乙烯壓縮機俗稱 “乙烯三機”，是百萬噸乙烯裝置中最關鍵、最難國產化的核心設備，生產技術長期為世界少數幾家公司壟斷。裂解氣壓縮機為乙烯裝置的 “心臟設備”，也是天津百萬噸乙烯裝置中最為關鍵的核心設備。目前國內乙烯裝置裂解氣壓縮機多為進口設備，價格昂貴。截至目前，在天津石化百萬噸乙烯配套工程項目中，乙烯工程裝備國產化率達到78%以上，煉油工程的裝備國產化率已超過90%。

沈陽鼓風機集團有限公司于2009年6月上旬宣布，該公司為中石化鎮海煉化分公司百萬噸乙烯裝置研制的丙烯制冷壓縮機組，通過中石化驗收委員會的出廠驗收。機組整體技術達到國際先進水平，填補了國內空白。這是沈鼓集團繼成功研制天津石化百萬噸乙烯裂解氣壓縮機組后，在大型離心壓縮機設計制造技術方面的又一重大突破。這套為鎮海煉化提供的丙烯壓縮機組在同類裝置中規模最大，其設計制造技術曾長期為國外少數幾家大公司壟斷。沈鼓集團在整機優化設計等方面開展了多項創新：采用新開發軟件進行整體優化設計計算，滿足了整機各個工藝段運行工況的設計要求，具有大流量調節范圍及完善的各級性能匹配；在加抽氣蝸室搭建模型級數值平臺，研究其流量特性及兩股氣混合特點，對設計模型級進行數值計算和優化；利用數值模擬方法對排氣蝸室進行流場分析，從結構上進行優化，提高了機組的運轉穩定性和可靠性。此外，他們還采用ASME-PTC10標準規定的Ⅱ類試驗，編制了氣動性能試驗方案，進行了代用氣體的熱力性能試驗，驗證了產品設計、加工制造質量和氣動性能指標，為用戶提供了滿意的產品。驗收委員會專家認為，百萬噸級乙烯裝置丙烯壓縮機組性能指標達到了技術協議中整機功率偏差不大于設計功率2%的要求，遠遠低于ASMEPTC-10標準規定的4%。機組經過4個多小時的連續運轉，機械運轉振幅小于11μm，低于技術協議及API 617標準規定的25.4μm。機組整體技術達到了國際先進水平，打破了該類產品長期依賴進口的局面。隨著以我國大型乙烯工程為依托工程的百萬噸乙烯裝置的裂解氣壓縮機、丙烯制冷壓縮機相繼研制成功，以及乙烯壓縮機研制工作的順利進行，以百萬噸乙烯裝置 “三機”為代表的關鍵技術和核心設備取得了突破性進展，使我國大型石化成套裝備自主化能力得到進一步提升，逐步達到國際先進水平。

長輸管線壓縮機模型級關鍵技術研究項目于2010年1月初在沈陽鼓風機集團獲得重大突破。這項新技術打破了國外對我國長輸管線壓縮機模型級技術的封鎖，為西氣東輸提供了重大技術支撐，從而加速我國長輸管線壓縮機國產化步伐，提升國內大型長輸管線工程壓縮機制造能力。在天然氣等長輸管線工程中，壓縮機是一個極其關鍵的設備，而模型級系統是壓縮機內離心葉輪系統制造的一個特定系統，不僅決定著葉輪系統流量的大小，以及流速、壓比、摩擦流損等關鍵技術指標，而且決定著壓縮機的體積和成本、機械性能。此前，只有極少數國家擁有此項技術。因國內沒有掌握模型級系統，導致壓縮機體積大、耗能高、消耗材料多，壓縮機小了又達不到功能要求。而有了模型級系統，無論制造什么規格的壓縮機都可以達標。為攻克這項技術，沈鼓集團科技人員經過不懈努力，首先攻克了模型級基本級系統，自主開發了7個長輸管線壓縮機模型級基本級。在此基礎上，他們采用準相似切割計算、性能分析、反復修正等技術措施，優化模型級系列化設計方案，完成了大量性能試驗，獲得了大量可靠數據，完成了長輸管線壓縮機模型級技術攻關。沈陽鼓風機集團研發的模型級技術先進，其長輸管線壓縮機PCL系列包含11個模型級，流量系數范圍為0.090～0.038，可滿足近期長輸管線壓縮機新產品開發的需要。其系列模型級的效率，無論是無葉擴壓器還是葉片擴壓器級都達到了當前世界先進水平。他們研發的級能頭系數設計合理，可滿足管線壓縮機的特殊要求。壓縮機廣泛應用于石油、化工、天然氣輸送、冶金、空氣分離等國民經濟的各個領域，是國家基礎工業和重大工程成套裝置的核心設備。壓縮機在長輸管線裝置中具有特殊的作用，目前正在向大型化、系列化、運行高效化、結構小型化、低噪聲化方向發展，而這些均取決于壓縮機制造技術的核心——模型級系數。確定模型級系數不僅是壓縮機設計的關鍵技術，也是衡量一個國家壓縮機發展水平與能力的重要標志。

6 分離設備

油漿專用微型旋流分離器：華東理工大學機械工程學院與鎮海煉油化工股份公司共同承擔的中石化科技開發項目 “催化裂化外甩油漿固體分離技術開發與應用”，通過專家評審。該技術通過在鎮海煉化公司180萬t/a重油催化裂化裝置完成1 t/h規模的工業側線試驗，開發的油漿專用微型旋流器性能良好，在其進口催化劑的含量不大于18 000 mg／L時，出口凈化油漿相的催化劑含量為200～1 000mg／L，凈化油漿催化劑顆粒的平均粒徑2 μm。鎮海煉化公司己將該工藝在其180萬t/a重油催化裂化裝置上應用。

FCC三級旋風分離器：截至2008年6月20日，大慶石化公司機械廠自主研發的陶瓷內襯單管三級旋風分離器，已在廣州石化公司200萬t/a催化裂化 （FCC）裝置試運行超過一年。運行結果顯示，這種分離器出口的粉塵濃度小于40mg/m3，實測壓降小于12 kPa，大于8μm的顆粒粉塵基本被分離干凈，達到了國際同類產品技術指標。大慶石化公司機械廠自1984年生產出國內第一臺催化裂化三級旋風分離器以來，在該設備的研制上一直走在市場前列。近年來該廠加大研發投入，建成了國內先進的全自動控制旋風分離實驗測試裝置，研制出了以高耐磨陶瓷為內襯的新型排塵結構三旋單管，并于2007年2月在廣州石化公司催化裝置上首次投用。裝置投用后，解決了原鋼制旋風分離器運行中粉塵結污堵塞問題，在降低系統壓降的同時，加大了單管處理量，使煙氣處理能力提高了1.5倍以上，實現了高效回收煙氣能量、延長煙機的使用壽命和減少有害物質排放的目的。國內煉油企業有催化裂化裝置100多套，其中95%以上采用煙氣輪機回收能量。被譽為煙機保護神的三級旋風分離器，是石油化工催化裂化裝置煙氣、能量回收的重要除塵設備。目前，我國煉油催化裂化裝置普遍使用不銹鋼內襯三級旋風分離器，因常規鋼制旋風分離器耐磨性差，使用年限僅為6年左右。而新型陶瓷內襯三旋單管的耐磨性是鋼材料的10倍左右，使用壽命可以延長至15～20年以上，并具有更換便捷、節省鋼材的顯著特點，每年可節約更新費用1億元以上。此項自主研發技術是節能環保領域的重大課題，研發成果在煉化企業具有較高的推廣價值。

膜法分離器：

（a）中空纖維膜生產線

天津工業大學膜天膜工程技術公司中空纖維系列產品產業化示范工程建設項目于2004年4月進行驗收。該工程建成后年產100萬m2中空纖維系列產品，其生產技術達到國際先進水平，生產規模位居亞洲第一。

天津工大年產100萬m2中空纖維系列產品產業化示范工程既是國家級膜產業化基地項目，也是天津市重大高新技術產業化項目，總投資1.2億元。

該項目完成后，將擁有10條具有自主知識產權的中空纖維膜生產線及相關檢測系統和設備，有效提高生產工藝技術水平，并將帶動天津市新材料、環保、海水淡化、生物醫藥、電子等產業的快速發展，成為經濟發展的重要增長點。

（b）加氫裂化干氣膜分離回收氫氣

標志著我國氣體分離膜技術業已達到國際先進水平的國內首套石油煉廠加氫裂化干氣及PSA解析氣中氫氣回收裝置，在中石化鎮海煉油廠開車成功。該裝置已實際處理干氣和PSA解析氣約4 000萬m3，產生氫氣約3 500萬m3。由天邦膜技術國家工程研究中心 （TMB）開發的這項技術，打破了國外在此領域的壟斷，其經濟和社會效益顯著。

該裝置不僅使干氣中的氫氣得到回收利用，而且使原生產過程中的水、電、氣等各類能源消耗大大降低，經標定核算，每噸氫成本只是原生產成本的17.42%。煉廠氫氣回收技術的開發成功，對緩解國家氫源緊張、促進綠色環保、降低制氫裝置投資成本具有重要意義。該技術在我國煉油企業如能得到推廣應用，每年將產生上億元的經濟效益。

大連化物所作為該研究中心的控股股東，從20世紀70年代末開始氣體分離膜國產化研制工作，先后在石家莊煉油廠完成干氣提氫工業試驗，在安慶石油化工總廠實現國產膜分離氫回收裝置在煉廠氣應用中的工業化，并通過驗收鑒定。目前，膜分離氫回收技術已成功應用于煉廠中低壓含氫氣源中。

該套裝置在流程前處理和工藝配套等設計中，進行了大膽創新，首次使用了兩段分離、分段加熱、三級過濾和限流孔板等新工藝、新技術，并增加了多套連鎖保護的新措施，使氫回收裝置在不增加能耗的基礎上，提高了產氫濃度和回收率，大大簡化了回收流程，延長了分離器的使用壽命。該套氫回收裝置操作簡單，全部采用自動化控制，回收過程綠色環保，處理量達1.1萬m3/h，產氫氣約7 000m3/h，純度超過91%，回收率達85%以上。裝置年設計開工時間為8 400 h，按整套裝置的50%負荷計算，每年經濟效益達2 000多萬元人民幣。

經使用確認，回收裝置操作彈性大，在設計負荷的50%～150%情況下，均能正常運行，不但氫氣質量完全滿足航空煤油加氫等裝置的使用要求，而且生產流程、配套設施以及與原有設備的聯動形成了一套完美的組合。

（c）膜技術回收乙烯

膜法回收技術是20世紀90年代興起的新型分離技術，正在逐漸應用于石化行業中乙烯、丙烯及其它烷烯烴的回收。

中石油吉林石化分公司應用最新技術，實現了半滲透膜法技術的國產化，采用該技術的乙烯單體回收率高達90%以上，年回收乙烯和甲烷總價值達165萬元。吉林石化分公司在生產環氧乙烷和乙二醇的過程中，在排放惰性氣體的同時常有少量未反應的原料乙烯也被排放。為最大限度回收乙烯氣體，該公司將大連歐科膜技術工程有限公司研究開發的膜法回收系統用于環氧乙烷和乙二醇的生產。該系統采用德國GKSS研究所的高分子復合膜，具有耐有機溶劑、耐高壓、分離性能高等優點，乙烯單體回收率高達90%以上，采用甲烷致穩時，可節約近30%的甲烷。該回收系統還可采用原系統提供的壓力作為膜回收系統的推動力，不需額外增加動力源，而且該系統以原裝置排放氣為原料氣，富集乙烯氣返回原裝置常壓體系，尾氣排入原放空系統，對原裝置無影響，同時還具有占地面積小、操作簡單、維護保養容易等特點。

天津石化乙烯廠將膜法回收系統成功應用于環氧乙烷／乙二醇的生產過程中，并應用國外最新技術，實現了系統的國產化，乙烯單體回收率可達85%以上。據估算，該系統每年可回收乙烯300 t左右。天津石化乙烯廠在生產環氧乙烷和乙二醇的過程中，在排放惰性氣體的同時常伴有部分未反應的原料乙烯也被排放。為最大限度回收乙烯氣體，該廠與大連歐科膜技術工程有限公司合作，該裝置于2004年5月開車成功并打通全流程。該系統采用了德國的高分子復合膜，具有耐有機溶劑、耐高壓、分離性能高等優點，乙烯單體回收率可達85%以上。該回收系統還可采用原系統提供的壓力作為膜回收系統的動力，不需額外增加動力源，富集乙烯氣返回原裝置常壓體系，尾氣排入原放空系統，對原裝置均無影響，同時還具有占地面積小、操作簡單、維護保養容易等特點。

（d）氯甲烷有機蒸氣膜法回收

中科院大連化物所承擔的5萬t/a有機硅尾氣中氯甲烷有機蒸氣膜法回收項目，在中石油吉林分公司通過驗收。這是目前國內第一套膜分離與低溫蒸餾相結合的集成分離系統，是繼2003年中科院大連化物所有機蒸氣膜法分離在1.2萬t/a有機硅裝置上獲得工業試驗成功后首次在工業生產上應用。

膜法有機蒸氣分離作為低污染、低能耗的分離技術，能夠滿足現代工業尤其是石油化工可持續發展對分離技術的要求。5萬t/a有機硅尾氣中氯甲烷有機蒸氣膜法回收項目處理量為1 200 Nm3/h，要求氯甲烷回收率＞90%。為達到這一要求，中科院大連化物所成功開發出低溫蒸餾加膜分離技術的集成計算軟件，解決了工藝計算、流程設計和系統循環中非可凝性氣體累積等多項技術難題，并與天邦膜技術國家工程研究中心有限責任公司合作，在中石油吉林分公司配合下，使裝置一次開車成功。使用結果表明，這套裝置運行穩定，各項指標均達到設計要求，氯甲烷回收率高，效益明顯。這一項目的成功開發將拓展氣體膜分離技術的應用領域。

大型空分設備：

2009年8月1日，國內首套六萬等級化工型內壓縮流程空分裝置——內蒙古大唐國際58 000 Nm3/h(氧)空分裝置一次開車成功。這是杭氧集團繼2008年兩套六萬等級外壓縮流程空分設備成功開車后，杭氧第三套成功投運的六萬等級空分裝置。大唐國際58 000Nm3/h(氧)內壓縮空分裝置是由杭氧自行研發、自主設計制造的，采用了多項國際先進的內壓縮空分流程技術。它的成功運行是我國空分歷史上的又一個里程碑，標志著杭氧已全面掌握了六萬等級大型空分裝置的設計、制造和成套技術，使我國的大型空分裝置的國產化又跨上了一個新的臺階，并取得了重大突破性進展。大唐國際58 000 Nm3/h(氧)內壓縮空分裝置，是大唐國際發電集團公司在多倫興建的大型煤化工項目——多倫年產46萬t煤基烯烴項目配套的空分裝置。該項目共設置三套58 000Nm3/h(氧)空分裝置，生產氧氣、氮氣，同時副產液氮和液氧。該空分裝置成功生產出合格氧氣、氮氣產品，各項指標均滿足要求（氧氣純度99.9%，氮氣純度達到99.998 6%），并于2009年8月1日達產，各項技術性能指標均達到或超過設計值。目前，杭氧 “六萬”等級空氣分離設備優良的性能指標和優越的性價比，得到用戶的廣泛好評并被市場所認可。截止到2009年7月底，寶鋼、伊朗卡維、大唐國際、神華集團、盈德氣體等多家著名大型公司已向杭氧訂購了 “六萬”等級空氣分離設備13套。寶鋼集團、山東日照、大唐國際 “六萬”等級空分裝置均已成功出氧；包頭神華的4套 “六萬”等級空分裝置已交貨，在2009年底進入調試，這些大型六萬等級空氣分離設備的實施，顯示出杭氧在特大型空氣分離設備領域，已完全具備了參與國際競爭的能力和實力。

7 結晶器、干燥裝置

國產首臺52萬t/a PTA裝置雙相不銹鋼CTA第三結晶器在南京化學工業有限公司化工機械廠制造成功。這一成果對加快PTA裝置關鍵設備國產化，降低工程投資具有十分重要的意義。雙相不銹鋼CTA第三結晶器是PTA裝置關鍵設備。由于雙相不銹鋼材料性能特殊，目前僅有國外兩家企業能夠制造這種設備。南化化機廠攻克雙相不銹鋼大直徑封頭固溶處理、筒體下料、成型和焊接等一系列技術難關，順利完成制造任務。據專家檢測，這臺雙相不銹鋼CTA第三結晶器各項指標符合設計和標準規范要求，主要質量指標已達到國外同類產品水平，造價僅為進口設備的一半。

我國在百萬噸PTA（精對苯二甲酸）成套裝置制備方面再創佳績。2010年8月11日，繼PTA大型蒸汽管回轉干燥裝置出口比利時和簽約浙江逸盛PTA回轉干燥裝置之后，天華化工機械及自動化研究設計院又與翔鷺石化有限公司簽訂了兩套100萬t/a PTA回轉干燥機成套裝置項目，合同金額高達1.588億元。這套裝置創下三項世界之最：規模最大、單線產能最大和制造難度最大。翔鷺石化有限公司系國家批準成立的外資大型石化企業，規劃建設煉油1 500萬t/a，乙烯200萬t/a，擁有世界最大的PTA單線產能，目前正在建設的項目為200萬t/a PTA與80萬t/a PX兩個世界級產品制造基地。天華院此次與翔鷺石化有限公司簽訂的100萬t PTA成套系統裝置項目位于福建省漳州市漳浦縣古雷半島，屬于翔鷺石化二期擴建工程項目，與騰龍芳烴 （漳州）有限公司的80萬t/a PX（對二甲苯）項目公用工程實行一體化配置，建成后其PTA產能將達到440萬t/a。該項目已被列入國家 《石化產業調整和振興規劃》。蒸汽管回轉干燥機作為PTA成套裝置中的重要組成部分，對制造工藝和技術含量的要求極高。天華院作為我國石化裝備的主要研發設計及制造機構之一，在石化裝備重大技術研發方面取得了一系列重大研究成果。大型蒸汽管回轉干燥機就是其中代表之一。經過多年的創新、實踐和改進，該院已掌握了蒸汽管回轉干燥機的工程放大技術，建立了傳熱系數及物料停留時間關聯模型和布管及排液模型，采用ANSYS軟件對關鍵部件結構進行了應力分析和優化，完成了腐蝕及選材的研究，擁有大型蒸汽管回轉干燥機的設計、加工成套技術和安裝調試經驗，并已取得3項蒸汽管回轉干燥機的專利。該項技術目前已在洛陽石化、烏石化、佳龍石化、儀征化纖、神華集團、寶鋼、太鋼、攀鋼等國內知名公司的PTA、煤調濕、褐煤調制生產裝置中推廣應用。

8 專用機械

石化裝置中使用的離心機主要有立式和臥式螺旋卸料沉降式離心機。我國研制的臥式LWF1000－N型和LWF1050－N型離心機已分別用于7～10萬t/a高密度聚乙烯裝置懸浮液分離，研制的LW 1200×1980型離心機用于22.5萬t/a PTA漿液脫水，離心機轉鼓鼓直徑達到1 200mm。

煙氣輪機是催化裂化裝置中重要的能量回收設備，20世紀70年代，我國研制完成了首臺催化裂化裝置YL3000型煙氣輪機；1982年，我國又研制出雙級煙氣輪機，使煙機效率由74%提高到82%以上；1987年，我國研制出YLⅡ6000型大功率雙級煙氣輪機。目前，我國已生產YL型單、雙級煙氣輪機70余臺，其輸出功率范圍為2 000～19 200 kW，生產煙氣輪機總臺數在世界排名第二，其中生產雙級煙氣輪機總臺數名列首位。我國研制的煙氣輪機使用壽命、振動值等性能指標與國外機組相當。目前，我國開發的YL33000A和YL35000A煙氣輪機，已應用于300～350萬t/a重油催化裂化裝置，該煙氣輪機是國內功率最大的煙氣輪機，標志著我國煙氣輪機生產已達到國際先進水平，能夠滿足現代催化裂化裝置生產的需要，設計和制造水平與國外相當。

由中石化集團工程建設公司、中石油集團蘭州煉油化工機械廠聯合研制開發的33 000 kW大型煙氣輪機，在蘭州石化公司300萬t/a重油催化裂化裝置一次投運成功，并通過鑒定驗收。煙氣輪機是石化催化裂化裝置中的關鍵節能設備，其功率超過20 000 kW的大型煙氣輪機的研制生產在國內一直是空白。世界上達到33 000 kW級的煙氣輪機僅有3臺，都由美國制造。由中石化集團工程建設公司、中石油集團蘭州煉油化工機械廠聯合研制開發的33 000 kW大型煙氣輪機的投運，表明我國在煙氣輪機領域所掌握的技術、工藝設計及材料等方面已達到世界先進水平。該項目共形成核心技術16項， “特大功率煙機的設計方法”和 “特大功率煙機的制造試驗方法”正在申請專利。

我國20萬t/a HDPE蒸汽管回轉干燥機及40萬t/a PTA裝置蒸汽管回轉干燥機已實現國產化。目前蒸汽管回轉干燥機已形成筒體直徑為1 800～3 200mm的系列化產品。

2009年5月末，代表我國煙氣輪機設計制造最高水平的YL19000A型煙氣輪機，在蘭州石化公司機械廠完成了熱態試驗，各項指標均達到設計要求，現已交付廣西石化公司使用。據了解，煙氣輪機是煉油廠催化裂化裝置能量回收的關鍵設備，是以催化裂化裝置再生器燒焦時產生的高溫煙氣為介質膨脹做功，或驅動主風機，或帶動發電機發電。蘭州石化公司機械廠設計制造的這臺煙氣輪機，各項技術指標代表了我國煙氣輪機設計制造的最高水平，是目前供國內低海拔地區使用的功率最大的煙氣輪機，也是我國煙氣流量最大的煙氣輪機。

沈陽鼓風機集團自主研制的北京燕山膨脹機（GZ1）和揚子石化膨脹機模型級 （KY71）經過性能測試，證明各項技術指標達到國際標準，結束了我國PTA膨脹機依靠進口的歷史，為我國自主PTA成套技術百萬噸級裝置國產化奠定了重要的基礎。沈鼓集團跟蹤世界先進技術，從設計氣動模型到采用世界先進的CFD（計算流體動力學）手段，從試驗裝置設計到模型級葉輪的加工制造等，獲取了大量試驗數據，積累了膨脹機設計、工藝、加工制造和性能試驗經驗，并通過GZ1驗證了技術的先進性和可靠性，使PTA機組國產化堅冰終于被打破。據悉，這一技術的實施可大大降低PTA老裝置的物耗及能耗，提升裝置的技術含量，節約研制經費800萬元。

2009年以來，沈鼓集團已先后簽下揚子和江蘇海倫PTA項目，標志著中國石化已經擁有具有自主知識產權的PTA成套技術。據了解，2000年初，PTA國產化成套技術開發項目被列為國家科技攻關項目。沈鼓集團承擔PTA的空氣壓縮機組國產化項目，其中的瓶頸就是尾氣膨脹機設計制造技術。由于國外廠商憑借在該技術上的壟斷地位，實行嚴格的技術封鎖，使機組成套價格高達數億元以上。因此，沈鼓PTA工藝壓縮機組的研發受到了國家和行業的極大關注。

我國石化行業百萬噸乙烯工程關鍵設備國產化的最后一個 “堡壘”——大型擠壓造粒機組國產化在大連橡膠塑料機械股份有限公司被攻克，并通過了驗收。至此，我國百萬噸乙烯工程的三大動力設備全部實現國產化，大型乙烯裝備制造能力達到國際先進水平。這臺20萬t/a聚丙烯大型擠壓造粒機組的價格及生產周期僅為進口同規格機組的一半左右，是我國實現百萬噸級大型乙烯成套設備和對二甲苯 （PX）、 對苯二甲酸 （PTA）、 聚酯成套設備的國產化標志性成果，同時，為下一步研制35萬噸級、45萬噸級等大型造粒機組打下了牢固基礎。大型擠壓造粒機是乙烯裝置下游工序的關鍵設備，是乙烯工程的三大動力設備 （氣體壓縮機、聚合反應器、大型擠壓造粒機組）中唯一沒有實現國產化的重要機組，長期以來一直依賴進口。目前國際上只有德國、日本的3家公司擁有設計、制造成套大型造粒機組的技術，并控制著技術與市場。在我國石化行業，一臺20萬噸級的擠壓造粒機進口價格已從2002年的600萬美元，上漲到了目前的1 300萬美元。交貨期從10～12個月延至18～24個月，嚴重影響了我國石化工程項目的投資控制和建設進度。作為國家 “十一五”重大技術裝備攻關項目，2007年1月，在國家發改委、機械聯合會、中石化的組織和協調下，確定了以燕山石化乙烯改造工程為依托，大連橡塑、北京化工大學和燕山石化等6家單位組建成國家層面上的產學研聯合攻關團隊，由大連橡塑公司擔綱國產化機組成套研制的重任，并于2008年7月在大連啟動研發工作。乙烯裝置是乙烯生產的龍頭，大型擠壓造粒機組是大型乙烯裝置后處理的關鍵設備，集機械、電氣、儀表于一體，自動化水平高，設計、制造難度大。大連橡塑憑借技術儲備，經過多年聯合攻關，使關鍵部件全部實現國產化。該機組將落戶燕山石化公司。

(續完)

The Outstanding Undependent Progress for Petrochem ical Equipment Industry：Ⅱ

Qian Bozhang

TQ 05

2010-09-20）

*錢伯章，男，1939年10月生，教授級高級工程師。上海市，200127。