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2005年我國(guó)乙烯生產(chǎn)能力為900萬噸/年，據(jù)有關(guān)部門預(yù)測(cè)，2010年我國(guó)乙烯需求量將達(dá)到2500萬～2600萬噸，生產(chǎn)能力將達(dá)到1400萬噸/年，只能滿足國(guó)內(nèi)需求的55%。2020年我國(guó)乙烯需求量將達(dá)到3700萬～4100萬噸，生產(chǎn)能力將達(dá)到2300萬噸/年，只能滿足國(guó)內(nèi)需求的60%左右。據(jù)初步預(yù)測(cè)，到2010年我國(guó)需新增80萬～100萬噸級(jí)乙烯裝置7～8套，到2020年我國(guó)需新增80萬～100萬噸級(jí)乙烯裝置約9套。
據(jù)了解，目前已經(jīng)批準(zhǔn)建設(shè)的大型乙烯項(xiàng)目有：浙江鎮(zhèn)海石化100萬噸/年乙烯工程，總投資233億元，2009年建成；福建泉州80萬噸/年乙烯項(xiàng)目已經(jīng)開工建設(shè)，總投資266億元，2008年建成；天津石化100萬噸/年乙烯工程已經(jīng)批準(zhǔn)開工，總投資201億元，2008年建成；四川成都80萬噸/年乙烯項(xiàng)目已經(jīng)得到國(guó)家批準(zhǔn)，總投資210億元，2010年建成。蘭州60萬噸/年乙烯改造工程正在進(jìn)行，投資63億元，2006年建成。待批的乙烯項(xiàng)目有：廣州石化80萬噸/年乙烯工程、撫順石化80萬噸/年乙烯工程、新疆獨(dú)山子石化100萬噸/年乙烯工程、武漢石化80萬噸/年乙烯工程等。
王廷俊介紹，建設(shè)一套百萬噸級(jí)大型乙烯成套裝置，總投資一般在200億元以上，按照歷史的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)算，設(shè)備費(fèi)用占總投資的30%，則每套大型乙烯項(xiàng)目的設(shè)備費(fèi)用將達(dá)到70億元左右。因此，預(yù)計(jì)"十一五"期間我國(guó)將約有560億元的乙烯設(shè)備市場(chǎng)需求，"十二五"期間將有630億元的設(shè)備市場(chǎng)。
國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀:六大關(guān)鍵設(shè)備待攻關(guān)
第一大設(shè)備：乙烯裂解爐
據(jù)王廷俊介紹，過去乙烯裂解爐是國(guó)外的專利設(shè)備，為了突破國(guó)外的技術(shù)封鎖，國(guó)內(nèi)對(duì)乙烯裂解爐進(jìn)行了不懈的攻關(guān)，先后設(shè)計(jì)制造了2萬噸/年、4萬噸/年、6萬噸/年CBL型爐和10萬噸/年SL型爐，并已經(jīng)應(yīng)用在老的乙烯裝置技術(shù)改造中。為了適應(yīng)百萬噸乙烯生產(chǎn)的需要，目前國(guó)內(nèi)科研設(shè)計(jì)單位正在和國(guó)外合作研制15萬～20萬噸/年大型乙烯裂解爐。
第二大設(shè)備：氣體壓縮機(jī)組
大型乙烯裝置中的氣體壓縮機(jī)較多，最重要的要屬乙烯"三機(jī)"，即裂解氣壓縮機(jī)、丙烯壓縮機(jī)、乙烯壓縮機(jī)（或三元制冷壓縮機(jī)）。它們是乙烯裂解裝置的"心臟"設(shè)備，技術(shù)要求復(fù)雜，價(jià)格昂貴，三機(jī)總費(fèi)用在2億元以上。目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有了研制80萬～100萬噸/年大型乙烯三機(jī)的技術(shù)基礎(chǔ)，但由于壓縮機(jī)的大型化，還需要在熱動(dòng)力學(xué)的真實(shí)氣體狀態(tài)方程及物性參數(shù)計(jì)算、軟件程序開發(fā)自動(dòng)控制系統(tǒng)等研發(fā)方面做更多的工作。
在乙烯成套裝置中，應(yīng)用比較多的還有聚乙烯和聚丙烯裝置中的往復(fù)式迷宮密封壓縮機(jī)。迷宮密封壓縮機(jī)技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)成熟，但在國(guó)內(nèi)研究開發(fā)只是近幾年的事情。無錫壓縮機(jī)廠研制的迷宮密封壓縮機(jī)，已應(yīng)用在10萬噸/年線性低密度聚乙烯裝置上。為了滿足百萬噸級(jí)大型乙烯設(shè)備的需要，要研制大型多列迷宮密封壓縮機(jī)。高壓聚乙烯裝置中的二次壓縮機(jī)，是目前國(guó)內(nèi)使用的排出壓力最高的超高壓往復(fù)壓縮機(jī)，國(guó)內(nèi)還不能自行設(shè)計(jì)制造。
第三大設(shè)備：乙烯冷箱
乙烯冷箱是板翅式換熱器組合。據(jù)了解，國(guó)內(nèi)杭州制氧機(jī)廠引進(jìn)美國(guó)SW公司設(shè)計(jì)技術(shù)和關(guān)鍵加工設(shè)備大型真空釬焊爐，使冷箱的設(shè)計(jì)水平、制造能力趨近和達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。從1992年開始生產(chǎn)單體備件至今，杭州制氧機(jī)廠設(shè)計(jì)、制造了大大小小乙烯冷箱9套，單體備件數(shù)十臺(tái)，結(jié)束了國(guó)內(nèi)乙烯冷箱完全依賴從國(guó)外進(jìn)口的歷史。目前，杭氧已為燕山石化、揚(yáng)子石化、上海石化、齊魯石化、茂名石化改造制造了大量乙烯冷箱。因此，國(guó)內(nèi)制造80萬～100萬噸/年大型乙烯冷箱已經(jīng)基本具備條件，下一步是要開發(fā)設(shè)計(jì)壓力為8MPa的乙烯冷箱，以滿足各種石化生產(chǎn)工藝的需要。
第四大設(shè)備：聚合反應(yīng)器
聚乙烯和聚丙烯裝置的關(guān)鍵設(shè)備是聚合反應(yīng)器，根據(jù)生產(chǎn)工藝不同其結(jié)構(gòu)也不同，基本上有釜式帶攪拌反應(yīng)器、塔式反應(yīng)器和管式反應(yīng)器三種。王廷俊介紹，由于反應(yīng)器和生產(chǎn)工藝密切相關(guān)，在國(guó)際上這類反應(yīng)器大部分是專利設(shè)備。目前國(guó)內(nèi)還不能設(shè)計(jì)塔式氣相反應(yīng)器，但國(guó)外設(shè)計(jì)、國(guó)內(nèi)制造的25萬噸級(jí)的聚乙烯氣相反應(yīng)器已經(jīng)應(yīng)用在上海和南京70萬噸/年乙烯改造項(xiàng)目中。
目前，國(guó)內(nèi)還沒有完全掌握設(shè)計(jì)高壓聚乙烯裝置的超高壓管式反應(yīng)器技術(shù)，但設(shè)備制造已經(jīng)有了經(jīng)驗(yàn)。國(guó)產(chǎn)的20萬噸/年超高壓聚乙烯管式反應(yīng)器已經(jīng)應(yīng)用在燕山石化公司，國(guó)產(chǎn)30萬噸/年聚丙烯環(huán)管反應(yīng)器已經(jīng)應(yīng)用在茂名石化。但大直徑管材國(guó)內(nèi)還不能生產(chǎn)，鋼管壁厚公差和橢圓度要求很高，國(guó)內(nèi)鋼管廠還難于達(dá)到。
第五大設(shè)備：擠壓造粒機(jī)
擠壓造粒機(jī)是聚乙烯和聚丙烯裝置的后處理設(shè)備中的重大設(shè)備。王廷俊介紹，目前國(guó)內(nèi)曾經(jīng)和國(guó)外合作制造過7萬噸級(jí)的擠壓造粒機(jī)，但還沒有業(yè)績(jī)。大型擠壓造粒機(jī)組要求生產(chǎn)能力達(dá)到50噸/時(shí)以上，相當(dāng)于30萬噸/年，其自行設(shè)計(jì)和制造難度很大，需要引進(jìn)技術(shù)或合作制造。目前，大型擠壓造粒機(jī)國(guó)際價(jià)格非常昂貴，單臺(tái)價(jià)格為500萬美元左右，"十一五"期間我國(guó)還將繼續(xù)引進(jìn)，但要及早啟動(dòng)攻關(guān)。
第六大設(shè)備：DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)
百萬噸級(jí)大型乙烯成套裝置的自動(dòng)化控制系統(tǒng)一般采用集散型控制系統(tǒng)（DCS），單個(gè)裝置控制回路達(dá)到300～1000個(gè)。石化企業(yè)生產(chǎn)裝置的DCS系統(tǒng)目前主要靠國(guó)外進(jìn)口，其中日本橫河公司產(chǎn)品占1/3，美國(guó)霍尼韋爾公司產(chǎn)品占1/3，其他為美國(guó)福克斯波羅公司、美國(guó)ABB公司、意大利貝利公司的產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)也曾努力進(jìn)行攻關(guān)，曾在控制回路少的石化生產(chǎn)裝置、輔助生產(chǎn)裝置上用過，但沒有進(jìn)一步研究和產(chǎn)業(yè)化，現(xiàn)在一直靠進(jìn)口。
國(guó)際前沿:設(shè)計(jì)制造技術(shù)日趨完善
目前國(guó)際上大型乙烯成套設(shè)備的設(shè)計(jì)生產(chǎn)技術(shù)日趨完善，主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面：
首先，乙烯裂解爐發(fā)展迅速。目前，國(guó)際上乙烯裂解爐的生產(chǎn)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到15萬～20萬噸/年，裂解爐技術(shù)在不斷革新、日趨完善，正朝著大型化、低投資、低原料消耗、低能耗、長(zhǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)周期、先進(jìn)控制技術(shù)以及仿真設(shè)計(jì)等方向發(fā)展。
其次，氣體壓縮機(jī)組的研發(fā)。國(guó)際上氣體壓縮機(jī)組的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)是開發(fā)處理能力更大，工作特性參數(shù)更高的壓縮機(jī)；理論研究將逐步微觀化、模型開發(fā)非線性化；設(shè)備整機(jī)效率達(dá)82%以上，連續(xù)無故障運(yùn)行3年。目前國(guó)外大型乙烯三機(jī)設(shè)計(jì)制造的主要廠家有：美國(guó)德萊塞蘭公司、德國(guó)西門子公司（收購德馬格－德拉瓦渦輪機(jī)公司）、德國(guó)格哈哈-博爾西格透平機(jī)械公司、日本三菱重工業(yè)株式會(huì)社、日本日立株式會(huì)社等。
第三，乙烯冷箱的發(fā)展。國(guó)際上乙烯冷箱技術(shù)不斷進(jìn)步，如復(fù)合制冷劑及分凝分餾技術(shù)的應(yīng)用對(duì)乙烯冷箱性能及技術(shù)參數(shù)有了更高的要求，分凝分餾技術(shù)是今后的發(fā)展方向。板翅式換熱器設(shè)計(jì)溫度最低可達(dá)-190℃，最高壓力可達(dá)到8.7Mpa。一套80萬噸/年乙烯裂解裝置，需要板翅式換熱器20臺(tái)左右，流道數(shù)量最多達(dá)到15股流，而且有相變的股流較多。
第四，擠壓造粒機(jī)的生產(chǎn)。目前，國(guó)際上只有德國(guó)WP公司、日本制鋼公司、日本神戶制鋼公司、美國(guó)法雷爾公司擁有大型擠壓造粒機(jī)組的設(shè)計(jì)、制造、安裝調(diào)試技術(shù)。
技術(shù)路線:完善自主創(chuàng)新政策支持體系
王廷俊指出，百萬噸級(jí)大型乙烯成套設(shè)備設(shè)計(jì)和制造的難度都是空前的，國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)和制造水平同國(guó)外相比還有不少差距，有些設(shè)備國(guó)內(nèi)目前還不能設(shè)計(jì)和制造。在我國(guó)乙烯工業(yè)建設(shè)新高潮到來之際，如果不抓住時(shí)機(jī)攻關(guān)，我國(guó)乙烯重大裝備將長(zhǎng)久受制于人。
我國(guó)已具備技術(shù)基礎(chǔ)
自上世紀(jì)80年代，國(guó)家已把30萬噸/年乙烯成套裝備列為研制的重點(diǎn)，組織國(guó)內(nèi)科研、設(shè)計(jì)、制造和用戶相結(jié)合，采取引進(jìn)設(shè)計(jì)和制造技術(shù)、技貿(mào)結(jié)合、合作設(shè)計(jì)、合作制造的方式進(jìn)行攻關(guān)，取得了豐碩的成果。按投資計(jì)算國(guó)產(chǎn)化率已達(dá)70%，對(duì)攻克百萬噸級(jí)大型乙烯成套設(shè)備奠定了基礎(chǔ)，也鍛煉了一批技術(shù)骨干隊(duì)伍。
實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新的方式
王廷俊認(rèn)為，當(dāng)今實(shí)現(xiàn)百萬噸級(jí)大型乙烯成套設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，首先仍然需要采取自主創(chuàng)新或消化吸收引進(jìn)技術(shù)再創(chuàng)新的方式，利用多年來的技術(shù)攻關(guān)成果，使大型乙烯設(shè)備國(guó)產(chǎn)化再上一個(gè)臺(tái)階。
其次是需要國(guó)家支持，要確定國(guó)產(chǎn)化依托工程，通過專家論證規(guī)定裝備國(guó)產(chǎn)化的比例，招標(biāo)確定重大裝備研制單位，對(duì)研制單位的技術(shù)改造、攻關(guān)經(jīng)費(fèi)、稅收給予優(yōu)惠政策。
第三是組織科研、設(shè)計(jì)、制造和使用單位聯(lián)合攻關(guān)，對(duì)做出重大貢獻(xiàn)的單位和個(gè)人要給予獎(jiǎng)勵(lì)。
第四是使用單位要做開明用戶，支持重大裝備國(guó)產(chǎn)化，配合制造企業(yè)的研制工作。同時(shí)，為了減少風(fēng)險(xiǎn)，國(guó)家要對(duì)使用單位在稅收、風(fēng)險(xiǎn)補(bǔ)償?shù)确矫娼o予優(yōu)惠政策。
第五是要規(guī)范石化裝備技術(shù)政策，減少石化重大裝備自主創(chuàng)新阻力。例如：開發(fā)的石化重大裝備要技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，石化重大裝備的引進(jìn)與研制要同步進(jìn)行，不同類型的重大設(shè)備要采取不同的政策，加快調(diào)整重大裝備招標(biāo)政策等。
研發(fā)趨勢(shì):向環(huán)保節(jié)能與大型化發(fā)展
王廷俊向記者介紹，大型乙烯裝備總的發(fā)展趨勢(shì)是：為了追求低投資、低成本、低消耗、提高項(xiàng)目競(jìng)爭(zhēng)能力，石化工藝技術(shù)不斷推陳出新，生產(chǎn)規(guī)模越來越大，從而促進(jìn)石化裝備發(fā)展日趨大型化。
據(jù)了解，國(guó)際乙烯裂解裝置單線生產(chǎn)能力已經(jīng)達(dá)到127萬噸/年，聚乙烯、聚丙烯裝置單線生產(chǎn)能力已達(dá)到50萬噸/年。石化裝置的大型化，有力地推動(dòng)了石化裝備設(shè)計(jì)制造等技術(shù)的發(fā)展以及高性能新材料的研發(fā)。
在石化工藝技術(shù)發(fā)展日新月異的今天，為了不斷適應(yīng)石化工藝技術(shù)對(duì)石化裝備的新要求，石化裝備研制與工藝技術(shù)設(shè)計(jì)結(jié)合日趨緊密，共同形成專有技術(shù)及專利技術(shù)，這已成為國(guó)外專利商的普遍做法和趨勢(shì)。同時(shí)，機(jī)電一體化是石化裝備工業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)，涉及機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等技術(shù)。
王廷俊指出，未來石化裝備將是集高性能、高原料利用率、低能耗、低污染、環(huán)境舒適和可回收性于一體的智能化體系。由于石化工業(yè)屬于資源、能源密集型產(chǎn)業(yè)，又是高污染產(chǎn)業(yè)，因此開發(fā)節(jié)能、環(huán)保型石化裝備，已成為世界石化裝備制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。由于大多數(shù)石化裝備處于高溫、高壓和有腐蝕的工況下運(yùn)行，新材料的應(yīng)用可以顯著提高材料的力學(xué)性能、減輕設(shè)備的重量、降低造價(jià)、方便運(yùn)輸。
我國(guó)石化重大裝備制造業(yè)雖然在改革開放以來有了重大進(jìn)步，但與國(guó)際同行業(yè)相比還有不少差距，主要體現(xiàn)在：自主創(chuàng)新能力弱、對(duì)外依存度高、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)、總體素質(zhì)不高等問題。
目前，百萬噸級(jí)大型乙烯成套設(shè)備技術(shù)代表世界石化裝備最高水平，它的國(guó)產(chǎn)化必將大大提高我國(guó)石化裝備制造業(yè)的創(chuàng)新能力，縮小我國(guó)石化裝備制造業(yè)同世界先進(jìn)水平的差距。
優(yōu)勢(shì)企業(yè):具備研制能力部分技術(shù)仍需借助外力
在乙烯重大設(shè)備研制中，北京石化工程公司已經(jīng)有多年乙烯裂解爐的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。他們對(duì)2萬噸/年、4萬噸/年、6萬噸/年到10萬噸/年各種規(guī)模和爐型進(jìn)行過不斷的消化和創(chuàng)新，目前又和國(guó)外合作，研制15萬～20萬噸/年乙烯裂解爐，他們完全可以承擔(dān)百萬噸級(jí)大型乙烯裂解爐的成套工作。
裂解爐中的輻射段爐管、對(duì)流段爐管、引風(fēng)機(jī)和燒嘴等設(shè)備，國(guó)內(nèi)企業(yè)也已經(jīng)有成熟的經(jīng)驗(yàn)。裂解爐中的廢熱鍋爐設(shè)計(jì)制造還有相當(dāng)難度，需要進(jìn)一步攻關(guān)。
百萬噸級(jí)大型乙烯中的氣體壓縮機(jī)，國(guó)內(nèi)沈陽鼓風(fēng)機(jī)廠、杭州汽輪機(jī)廠、沈陽氣體壓縮機(jī)廠、上海壓縮機(jī)廠、無錫壓縮機(jī)廠有多年的設(shè)計(jì)和制造經(jīng)驗(yàn)，可以承擔(dān)研制任務(wù)。
杭州制氧機(jī)廠有多年設(shè)計(jì)和制造大型乙烯冷箱的技術(shù)和制造經(jīng)驗(yàn)，可以承擔(dān)百萬噸級(jí)大型乙烯冷箱的制造任務(wù)，但還要努力攻克8MPa冷箱的難關(guān)。
百萬噸級(jí)大型乙烯成套裝置中的塔器和儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備，國(guó)內(nèi)的一重、二重、蘭州石油化工機(jī)器廠、大連金州重型機(jī)器廠、南化公司機(jī)械廠、上海鍋爐廠、上海石化機(jī)械制造公司等企業(yè)完全可以承擔(dān)。
百萬噸級(jí)大型乙烯成套設(shè)備中的化工泵，近20年來國(guó)內(nèi)開發(fā)了煉油和石化裝置的高溫高壓進(jìn)料泵、高速泵、低溫泵、屏蔽泵、化工流程泵，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。石化泵生產(chǎn)廠家主要有沈陽水泵廠、大連蘇爾壽泵廠、上海凱士比泵廠、天津耐酸泵廠、本溪水泵廠、長(zhǎng)沙工業(yè)泵廠、重慶水泵廠、浙江嘉利特泵廠等，除了特殊泵外，國(guó)內(nèi)大部分都可以生產(chǎn)。
對(duì)于擠壓造粒機(jī)組，國(guó)內(nèi)大連橡塑機(jī)械廠已經(jīng)攻關(guān)多年，與國(guó)外合作制造過7萬噸級(jí)擠壓造粒機(jī)中的零部件，但還沒有整體設(shè)計(jì)和制造的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，需要進(jìn)一步同國(guó)外合作或自主創(chuàng)新，掌握其核心技術(shù)。
典型企業(yè):沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)
沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)是國(guó)內(nèi)氣體壓縮機(jī)組方面的優(yōu)勢(shì)企業(yè)。從上世紀(jì)70年代開始，沈鼓引進(jìn)國(guó)外MCL、BCL、PCL三個(gè)離心壓縮機(jī)系列的全套設(shè)計(jì)制造專利技術(shù)，經(jīng)過20多年的消化吸收，已經(jīng)掌握了引進(jìn)技術(shù)的核心，并不斷開發(fā)創(chuàng)新。目前，沈鼓在壓縮機(jī)氣體動(dòng)力學(xué)、轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)、傳熱學(xué)等方面取得了重大突破，關(guān)鍵技術(shù)得到了及時(shí)更新，開發(fā)了許多煉油、化工、化纖、化肥生產(chǎn)中的大型氣體壓縮機(jī)組。
上世紀(jì)90年代后期，沈鼓開始對(duì)30萬噸/年乙烯裝置中的"三機(jī)"---裂解氣壓縮機(jī)、丙烯壓縮機(jī)、乙烯壓縮機(jī)（或三元制冷壓縮機(jī)）進(jìn)行開發(fā)，主要有：大慶48萬噸/年乙烯改造工程裂解氣壓縮機(jī)（相當(dāng)于24萬噸級(jí)），上海72萬噸/年乙烯改造工程裂解氣壓縮機(jī)（相當(dāng)于35萬噸級(jí)）。最近兩年，沈鼓研制了茂名100萬噸/年乙烯改造工程裂解氣壓縮機(jī)（相當(dāng)于60萬噸級(jí)）。另外，沈鼓研制的丙烯制冷壓縮機(jī)、乙烯（三元制冷）壓縮機(jī)已經(jīng)應(yīng)用到大慶、揚(yáng)子、燕山、上海和茂名乙烯改造工程中。 |
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