錢伯章
(上海擎督信息科技有限公司金秋能源石化工作室)
作為目前國內(nèi)同類在建項(xiàng)目中投資最低、進(jìn)度最快、設(shè)備國產(chǎn)化率 (大于75%)最高的年產(chǎn)百萬噸PTA(精對苯二甲酸)工程項(xiàng)目,重慶蓬威PTA項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了大型PTA項(xiàng)目設(shè)備國產(chǎn)化的目標(biāo)。重慶蓬威PTA項(xiàng)目的產(chǎn)能已調(diào)整為90萬t/a,加上設(shè)計(jì)余量,實(shí)際可達(dá)到100萬t/a。由于實(shí)現(xiàn)了工藝國產(chǎn)化和關(guān)鍵設(shè)備立足于國內(nèi)制造,大大降低了工程造價,工程總投資為26.44億元。尤其是其中的大型PTA裝置工藝空氣壓縮機(jī)組,是我國在進(jìn)口20多套以后首次實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。該空壓機(jī)組可以穩(wěn)定、可靠地滿足工藝要求,顯著地節(jié)約設(shè)備造價。重慶蓬威PTA項(xiàng)目中包括PTA裝置的核心設(shè)備及配套裝置,都是由陜西鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)公司、杭州汽輪機(jī)股份公司、錦西化工機(jī)械制造公司、江蘇南京寶色鈦業(yè)有限公司、成都翔云飛機(jī)附件廠、航天科技動力研究所等設(shè)計(jì)制造的。由中紡院設(shè)計(jì)、中國二重集團(tuán)制造的大型加氫精制反應(yīng)器,是國內(nèi)首臺 (套)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化的大型PTA精制反應(yīng)器。
沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)自主研制的北京燕山膨脹機(jī)(GZ1)和揚(yáng)子石化膨脹機(jī)模型級 (KY71)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn),結(jié)束了我國PTA膨脹機(jī)依靠進(jìn)口的歷史。沈鼓集團(tuán)跟蹤世界先進(jìn)技術(shù),從設(shè)計(jì)氣動模型到采用世界先進(jìn)的CFD(計(jì)算流體動力學(xué))手段,從試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)到模型級葉輪的加工制造等,通過GZ1驗(yàn)證了技術(shù)的先進(jìn)性和可靠性。2009年以來,沈鼓集團(tuán)已先后簽下?lián)P子和江蘇海倫PTA項(xiàng)目,這標(biāo)志著中國石化已經(jīng)擁有具有自主知識產(chǎn)權(quán)的PTA成套技術(shù)。
2010年8月,繼PTA大型蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥裝置出口比利時和簽約浙江逸盛PTA回轉(zhuǎn)干燥裝置之后,天華化工機(jī)械及自動化研究設(shè)計(jì)院又與翔鷺石化公司簽訂了兩套100萬t/a PTA回轉(zhuǎn)干燥機(jī)成套裝置項(xiàng)目,這套裝置創(chuàng)下三項(xiàng)世界之最:規(guī)模最大、單線產(chǎn)能最大和制造難度最大。該院已掌握了蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機(jī)的工程放大技術(shù),建立了傳熱系數(shù)及物料停留時間關(guān)聯(lián)模型和布管及排液模型,采用ANSYS軟件對關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了應(yīng)力分析和優(yōu)化。目前該項(xiàng)技術(shù)已在洛陽石化、烏石化、佳龍石化、儀征化纖、神華集團(tuán)、寶鋼、太鋼、攀鋼等國內(nèi)知名公司的PTA、煤調(diào)濕、褐煤調(diào)制生產(chǎn)裝置中推廣應(yīng)用。
百萬噸級大型PTA氧化反應(yīng)器于2010年10月在南京寶色股份公司研制成功,該公司承制的120萬t/a PTA氧化反應(yīng)器,是迄今為止采用國內(nèi)工藝包自主制造的規(guī)格最大、單臺產(chǎn)能最高的鈦鋼復(fù)合板PTA氧化反應(yīng)器。其直徑達(dá)7800 mm,長度40 m,總質(zhì)量420 t,容積達(dá)到1200 m3,是目前全球最大的鈦鋼復(fù)合承壓設(shè)備,也是制造工藝、焊接技術(shù)難度最大的此類設(shè)備。該設(shè)備造價僅為進(jìn)口設(shè)備的一半,使用該設(shè)備不僅能降低PTA裝置的建設(shè)成本,也可降低聚酯產(chǎn)品生產(chǎn)成本。
2011年5月17日,由中國石化集團(tuán)上海工程有限公司承擔(dān)的 “節(jié)能型PTA氧化反應(yīng)冷凝器工程技術(shù)開發(fā)及工業(yè)應(yīng)用”項(xiàng)目通過了中國石化組織的技術(shù)鑒定。該項(xiàng)目已獲得國家實(shí)用新型專利,整體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平。該項(xiàng)目開發(fā)了40萬t/a PTA裝置氧化單元新結(jié)構(gòu)的冷凝器,建立了氧化冷凝器的工藝計(jì)算模型,其換熱管采用鈦材內(nèi)波外螺紋管,換熱效率高。項(xiàng)目組還提出了換熱管束防振結(jié)構(gòu),優(yōu)化了鈦襯里結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了分區(qū)檢漏,編制了設(shè)備制造檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)程,形成了完整的節(jié)能型氧化反應(yīng)冷凝器的工程設(shè)計(jì)及制造技術(shù)。2010年10月,該項(xiàng)目成果在上海石化40萬t/a PTA裝置上進(jìn)行了工業(yè)應(yīng)用,冷凝器運(yùn)行平穩(wěn),換熱效率高,設(shè)備造價比國外產(chǎn)品節(jié)省50%以上。
2011年6月22日,中航黎明錦西化工機(jī)械(集團(tuán))有限責(zé)任公司和中國紡織工業(yè)設(shè)計(jì)院等聯(lián)合自主研發(fā)、設(shè)計(jì)制造的2臺國產(chǎn)百萬噸級PTA(精對苯二甲酸)/CTA(粗對苯二甲酸)蒸汽回轉(zhuǎn)干燥機(jī),通過了由中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會組織的國產(chǎn)化首臺 (套)重大裝備科技成果專家鑒定。百萬噸級PTA/CTA裝置是我國 “十一五”規(guī)劃重大技術(shù)裝備16個重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目之一,其關(guān)鍵設(shè)備干燥機(jī)的研制成功,對實(shí)現(xiàn)大型PTA/CTA成套設(shè)備國產(chǎn)化具有重要意義。這2臺百萬噸級PTA/CTA裝置干燥機(jī)產(chǎn)能最大分別為136 t/h和138 t/h,規(guī)格分別為直徑4.2 m、長32 m和直徑3.8 m、長27.5 m,質(zhì)量分別達(dá) 390 t和285 t,均為國內(nèi)最大。2009年11月,錦西化機(jī)研制的2臺百萬噸級PTA/CTA干燥機(jī)在重慶蓬威石化公司投用,在100%滿負(fù)荷的情況下裝置平穩(wěn)運(yùn)行,出料質(zhì)量均達(dá)到了用戶的要求。國產(chǎn)大型干燥機(jī)填補(bǔ)了國內(nèi)空白,不但提高了我國石化裝備制造業(yè)的創(chuàng)新能力,還可為石化企業(yè)降低一半的干燥機(jī)設(shè)備采購費(fèi)用,縮短一半的采購周期。
2012年10月中旬,南京寶色股份公司制造的全球規(guī)格最大、單臺產(chǎn)能最高、制造工藝最難的石化生產(chǎn)設(shè)備——120萬t/a精對苯二甲酸 (PTA)氧化反應(yīng)器順利下線,并發(fā)往用戶。據(jù)介紹,PTA作為重要的基礎(chǔ)化工原料,主要用于聚酯纖維、薄膜、涂料及工程塑料等工業(yè)領(lǐng)域,在國內(nèi)外的應(yīng)用越來越廣泛。但由于國內(nèi)自主開發(fā)能力薄弱,我國生產(chǎn)PTA的工藝技術(shù)和設(shè)備一直依賴進(jìn)口,僅專利費(fèi)一項(xiàng),每生產(chǎn)1 t產(chǎn)品就要支付30美元,費(fèi)用極高。2011年2月7日,南京寶色股份公司曾制造出直徑6.8 m、總質(zhì)量305 t的國內(nèi)首臺百萬噸級PTA氧化反應(yīng)器,在PTA生產(chǎn)核心設(shè)備制作的關(guān)鍵技術(shù)上取得重大突破,填補(bǔ)了國內(nèi)空白,打破了國外對我國制造大型PTA關(guān)鍵設(shè)備的技術(shù)壟斷。南京寶色股份公司此次制造出的120萬t/a PTA氧化反應(yīng)器直徑7.8 m、長40 m、總質(zhì)量420 t、容積1200 m3,完全采用國內(nèi)工藝、國產(chǎn)化技術(shù)制造。制造過程中,該公司成功攻克了十多項(xiàng)技術(shù)難題,并刷新了自己保持的百萬噸級大型PTA氧化反應(yīng)器國產(chǎn)化的制造紀(jì)錄。
南京寶色股份公司2012年10月30日透露,全球規(guī)格最大、單臺產(chǎn)能最高、制造工藝最難的精對苯二甲酸生產(chǎn)設(shè)備——產(chǎn)能120萬t/a的PTA氧化反應(yīng)器在該公司研制成功并已發(fā)往用戶。該設(shè)備不僅性能質(zhì)量領(lǐng)先國際同類產(chǎn)品,且價格僅為其一半。這對大幅度降低我國PTA裝置的投資成本和產(chǎn)品成本、促進(jìn)我國聚酯工業(yè)和化纖工業(yè)健康發(fā)展具有戰(zhàn)略意義。該大型設(shè)備是經(jīng)國家發(fā)改委核準(zhǔn)的國產(chǎn)化示范工程,也是我國石化裝備產(chǎn)業(yè)旗艦型項(xiàng)目。其設(shè)計(jì)采用國內(nèi)工藝包,完全以國產(chǎn)化技術(shù)制造。設(shè)備直徑7.8 m,長40 m,總質(zhì)量420 t,容積1200 m3,是目前全球最大的也是制造工藝、焊接技術(shù)難度最大的鈦鋼復(fù)合承壓設(shè)備。該設(shè)備的成功研制,打破了國外對我國大型PTA裝置關(guān)鍵設(shè)備的技術(shù)壁壘,標(biāo)志著大型化工設(shè)備國產(chǎn)化躍上新臺階。據(jù)介紹,由于國內(nèi)自主開發(fā)能力薄弱,我國生產(chǎn)PTA的工藝技術(shù)和設(shè)備一直依賴進(jìn)口,費(fèi)用高昂,僅專利費(fèi)一項(xiàng),每生產(chǎn)1 t產(chǎn)品就要支付30美元。為此,國務(wù)院于2006年6月發(fā)布 《關(guān)于加快振興裝備制造業(yè)的若干意見》,將百萬噸級大型乙烯成套設(shè)備和PTA成套設(shè)備等列為國產(chǎn)化攻關(guān)的重點(diǎn)。2009年11月,重慶蓬威石化公司的60萬t/a PTA項(xiàng)目一次投料開車成功,宣告我國PTA技術(shù)裝備國產(chǎn)化的任務(wù)初步完成,南京寶色股份公司為該項(xiàng)目研制了氧化反應(yīng)器。目前,我國新建的PTA裝置產(chǎn)能普遍在100萬t/a以上,隨著裝置生產(chǎn)能力的擴(kuò)大,PTA設(shè)備也日趨大型化。這次120萬t/a PTA氧化反應(yīng)器研制過程中,該公司成功攻克了十多項(xiàng)技術(shù)難題,并刷新了自己保持的百萬噸級大型PTA氧化反應(yīng)器國產(chǎn)化的制造紀(jì)錄。
2012年12月10日,由上海工程公司聯(lián)合上海石化、天華化工機(jī)械及自動化研究設(shè)計(jì)院共同承擔(dān)的中國石化科技開發(fā)項(xiàng)目 “PTA新型壓力過濾技術(shù)的開發(fā)與工業(yè)應(yīng)用”,通過了中國石化科技開發(fā)部組織的專家技術(shù)審查。專家一致認(rèn)為,該項(xiàng)目提供的技術(shù)資料齊全,數(shù)據(jù)可信,完成了中國石化科技開發(fā)合同規(guī)定的開發(fā)和研制任務(wù);在PTA連續(xù)多室加壓過濾的實(shí)驗(yàn)研究和PTA壓力過濾系統(tǒng)工藝流程研究基礎(chǔ)上,重點(diǎn)對中心控制接頭、卸料機(jī)構(gòu)、密封結(jié)構(gòu)、單元室劃分、過濾座形式等進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng)新,并采用軸承整體定位密封和整體加工技術(shù)以及新型隔離密封材料,開發(fā)出滿足PTA固液分離要求的過濾-洗滌-預(yù)干燥一體化壓力過濾機(jī)成套裝備。該成套設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊,具有創(chuàng)新性,已申請6件國內(nèi)專利。開發(fā)的壓力過濾機(jī)成套裝備在上海石化40萬t/a PTA裝置上進(jìn)行了工業(yè)化應(yīng)用試驗(yàn)。結(jié)果表明:裝置運(yùn)行穩(wěn)定,生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。與原流程相比,該裝置減少了設(shè)備臺數(shù),縮短了工藝流程,節(jié)省了投資,降低了裝置能耗,促進(jìn)了PTA技術(shù)發(fā)展,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和推廣應(yīng)用前景,總體達(dá)到國際先進(jìn)水平。
由上海工程公司聯(lián)合上海石化、天華化工機(jī)械及自動化研究設(shè)計(jì)院共同完成的PTA新型壓力過濾技術(shù)開發(fā)與工業(yè)應(yīng)用項(xiàng)目,2012年12月通過中國石化組織的技術(shù)審查。該項(xiàng)目開發(fā)的成套裝備已在上海石化40萬t/a PTA裝置上進(jìn)行了工業(yè)化應(yīng)用試驗(yàn)。該項(xiàng)目在PTA連續(xù)多室加壓過濾的實(shí)驗(yàn)研究和PTA壓力過濾系統(tǒng)工藝流程研究基礎(chǔ)上,重點(diǎn)對中心控制接頭、卸料機(jī)構(gòu)、密封結(jié)構(gòu)、單元室劃分、過濾座形式等進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng)新,并采用軸承整體定位密封和整體加工技術(shù),以及新型隔離密封材料,開發(fā)出滿足PTA固液分離要求的過濾-洗滌-預(yù)干燥一體化壓力過濾機(jī)成套裝備。