石化專(zhuān)用設備和通用設備裝備技術(shù)發(fā)展趨勢

洛陽(yáng)興罡石化設備有限公司

先進(jìn)的石化生產(chǎn)工藝過(guò)程要靠先進(jìn)的石化裝備來(lái)實(shí)現。因此，石化生產(chǎn)技術(shù)開(kāi)發(fā)要與裝備技術(shù)開(kāi)發(fā)并重。本文對幾種典型的石化專(zhuān)用和通用設備的技術(shù)現狀及趨勢進(jìn)行了介紹。   
    我國化工裝備經(jīng)過(guò)20多年的努力，取得重大技術(shù)研制成果。其中的催化裂化、加氫精制、聚乙烯等主要生產(chǎn)裝置所需的關(guān)鍵裝備，已達到了國際先進(jìn)水平。減少了我國對化工裝備進(jìn)口的依賴(lài)度，降低了建設投資和生產(chǎn)成本，對促進(jìn)石化工業(yè)發(fā)展起到重要的作用,同國外相比，我國化工裝備還有不少差距，主要是化工生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步與設備技術(shù)開(kāi)發(fā)脫節，重大設備的軟件技術(shù)開(kāi)發(fā)差距較大：設備技術(shù)開(kāi)發(fā)跟不上工藝技術(shù)發(fā)展的速度，重工藝、輕設備的現象存在；基本上停留在模仿開(kāi)發(fā)的地步，開(kāi)發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的專(zhuān)有技術(shù)的能力弱；設備開(kāi)發(fā)還不能做到專(zhuān)業(yè)化、系列化；設備設計和制造水平、設備質(zhì)量和可靠性還有待進(jìn)一步提高。隨著(zhù)化工工藝的進(jìn)步和發(fā)展，對化工裝備提出了更高要求。必須加大裝備的開(kāi)發(fā)力度，掌握裝備的核心技術(shù)，形成一批具有自主知識產(chǎn)權的裝備，做到性能先進(jìn)、質(zhì)量可靠、高效節能、經(jīng)濟安全，滿(mǎn)足化學(xué)工業(yè)的發(fā)展需求。 
     
    一．石化專(zhuān)用設備  
    石化專(zhuān)用設備主要包括反應設備、塔器、換熱設備、工業(yè)爐、儲運設備和專(zhuān)用機械等。 
     
    反應設備 
    反應器：是進(jìn)行化學(xué)反應過(guò)程的“心臟”設備。其發(fā)展趨勢各不相同，國際上向著(zhù)由經(jīng)驗放大走向數學(xué)模擬放大，實(shí)現大型化、高效化、結構簡(jiǎn)單化、操作自動(dòng)化，研究方法趨向綜合化方向發(fā)展。 
     
    催化裂化反應器：國內的制造技術(shù)基本上達到了國際先進(jìn)水平，廣泛應用于各個(gè)煉油廠(chǎng)。 
     
    加氫反應器：國外著(zhù)名的制造商有日本制鋼所和神戶(hù)制鋼所等。國內正在為煤化工研制的鍛焊加氫反應器外徑5500mm，壁厚340mm，重量2040噸，是世界上*重的加氫反應器，其差距是我國創(chuàng )新能力差。 
     
    連續重整四重疊反應器：美國UOP專(zhuān)利技術(shù)使得該反應器具有反應效率高、節省能源、占地面積小、節省投資等優(yōu)點(diǎn)。國內已經(jīng)掌握了其設計制造技術(shù)，內件安裝指標完全達到UOP技術(shù)提出的要求。 
     
    大化肥氨合成塔：國際上具有代表性的有凱洛格臥式合成塔、托普索立式合成塔、伍德立式合成塔以及布朗三臺絕熱式軸向合成塔。國內在消化吸收的基礎上，在20萬(wàn)噸／年合成氨裝置建設中首次設計制造采用單層鍛造、直徑為2．4米的厚壁外筒和雙錐密封的氨合成塔，還沒(méi)完全掌握其設計軟件，也沒(méi)有設計制造30萬(wàn)噸／年氨合成塔的經(jīng)驗。 
     
    聚丙烯環(huán)管反應器：著(zhù)名制造商為海蒙特公司，反應器的設計技術(shù)及軟件逐漸成熟。20萬(wàn)噸／年聚丙烯環(huán)管反應器在國內已研制成功，并在上海石化得到推廣應用。已掌握了環(huán)管反應器結構設計，建立了組合應力計算數學(xué)模型，解決了環(huán)管反應器工程放大技術(shù)問(wèn)題，技術(shù)水平與國外相當。 

    高壓聚乙烯裝置超高壓管式反應器：國外掌握技術(shù)的有日本、德國、美國和荷蘭等公司：國內通過(guò)消化吸收研制成功了3萬(wàn)噸／年和20萬(wàn)噸／年超高壓管式反應器和冷卻器。與國外相比，表現在工藝軟件開(kāi)發(fā)和設計技術(shù)存在較大差距。國內只有采用深孔鉆的方法，材料利用率低。此外，尚無(wú)專(zhuān)用標準以及訂貨技術(shù)條件。 
     
    大型聚合釜：國外帶攪拌器反應釜技術(shù)比較成熟，可以根據不同物料和參數系列開(kāi)發(fā)各種攪拌器結構形式。國內研制成功的*大聚合釜為7萬(wàn)噸／年高密度聚乙烯裝置90m3聚合釜。10萬(wàn)噸／年聚酯反應器，已建立了酯化和縮聚各個(gè)過(guò)程的反應速率模型和過(guò)程模型。提出了工藝技術(shù)軟件以及各反應器結構、傳熱要求，為儀征化纖研制的酯化反應器和縮聚反應器，已投入生產(chǎn)。與國外差距主要是攪拌器種類(lèi)少、選型能力弱。 
     
    換熱設備 
    換熱器是石化生產(chǎn)中重要的設備，幾乎所有的工藝過(guò)程都有加熱、冷卻或冷凝過(guò)程，因此也是重要的節能設備。隨著(zhù)工業(yè)裝置的大型化及高效化，國外換熱器也趨于大型化，并向低溫差、低壓力損失方向發(fā)展。 
     
    鈑翅式換熱器(冷箱)：冷箱主要應用于乙烯裂解、空氣分離、天然氣液化中，關(guān)鍵技術(shù)是設計技術(shù)和制造技術(shù)，美國s－W公司和德國林德公司等技術(shù)比較先進(jìn)成熟。杭州制氧機廠(chǎng)引進(jìn)美國的關(guān)鍵加工設備-大型真空釬焊爐，使冷箱的設計水平、制造能力趨近和達到了國際先進(jìn)水平，在燕山、揚子、上海等乙烯改造中得到應用。國外已有9.0 MPa冷箱產(chǎn)品，國內尚不掌握高壓冷箱的設計和制造技術(shù)。在分凝分餾技術(shù)方面差距較大。 
     
    板殼式換熱器：僅有法國Packinox公司一家可以生產(chǎn)用于催化重整與加氫裝置，*大換熱面積達8000m2。國內開(kāi)發(fā)的的*大傳熱面積為3000m2，主要差距是研制的單片面積相同，但換熱面積較小。 
     
    廢熱鍋爐：它是重要的節能設備，常用在乙烯裂解和合成氨裝置中德國Borsig公司、美國Kellogg公司技術(shù)比較先進(jìn)。國內重點(diǎn)進(jìn)行了浮頭式廢熱鍋爐綜合技術(shù)開(kāi)發(fā)，同時(shí)還開(kāi)展了其他形式轉化氣關(guān)鍵技術(shù)的試驗研究，開(kāi)發(fā)出了整體設計、薄管板應力有限元計算及分析、火管廢熱鍋爐內循環(huán)數值計算及分析等大型程序，研制的蒂1臺浮頭式廢熱鍋爐用于四川化工總廠(chǎng)20萬(wàn)噸／年合成氨裝置，但尚未制造過(guò)30萬(wàn)噸／年轉化氣廢熱鍋爐。 
     
    工業(yè)爐      
    根據石化生產(chǎn)中用途不同可分為加熱爐、裂解爐、轉化爐等。      
    乙烯裂解爐：擁有該技術(shù)的公司主要有ABB、KBR、S&W、KTI和Linde等，工藝技術(shù)向著(zhù)高溫、短停留時(shí)間和低烴分壓的方向發(fā)展，以進(jìn)一步提高選擇性、降低投資等。從總體水平來(lái)看，我國裂解技術(shù)仍與世界水平有較大的差距，主要表現在裝置規模小，原料消耗、能耗、生產(chǎn)成本高，裝置運行周期短，控制水平低，技術(shù)重復引進(jìn)，開(kāi)發(fā)、創(chuàng )新步伐緩慢。石油化工設備

    轉化爐和汽化爐：國外開(kāi)發(fā)大型工業(yè)化裝置的主要有關(guān)國凱洛格公司、英國帝國化學(xué)工程公司、丹麥托普索公司等。國內設計制造的20萬(wàn)噸／年以天然氣為原料制合成氨裝置中的轉化爐，其中高溫爐管、對流段高頻焊翅片管首次由國內研制成功，但至今沒(méi)有一套國產(chǎn)的30萬(wàn)噸／年轉化爐用于工業(yè)裝置。汽化爐國內還不能自行設計，水煤漿噴嘴多數依賴(lài)進(jìn)口。 
     
    塔器 
    塔器在石化工藝過(guò)程中的作用主要是分餾、吸收、汽提、萃取、洗滌、回收、再生、脫水及氣體凈化和冷卻等。常用的有板式塔和填料塔，國外塔器主要是在塔盤(pán)和填料技術(shù)上不斷改進(jìn)。我國近20年開(kāi)發(fā)了許多性能優(yōu)良的板式塔和填料塔，已在石化、煉油裝置中得到了廣泛應用，性能處于國際先進(jìn)水平。其中具有代表性的主要有適宜于處理高液體通量的DT塔盤(pán)、適宜于處理高氣體通量的旋流塔盤(pán)、具有高操作彈性及高效率的立體傳質(zhì)塔盤(pán)以及篩板一填料復合塔等。為洛陽(yáng)和大慶500萬(wàn)噸／年的潤滑油型煉油廠(chǎng)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~p8400mm，由國內研制的‘p10000mm大型精餾塔即將投入使用。 
     
    專(zhuān)用機械 
    石化生產(chǎn)常用的專(zhuān)用機械主要包括過(guò)濾機、離心機、煙氣輪機、干燥機和擠壓造粒機等。 
     
    過(guò)濾機：主要用于煉油廠(chǎng)進(jìn)行油蠟分離的酮苯脫蠟轉鼓真空過(guò)濾機和PTA裝置真空轉鼓過(guò)濾機。目前，轉鼓真空過(guò)濾機國外正朝著(zhù)大規格、高速率、高精度、全自動(dòng)方向發(fā)展。國內是從意大利EIMCO公司引進(jìn)的設計、制造技術(shù)，經(jīng)消化吸收和改進(jìn)，形成了一整套加工、組對、焊接工藝決竅。相比之下，主要差距是對市場(chǎng)發(fā)展、產(chǎn)品需求認識不夠，創(chuàng )新能力低，對引進(jìn)技術(shù)精髓消化較差。 
     
    離心機：主要有立式和臥式螺旋卸料沉降式離心機。國外離心機技術(shù)發(fā)展較快，而且實(shí)現了專(zhuān)業(yè)化和系列化。

    國內研制的El、式LWFl000一N型和LWFl050一N型離心機已分別用于7～10萬(wàn)噸／年高密度聚乙烯裝置的懸浮液的分離，研制的LWl200x1980型離心機用于22．5萬(wàn)噸／年PTA漿液的脫水，離心機轉鼓直徑達到φ1200mm。但立式離心機還處于初步模仿階段。與國外相比主要差距是在設計技術(shù)、產(chǎn)品大型化和系列化上。 
     
    煙氣輪機：是催化裂化裝置中重要的能量回收設備，德國GHH公司技術(shù)比較成熟。國內開(kāi)發(fā)的YL33000A和YL35000A煙氣輪機，已應用于300～350萬(wàn)噸／年重油催化裂化裝置，標志著(zhù)達到國際先進(jìn)水平， 
     
    干燥機：日本三井造船、月島機械及德國FAUVET?GIREL的制造直徑達φ4000mm以上。20萬(wàn)噸／年HDPE蒸汽管回轉干燥機及40萬(wàn)噸／年TA裝置蒸汽管回轉干燥機已實(shí)現了國產(chǎn)化。差距主要表現在設備大型化方面，在即將建設的40萬(wàn)噸／年～50萬(wàn)噸／年聚乙烯和聚丙烯裝置以及60萬(wàn)噸／年聚酯裝置的大型干燥機，國內有待開(kāi)發(fā)。 

    擠壓造粒機：該設備可以把聚合物經(jīng)過(guò)混煉、擠壓、造粒等過(guò)程制造出聚烯烴粒料，以方便運輸。國外只有德國WP公司、日本制鋼所等為數不多的公司擁有設計、制造大型混煉造粒機組成套技術(shù)的能力，其主流向著(zhù)雙螺桿混煉造粒機組方向發(fā)展。我國開(kāi)發(fā)速度較落后，目前開(kāi)發(fā)研制的多為中小機型，ABS萬(wàn)噸級混煉擠出機經(jīng)生產(chǎn)運行考核，主要技術(shù)指標已達到設計要求。目前大中型聚烯烴的生產(chǎn)裝置擠壓造粒機全部依靠進(jìn)口。