我國(guó)大型PTA設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化步伐加快

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(guó)內(nèi)同類在建項(xiàng)目中投資最低、進(jìn)度最快、設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率 （大于75%）最高的年產(chǎn)百萬(wàn)噸PTA（精對(duì)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(guó)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(wàn)t/a，加上設(shè)計(jì)余量，實(shí)際可達(dá)到100萬(wàn)t/a。由于實(shí)現(xiàn)了工藝國(guó)產(chǎn)化和關(guān)鍵設(shè)備立足于國(guó)內(nèi)制造，大大降低了工程造價(jià)，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(guó)在進(jìn)口20多套以后首次實(shí)現(xiàn)國(guó)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(jià)。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(dòng)力研究所等設(shè)計(jì)制造的。由中紡院設(shè)計(jì)、中國(guó)二重集團(tuán)制造的大型加氫精制反應(yīng)器，是國(guó)內(nèi)首臺(tái) （套）實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的大型PTA精制反應(yīng)器。

沈陽(yáng)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(jí) （KY71）各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)束了我國(guó)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(dòng)模型到采用世界先進(jìn)的CFD（計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)）手段，從試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)到模型級(jí)葉輪的加工制造等，通過(guò)GZ1驗(yàn)證了技術(shù)的先進(jìn)性和可靠性。2009年以來(lái)，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(guó)石化已經(jīng)擁有具有自主知識(shí)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(shí)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(dòng)化研究設(shè)計(jì)院又與翔鷺石化公司簽訂了兩套100萬(wàn)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(shí)間關(guān)聯(lián)模型和布管及排液模型，采用ANSYS軟件對(duì)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(yáng)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(guó)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(wàn)噸級(jí)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(wàn)t/a PTA氧化反應(yīng)器，是迄今為止采用國(guó)內(nèi)工藝包自主制造的規(guī)格最大、單臺(tái)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(zhǎng)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(jià)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(guó)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(guò)了中國(guó)石化組織的技術(shù)鑒定。該項(xiàng)目已獲得國(guó)家實(shí)用新型專利，整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。該項(xiàng)目開發(fā)了40萬(wàn)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(wàn)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(jià)比國(guó)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(guó)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(tái)國(guó)產(chǎn)百萬(wàn)噸級(jí)PTA（精對(duì)苯二甲酸）/CTA（粗對(duì)苯二甲酸）蒸汽回轉(zhuǎn)干燥機(jī)，通過(guò)了由中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織的國(guó)產(chǎn)化首臺(tái) （套）重大裝備科技成果專家鑒定。百萬(wàn)噸級(jí)PTA/CTA裝置是我國(guó) “十一五”規(guī)劃重大技術(shù)裝備16個(gè)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(duì)實(shí)現(xiàn)大型PTA/CTA成套設(shè)備國(guó)產(chǎn)化具有重要意義。這2臺(tái)百萬(wàn)噸級(jí)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(zhǎng)32 m和直徑3.8 m、長(zhǎng)27.5 m，質(zhì)量分別達(dá) 390 t和285 t，均為國(guó)內(nèi)最大。2009年11月，錦西化機(jī)研制的2臺(tái)百萬(wàn)噸級(jí)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(guó)產(chǎn)大型干燥機(jī)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，不但提高了我國(guó)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(gòu)費(fèi)用，縮短一半的采購(gòu)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(tái)產(chǎn)能最高、制造工藝最難的石化生產(chǎn)設(shè)備——120萬(wàn)t/a精對(duì)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(guó)內(nèi)外的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。但由于國(guó)內(nèi)自主開發(fā)能力薄弱，我國(guó)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(guó)內(nèi)首臺(tái)百萬(wàn)噸級(jí)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(guó)內(nèi)空白，打破了國(guó)外對(duì)我國(guó)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(wàn)t/a PTA氧化反應(yīng)器直徑7.8 m、長(zhǎng)40 m、總質(zhì)量420 t、容積1200 m3，完全采用國(guó)內(nèi)工藝、國(guó)產(chǎn)化技術(shù)制造。制造過(guò)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(wàn)噸級(jí)大型PTA氧化反應(yīng)器國(guó)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(tái)產(chǎn)能最高、制造工藝最難的精對(duì)苯二甲酸生產(chǎn)設(shè)備——產(chǎn)能120萬(wàn)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(guó)際同類產(chǎn)品，且價(jià)格僅為其一半。這對(duì)大幅度降低我國(guó)PTA裝置的投資成本和產(chǎn)品成本、促進(jìn)我國(guó)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(guó)家發(fā)改委核準(zhǔn)的國(guó)產(chǎn)化示范工程，也是我國(guó)石化裝備產(chǎn)業(yè)旗艦型項(xiàng)目。其設(shè)計(jì)采用國(guó)內(nèi)工藝包，完全以國(guó)產(chǎn)化技術(shù)制造。設(shè)備直徑7.8 m，長(zhǎng)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(guó)外對(duì)我國(guó)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(guó)產(chǎn)化躍上新臺(tái)階。據(jù)介紹，由于國(guó)內(nèi)自主開發(fā)能力薄弱，我國(guó)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(guó)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(wàn)噸級(jí)大型乙烯成套設(shè)備和PTA成套設(shè)備等列為國(guó)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(wàn)t/a PTA項(xiàng)目一次投料開車成功，宣告我國(guó)PTA技術(shù)裝備國(guó)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(guó)新建的PTA裝置產(chǎn)能普遍在100萬(wàn)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(wàn)t/a PTA氧化反應(yīng)器研制過(guò)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(wàn)噸級(jí)大型PTA氧化反應(yīng)器國(guó)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(dòng)化研究設(shè)計(jì)院共同承擔(dān)的中國(guó)石化科技開發(fā)項(xiàng)目 “PTA新型壓力過(guò)濾技術(shù)的開發(fā)與工業(yè)應(yīng)用”，通過(guò)了中國(guó)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(guó)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(guò)濾的實(shí)驗(yàn)研究和PTA壓力過(guò)濾系統(tǒng)工藝流程研究基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)中心控制接頭、卸料機(jī)構(gòu)、密封結(jié)構(gòu)、單元室劃分、過(guò)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(guò)濾-洗滌-預(yù)干燥一體化壓力過(guò)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(qǐng)6件國(guó)內(nèi)專利。開發(fā)的壓力過(guò)濾機(jī)成套裝備在上海石化40萬(wàn)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(tái)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(huì)效益和推廣應(yīng)用前景，總體達(dá)到國(guó)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(dòng)化研究設(shè)計(jì)院共同完成的PTA新型壓力過(guò)濾技術(shù)開發(fā)與工業(yè)應(yīng)用項(xiàng)目，2012年12月通過(guò)中國(guó)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(wàn)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(guò)濾的實(shí)驗(yàn)研究和PTA壓力過(guò)濾系統(tǒng)工藝流程研究基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)中心控制接頭、卸料機(jī)構(gòu)、密封結(jié)構(gòu)、單元室劃分、過(guò)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(guò)濾-洗滌-預(yù)干燥一體化壓力過(guò)濾機(jī)成套裝備。