PTA成套技術(shù)：躋身國(guó)際一流

文/李曉巖

2013年我國(guó)化纖產(chǎn)量超過(guò)4100萬(wàn)噸，其中聚酯纖維（滌綸）超過(guò)80%。然而，作為聚酯主要原料的精對(duì)苯二甲酸（PTA）核心生產(chǎn)技術(shù)和裝備卻一直被國(guó)外公司壟斷，PTA曾長(zhǎng)期供不應(yīng)求，PTA的大量進(jìn)口嚴(yán)重制約著我國(guó)化纖工業(yè)的發(fā)展。中國(guó)昆侖工程公司與科研、生產(chǎn)和制造單位合作完成的百萬(wàn)噸級(jí)精對(duì)苯二甲酸（PTA）裝置成套技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用項(xiàng)目成功打破了這一僵局。目前，昆侖公司采用該項(xiàng)目成果已簽署8套PTA裝置技術(shù)轉(zhuǎn)讓合同，不僅突破了國(guó)外專(zhuān)利技術(shù)的壁壘，結(jié)束了我國(guó)PTA技術(shù)和裝備長(zhǎng)期引進(jìn)的歷史，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了聚酯產(chǎn)業(yè)鏈的垂直整合，促進(jìn)了紡織和化纖行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。該項(xiàng)目由此獲得了2014年度國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

從打破壟斷到國(guó)際一流

據(jù)該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人介紹，由于要從國(guó)外進(jìn)口PTA設(shè)備和技術(shù)，我國(guó)每萬(wàn)噸PTA產(chǎn)能投資達(dá)到4000萬(wàn)～5000萬(wàn)元，其中僅技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi)每萬(wàn)噸就高達(dá)100多萬(wàn)美元。面對(duì)這一制約我國(guó)化纖工業(yè)發(fā)展的技術(shù)瓶頸，2002年3月，昆侖公司（原中國(guó)紡織工業(yè)設(shè)計(jì)院）踏上了開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型PTA裝置工藝技術(shù)和成套裝備的征程。

他們先后與浙江大學(xué)、天津大學(xué)等高校合作完成了項(xiàng)目的基礎(chǔ)研究，同時(shí)積極參與相關(guān)企業(yè)的擴(kuò)能改造工作，為大型PTA成套技術(shù)的研發(fā)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。此后在國(guó)家發(fā)改委、財(cái)政部和中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)等的多方支持下，大型PTA裝置國(guó)產(chǎn)化終于取得突破，昆侖公司不僅開(kāi)發(fā)出大型PTA裝置工藝包，還與國(guó)內(nèi)外多家知名的設(shè)備制造廠家合作，相繼完成了對(duì)二甲苯（PX）氧化反應(yīng)器等PTA裝置關(guān)鍵設(shè)備的研制工作。

在掃除核心工藝技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備這兩大障礙之后，大型PTA成套技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化被提上日程。2007年，昆侖公司與重慶蓬威石化有限責(zé)任公司合作，建成了首套年產(chǎn)90萬(wàn)噸PTA國(guó)產(chǎn)化示范工程。2009年11月，該裝置順利投產(chǎn)，由此一舉打破了國(guó)外公司在PTA工藝和設(shè)備上的壟斷。隨后，江蘇海倫化學(xué)公司年產(chǎn)120萬(wàn)噸國(guó)產(chǎn)化PTA裝置、浙江遠(yuǎn)東石化公司年產(chǎn)140萬(wàn)噸國(guó)產(chǎn)化PTA裝置相繼建成。2014年5月，采用國(guó)產(chǎn)工藝包建設(shè)的年產(chǎn)150萬(wàn)噸最大規(guī)模PTA裝置在江蘇虹港石化有限公司建成，其裝備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到80%，“中國(guó)制造”的PTA裝置在產(chǎn)能規(guī)模和設(shè)備國(guó)產(chǎn)化方面取得雙突破，表明我國(guó)自主PTA工藝技術(shù)與裝備已日臻成熟，達(dá)到國(guó)際一流水平。

工藝與裝備系統(tǒng)性創(chuàng)新

從突破國(guó)外技術(shù)裝備壟斷到趕超國(guó)際一流水平，昆侖公司與合作企業(yè)用他們十余年的艱辛探索實(shí)現(xiàn)了我國(guó)PTA生產(chǎn)工藝技術(shù)和成套裝備的系統(tǒng)性創(chuàng)新。

該項(xiàng)目首創(chuàng)了帶脫水段及特殊氣體分布結(jié)構(gòu)的無(wú)攪拌塔式氧化反應(yīng)器，發(fā)明了組合進(jìn)氣旋動(dòng)裝置。其設(shè)計(jì)制造的無(wú)攪拌塔式氧化反應(yīng)器與引進(jìn)技術(shù)相比，可節(jié)省400萬(wàn)美元的投資，同時(shí)每年節(jié)電1600萬(wàn)千瓦時(shí)。

為了克服PTA漿料傳統(tǒng)兩步法分離技術(shù)的不足，項(xiàng)目組開(kāi)發(fā)了集壓濾、洗滌、干燥、卸料于一體的一步法分離工藝技術(shù)。與傳統(tǒng)兩步法離心分離工藝相比，一步法工藝可節(jié)省設(shè)備投資約60%，年節(jié)電約1400萬(wàn)千瓦時(shí)。

針對(duì)PTA精制母液的組成特性，該項(xiàng)目首創(chuàng)了超濾＋離子交換＋反滲透深度處理PTA母液新工藝，提高了有機(jī)物回收率，廢水COD可降低20%，避免了重金屬污染，減少了工藝水排放，水的重復(fù)利用率可達(dá)70%。

項(xiàng)目組還開(kāi)發(fā)了氧化、精制及尾氣焚燒、溶劑脫水、母液深度處理等的成套技術(shù)、設(shè)備、控制和安全系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了百萬(wàn)噸級(jí)PTA成套技術(shù)的集成創(chuàng)新。與同期引進(jìn)裝置相比，該成套技術(shù)建設(shè)的PTA裝置萬(wàn)噸投資節(jié)省40%，噸產(chǎn)品原料消耗降低5千克、節(jié)能折標(biāo)油30千克，每年可節(jié)省生產(chǎn)費(fèi)用1.6億元。

此外，該項(xiàng)目還攻克了由副產(chǎn)低壓蒸汽和反應(yīng)尾氣聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的大型國(guó)產(chǎn)化“三合一”工藝空氣壓縮機(jī)組、氧化反應(yīng)器、精制反應(yīng)器、回轉(zhuǎn)干燥機(jī)等關(guān)鍵裝備在設(shè)計(jì)制造及檢驗(yàn)中的技術(shù)難題，首次完成了大型超限核心裝備的自主設(shè)計(jì)和制造，成功實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化，國(guó)產(chǎn)裝備還在多套裝置中獲得推廣應(yīng)用。

艱辛探索贏得豐厚回報(bào)

在PTA創(chuàng)新征程上的攻堅(jiān)克難為昆侖公司帶來(lái)了豐厚回報(bào)，目前他們已獲得PTA技術(shù)裝備方面的授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利10件，實(shí)用新型專(zhuān)利8件，形成技術(shù)秘密67件，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)1件，發(fā)表論文65篇，榮獲部級(jí)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)2項(xiàng)，國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)。PTA自主技術(shù)也為相關(guān)企業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。

蓬威石化是昆侖公司自主PTA工藝包的首套示范工程項(xiàng)目用戶(hù)，該公司建設(shè)的年產(chǎn)90萬(wàn)噸PTA項(xiàng)目投產(chǎn)5年來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值近200億元，未發(fā)生安全和環(huán)境事故。

截至目前，百萬(wàn)噸級(jí)PTA項(xiàng)目成果已成功應(yīng)用于8套裝置，總規(guī)模超過(guò)1000萬(wàn)噸，占國(guó)內(nèi)同期新增產(chǎn)能約1/3。這8套裝置比引進(jìn)裝置節(jié)省投資數(shù)十億元，綜合能耗降低約18%，節(jié)水約50%。

百萬(wàn)噸級(jí)PTA成套工藝技術(shù)在投資、能耗和環(huán)保上的綜合優(yōu)勢(shì)也贏得了多方贊譽(yù)。中國(guó)化纖工業(yè)協(xié)會(huì)認(rèn)為，該項(xiàng)目對(duì)推動(dòng)我國(guó)聚酯化纖工業(yè)良性發(fā)展具有積極意義；中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)鑒定認(rèn)為，該項(xiàng)目總體技術(shù)水平達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先和國(guó)際先進(jìn)水平。中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)高度認(rèn)可該項(xiàng)目在裝備國(guó)產(chǎn)化上取得的成就，認(rèn)為其對(duì)推動(dòng)國(guó)內(nèi)重大裝備國(guó)產(chǎn)化意義重大。