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Ｇ１ 专家Ｇｌ＼－４ ｆ ≯ｉ 薯麓一｜ ０ 产娅与索场 二，大型乙烯成套设 备基本情况和发展趋势 百万吨级大型乙烯成套装置， 基本配置有三套主要生产装置，￣ｕ８ｏ－ １００万ｔ／ａ乙烯裂解装置、３０～４０万ｔ／ａ 聚乙烯装置、３０～４０万ｔ／ａ聚丙烯装 置，其余根据需要分别配置有丁二烯 抽提装置、裂解汽油加氢／芳烃抽提 装置、苯乙烯／聚苯乙烯装置、环氧 馏塔 ４ ８００×３６×９３ ４７２ｍｍ，丙烯精馏塔 ７ ０００×５２×９７０００ｍｍ。 ３０～４０万ｔ／ａ聚乙烯装置的设备总计５００台左右，主要包括反应器、塔器 １６台，换热器６２台，容器６１台，压缩机、风机３５台，泵４８台，ＤＣＳ自动控制系 统１套。其中重大设备如气相反应器、回转干燥机、循环气压缩机、乙烯循环压 缩机、离心机、挤压造粒机、包装码垛机组等。其中聚合反应器 ８ ６６０／０￣５ ０００× ３７ ５８５ｍｍ，重量４００ｔ。 ３０－４０万ｔ／ａ聚丙烯装置的设备总计２２０台左右，主要包括石化专用设备１７６ 台，石化通用设备３４台，ＤＣＳ自动控制系统１套。其中重大设备如釜式反应器 或管式反应器、离心式循环气压缩机、往复式迷宫活塞尾气压缩机、挤压造粒 机、包装码垛机组等。 乙烷／乙二醇装置等生产装置，以及 辅助配套设施如空分装置、热电站、 空气压缩站、水循环系统、污水处理 系统等。这些装置中的工艺设备分为 石化专用设备、石化通用设备及其仪 国际上大型乙烯装备发展总的趋势是：为了追求低投资、低成本、低消 耗、提高竞争能力，石化工艺技术不断推陈出新，生产装置规模越来越大，从 而促进石化装备发展日趋大型化。国际上乙烯裂解装置单线生产能力已经达到 １４０万ｔ／ａ，正在向２００万ｔ／ａ方向发展，聚乙烯、聚丙烯装置单线生产能力已达到 ５０万ｔ／ａ。石化装置的大型化，有力地推动了石化装备的设计技术、制造技术、 器仪表等。其中石化专用设备包括工 业炉、反应设备、换热设备、塔器、 储运设备以及专用机械如过滤机械、 分离机械、干燥机械、造粒机械和包 检测技术、运输和现场组装等技术的发展以及高性能新材料的研发；为了不断 适应石化工艺技术对石化装备的新要求，石化装备研制与工艺技术研发、设计 结合日趋紧密，共同形成专有技术及专利技术，这已成为国外专利商的普遍做 装机械等；石化通用设备包括气体压 缩机组、泵、阀门等；仪器仪表主要 包括控制仪表、测量仪表、在线分析 仪器等。 ８０～１００万ｔ／ａ乙烯裂解装置主要 设备总计３８０台左右，主要包括反应 器２０多台，塔器４台，换热器１６２台， 废热锅炉５２台，容器９７台，压缩机６ 台，离心泵１２４台，ＤＣＳ自动控制系 统１套。其中重大关键设备包括：乙 烯裂解炉７～１０台，每台能力为１０ １ ５万ｔ／ａ。裂解气压缩机一台， 法和趋势；机电一体化是石化装备工业发展的大趋势，未来石化装备将是集高 性能、高原料利用率、低能耗、低污染、环境舒适和可回收性于一体的智能化 体系；开发节能、环保型石化装备，以降低能耗物耗、保护环境，已成为世界 石化装备制造业的发展趋势；由于大多数石化装备处于高温、高压和有腐蚀的 工况下运行，新材料的应用可以显著提高材料的力学性能、减轻设备的重量、 进口流量达到２６１ ０３０ｍ ／ｈ，出口 压力３．８９ＭＰａ，轴功率４５ ７７２ｋＷ； 丙烯压缩机一台，进口流量达到 ２８７ ６９１Ｎｍ ／ｈ，出口压力１．７１ＭＰａ， 轴功率３２ ９３２ｋｗ；乙烯压缩机一 台，进口流量达到１９ ３５０ｍ’／ｈ，出口 压力２．８３ＭＰａ，轴功率７ ４３２ｋＷ。还 有一批大型塔器如丙烯精馏塔、乙烯 降低造价、方便运输。观察我国石化重大装备制造业，虽然在改革开放以来有 了重大进步，与国际同行业相比，还有不少差距，主要是自主创新能力弱。 百万吨级大型乙烯成套设备技术，代表了世界上石化装备最高水平，它的国产 化必将大大提高我国石化装备制造业的创新能力，缩小我国石化装备制造业同 世界先进水平的差距。 精馏塔、急冷油塔、急冷水塔等大型 塔器和２０多台乙烯冷箱等。汽油分馏 塔 １０ ６５０×２８×５３ ０００ｍｍ，急冷水 塔 １０ ２００×２８×４６ ６４０ｍｍ，乙烯精 三，大型乙烯成套设备国产化的可行性 大型乙烯成套装置中的重大关键设备，在过去２０年里对３０万ｔ／ａ乙烯重大设 Ｇ 通用棚横 ２ｏｏ７￣第３朝§ ｗｗｗ．ｔｙｊｘ．ｎｅｔ http://www.lw23.com 论文网 论文大全
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。ｊ０ｌｌｌ ＿ｌｌｌ 曩。≥ ｌ ＿０囊 参 ０ ０ ０００ 备的攻关研制中，已经奠定了较好的基础。下面以几种具有代表性的重大设备 件程序开发、转子动力学分析软件程 进行分析。 一 序、真实气体流场分析软件、三元叶轮 １。乙烯裂解炉 设计和流场分析程序、高效基本级单 目前国际上生产规模已经达到１５～２０万ｔ／ａ，裂解炉技术在不断革新、日趋 元技术开发、机壳、主轴、叶轮新材料 完善，正朝着大型化、低原料消耗、低能耗、长运转周期、先进控制技术以及 开发、新型干气密封、轴承、联轴器开 仿真设计等方向发展。炉型由单炉膛单排管向单炉膛多排管、双炉膛单排管或 发、自动控制系统开发上做更多的工 错排管方向发展；辐射段炉管由多程向两程或单程方向发展，大量采用异型炉 作。乙烯成套装置中应用比较多的还 管（如内螺旋翅片管、内螺旋梅花管、纵向翅片管、混合单元辐射炉管），炉 有聚乙烯和聚丙烯装置中的往复式迷 管材料向抗蠕变、抗渗碳、高温持久性能更好的方向发展；对流段炉管向宽型 宫密封压缩机，这种压缩机是一种活 化、模块化、换热管布置最优化的方向发展；急冷锅炉技术由单入日传统式急 塞式无油润滑压缩机，其密封结构为 冷锅炉向线性急冷锅炉、多头进料式急冷锅炉、快速急冷锅炉方向发展；燃烧 非接触式，活塞及填料函均依靠往复 器向低氮氧化物、大能力、助燃空气预热节能方向发展。过去乙烯裂解炉是国 迷宫密封，可以提供绝对纯净的气体， 外的专利设备，为了突破国外的技术封锁，国内对乙烯裂解炉进行了不懈的攻 且对介质的适应性强，甚至可压缩含 关，先后设计制造了２万ｔ／ａ、４￣ｔ／ａ、６￣ｔ／ａＣＢＬ型炉型和１０万ｔ／ａＳＬ型炉，并已经 固体颗粒或液体的气体。迷宫密封压 应用在老的乙烯装置技术改造中去。为了适应百万吨乙烯生产的需要，目前国 缩机技术在国外已经成熟，但在国内 内科研设计单位正在和国外合作研￣ｌＪ１５～２０万ｔ／ａ大型乙烯裂解炉。 研究开发只是近几年的事情。兰州天 ２ 气体压缩机组 华化工机械研究设计院和江阴压缩机 大型乙烯装置中的气体压缩机较多，最重要的要属乙烯“三机”，即裂解 厂无锡压缩机厂合作研制的迷宫密 气压缩机、丙烯压缩机、乙烯压缩机（或三元制冷压缩机），它们是乙烯裂解 封压缩机用在７～１０万ｔ／ａ聚乙烯装置 装置的“心脏”设备，技术要求复杂，价格昂贵，三机总价格在３亿元人民币 上，压缩机为立式，２－３￣ｔ１，排气量为 以上。国际上技术发展的趋势是开发处理能力更大，工作特性参数更高的压缩 １ ７０７ｍ＇／ｈ，排气压力为１．１２ＭＰａ。为了 机；三元流动理论从叶轮设计逐步发展到叶片和扩压器静止元件，机组效率更 满足百万吨级大型乙烯的需要，他们 高；解决级间匹配与整机匹配技术，设备早期故障诊断控制、噪声治理与控制 正在研制大型４列迷宫密封压缩机，可 技术将被使用；整机效率达８８％以上，连续无故障运行３年。目前国外大型乙烯 以用于２０－４５万ｔ／ａ聚丙烯装置和聚乙 三机设计制造的主要厂家有：美国通用电器（兼并意大利新庇隆公司）、德国曼 烯装置。研制内容包括大直径迷宫密 透平（兼并瑞士苏尔寿透平压缩机部）、德国西门子（兼并德马格公司）、日本荏 封结构及迷宫活塞材料研究；大型迷 原（兼并美国埃里奥特公司）、美国德莱塞兰公司、日本三菱重工业株式会社以 宫压缩机运动部件稳定性研究；大型 及日本日立株式会社等。国内沈阳鼓风机集团从２０世纪７０年代引进国￣ｂＭＣＬ、 ４列连体气缸、曲轴箱各列同心度保证 ＢＣＬ、ＰＣＬ三个离心压缩机系列的全套设计制造专利技术，经过二十多年的消 研究；大轴径密封技术研究；大型连 化、吸收，已经掌握了引进技术的核心，并不断开发创新，在压缩机气体动力学、 体气缸、曲轴箱加工工艺研究。高压 转子动力学、传热学等方面的研究取得了重大突破，关键技术得到了及时更新， 聚乙烯装置中的二次压缩机，质量流 开发了许多炼油、化工、化纤、化肥生产中的大型气体压缩机组。 量８５ ０００ｋｇ／ｈ，输出压力３１０ＭＰａ，额 特别是２０世纪９０年代后期，沈鼓厂对３０万ｔ／ａ乙烯装置中的“三机”进行开 定功率１６ ５００ｋＷ，是目前国内使用的 发，研制的大庆乙烯改造工程中的裂解气压缩机（相当于２４万吨级），进口流 排出压力最高的超高压往复压缩机， 量达到８０ ９７０ Ｎｍ ／ｈ，轴功率达到１２ ５５５ ｋＷ；研制的上海乙烯改造工程裂解气压 国内还不能自行设计和制造，需要组 缩机（相当于３５万吨级），进口流量达到１２８ ５２２Ｎｍ￣／ｈ，轴功率达到１８ ５７７ ｋＷ； 织研究开发。 最近研制的茂名乙烯改造工程裂解气压缩机（相当于６４万吨级），进口流量达 ３。乙烯冷箱 ￣１Ｊ２４６ ８４６ｋｇ／ｈ，轴功率达￣１Ｊ２４ ８４３ ｋＷ。沈鼓厂同国外合作制造的丙烯制冷压缩 即钣翅式换热器组合。板翅式 机进口流量５８ １７２ Ｎｍ ／ｈ，轴功率７ ５２３ ｋＷ；乙烯（二元制冷）压缩机进口流量 换热器不仅在空分装置中应用，它也 ３４ ５０２ Ｎｍ３／ｈ，轴功率达到５ ４８６ｋＷ，已经应用到大庆、扬子、燕山、上海乙烯 是乙烯生产装置和天然气液化装置中 改造工程中，可以说国内已经有了研制大型乙烯三机的技术基础和能力。但压缩机 必不可少的关键设备。国际上乙烯冷 的大型化，还需要在压缩机的热动力学的真实气体状态方程及物性参数计算的软 箱技术上在不断进步，如复合制冷剂 ‰ ２ｏｏ７￣辇３胡 ｗｗｗ．ｔｙｊｘ．ｎｅｔ ＧＭ通用虮较 http://www.lw23.com 论文网 论文大全
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＿ｌｌ＿魏橼 ｌ『 ｌ。 ｜｜｜ ◆ｌ ｜ 。 。 。 奠 及分凝分馏技术的应用对乙烯冷箱性 能及技术参数有了更高的要求，分凝 分馏技术是今后的发展方向。板翅式 换热器设计温度最低可达一１９０￣Ｃ， 最高压力可达到８．７ＭＰａ。一套８Ｏ～ １００万ｔ／ａ乙烯裂解装置，需要板翅式 换热器２Ｏ台左右，流道数量最多可达 １９股流，而且有相变的股流较多。国 内杭州制氧机厂引进美国ｓ．ｗ公司设 关。低温泵流量达到８００ｍ ／ｈ，扬程８００ｍ，出口压力ＩＯＭＰａ，设计温度为一１２０￣Ｃ，目 前国内设计制造一１２０￣Ｃ及以下的低温泵还有不少难题，主要是材料和密封存在 问题，需要进一步攻关。还有一些高精度计量泵，如计量精度为±Ｏ．２５％的隔膜 式计量泵，国内制造还有困难。 ５．聚合反应器 聚乙烯和聚丙烯装置关键设备聚合反应器，根据生产工艺不同其结构也不 同，基本上有带搅拌釜式反应器、塔式反应器和管式反应器３种。由于反应器和 石化生产工艺密切相关，在国际上这类反应器大部分都是专利设备。对于塔式 气相反应器的设计国内还有困难，但由国外设计、国内制造的２５万吨级的聚乙 烯气相反应器已经应用在上海和扬子７Ｏ万ｔ／ａ乙烯改造项目中。高压聚乙烯装置 计技术和关键加工设备大型真空钎焊 炉，使冷箱的设计水平、制造能力趋 近和达到了国际先进水平。从１９９２年 开始生产单体备件至今，设计、制造 的超高压管式反应器，设计压力达￣Ｉ］３４５ＭＰａ，设计温度３１５℃，超高压管总长 ３ Ｏ００ｍ，设备总重２９４ｔ。在制造过程中超高压管的冷弯、外套管连续热套装、 冷弯应力消除热处理、疲劳自增强、管端切削加工都是技术难点。目前这种反 应器的设计国内还没有完全掌握，但设备制造已经有了经验，超高压管材国内 已可以提供，由国外设计、国内制造的２Ｏ万ｔ／ａ超高压聚乙烯管式反应器已经应 用在燕山石化公司７Ｏ万ｔ／ａ乙烯改造中。聚丙烯装置环管反应器为直径 ６００ｍｍ 左右的环型管式反应器，高达３９ Ｏ００ｍｍ，设计压力为５ＭＰａ，为防止聚丙烯浆 液粘贴内壁产生爆聚，环管内表面光洁度要求较高，设计要求其光洁度达到 兄２．５ ｍ。该反应器目前国内已经完全可以自行设计、自行制造，国产的２０－３０ 万ｔ／ａ聚丙烯环管反应器已经应用在上海石化和茂名石化乙烯改造工程中。但反 应器的大直径管材国内还不能生产，钢管壁厚公差和椭圆度要求很高，国内钢管 厂还需要进一步攻关。目前国际上聚丙烯反应器变化很大，有的采用环管式， 有的采用立式或卧式带搅拌反应釜，还有的采取管式和釜式混合形式，国内需 要抓紧研究反应器的设计技术，制造技术没有太大困难。 了大大小小乙烯冷箱１Ｏ多套，单体备 件数十台；走过了国内乙烯冷箱完 全需要从国外进口到自己生产单台的 乙烯钣翅式换热器，再到白行设计、 制造成套的乙烯冷箱；从简单的２股 流换热设计到同时换热流体数达到１Ｏ 股以上，并且高压通道换热和低压通 道混叠的结构复杂的多股流换热器的 设计；从采用乙烯、丙烯混合制冷流 程到采用甲烷、乙烯混合制冷流程， 再到甲烷、乙烯、丙烯混合制冷流 程，流程的组织越来越复杂，对冷 箱设备的要求也越来越高。杭氧为 燕山７２万ｔ／ａ乙烯改造、扬子６５万ｔ／ 乙烯改造、上海７Ｏ万ｔ／ａ乙烯改造、 ６ 挤压造粒机 它承担着聚乙烯和聚丙烯聚合后的粉状聚合物从计量、喂料、混炼、挤 出、切粒、分离、干燥等重要工艺程序。造粒机组主要由粉料及添加剂的定量 供料和连续混合机构、双螺杆挤压造粒机、水下切粒装置、粒料输送水循环系 统、离心干燥机和振动筛选机组成。目前国际上只有德国Ｗ．Ｐ公司、日本制钢 齐鲁７Ｏ万ｃ／ａ乙烯改造、茂名１００万ｔ／ 乙烯改造制造了大量乙烯冷箱。因此 国内制造８Ｏ～１００万ｔ／ａ大型乙烯冷箱 已经基本具备条件，下一步是要开发 出设计压力为８ＭＰａ的乙烯冷箱，以 满足各种石化生产工艺的需要。 公司、日本神户制钢公司、美国法雷尔公司拥有大型挤压造粒机组的设计、制 造、安装调试技术。大型挤压造粒机组的主要技术关键有：机组整体设计技 术；螺杆元件计算机辅助设计技术、加工以及高硬度、滦硬化层的表面处理技 术；超细长芯轴高精度加工技术；互换性强的机筒设计、制造、高硬度、深硬 化层的表面处理技术；挤出模板的加工及表面硬化技术；高温、高压、高速机 械密封制造和测试技术；高压液压系统制造技术；高速切刀的制造技术；高压 ４．泵类设备 目前国内已经可以制造不少乙烯 融体泵的设计制造技术；高精度、高转速、大扭矩、强止推力的减速箱设计制 造技术；计算机加可编程序器控制技术。目前国内曾经通过和国外合作制造过 若干台７万吨级的挤压造粒机，但还没有设计和整台制造业绩。大型挤压造粒机 成套装置上使用的大型油泵和化工流 程泵，但在生产装置大型化后，有些泵 在设计制造上还存在不少难题，特别是 大型急冷油泵流量达到６ ２３０ ｍ ／ｈ，扬 程达￣ｌＩ１２５ｍ，轴功率达到２ １９７ ｋＷ， 介质中含有固体焦粒，需要进行新的攻 组要求生产能力达￣ｌＪ５Ｏｔ／ｈ以上，相当于３０－４０万 ａ能力，其自行设计和制造难 度很大，需要采取引进技术或合作制造来解决。目前大型挤压造粒机国际价格 非常昂贵，单台价格为１ ０００万美元以上， “十一五”期间可能还要继续引进， 但要及早启动攻关。 ＧＭ通用虮赫 ２ｏｏ７年第３朝 １、 ｔｙｊｘ，ｎｅｔ http://www.lw23.com 论文网 论文大全
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９ 汤 参 善一 ０｜ ｌ 誊 — ＿ 绢 ０００≮ ７，环氧乙烷反应器 应用软件等。石化企业生产装置的ＤＣＳ系统目前主要靠国外进口，其中日本横 该反应器为立式管板结构，过 河公司产品占１／３，美国霍尼韦尔公司产品占１／３，其他为美国福克斯波罗公司、 去国内引进的１０万吨级反应器，直 ＡＢＢ公司、罗斯蒙特公司、意大利贝利公司的产品。对此国内也曾努力进行攻 径只有 ５ ０００ｍｍ，制造难度不是很 关，在生产工艺简单、控制回路少的石化生产装置和辅助生产装置上用过，但 大。现在环氧乙烷／乙二醇装置的生 没有进一步深入研究和产业化，所以主要生产装置的ＤＣＳ系统到现在还一直依 产规模已经达￣１１４０万ｔ／ａ，反应器外 靠进口，需要组织攻关。 径达到 ７ ７７２ｍｍ。操作压力：壳程 ５．０／管程２．５５ＭＰａ。操作温度：壳程 四．抓住机遇实现百万吨级大型乙烯成套设备的国产 ２８７／管程３１５Ｅ。壳体厚度１７５ｍｍ。 化 管板厚度：３７５ｍｍ。法兰厚度： ７６２ｍｍ。设备重量１ １５０ｔ。该反应器 设计上需要进行攻关，制造上也有不 少难题，如特大型管板的锻造、拼 焊、防变形技术；特大型管板的表面 堆焊技术；特大型管板管孔加工技 术；管子——管板的焊接和检验技 术；特大型法兰的锻造、拼焊、热处 理和机加工技术；特大法兰密封垫制 造技术；反应器的组装、吊运、整体 出厂技术。 ８．大型塔器和储运设备 行攻关，还会重复引进的路子，乙烯重大装备将长久受制于国外。 国务院近期下达的《关于加快振兴装备制造业的若干意见 中指出，选择 从制造技术上讲，国内已经没 有什么太大的问题。但由于其外型 批对国家经济安全和国防建设有重要影响，对促进国民经济可持续发展有显 著效果，对结构调整、产业升级有积极带动作用，有可能迅速扩大自主装备市 尺寸超大，重量超重，其运输非常困 场占有率的重大技术装备和产品作为重点，强化有关措施，带动装备制造业全 难，设备在制造厂整体制造和运输已 经不太可能，这就需要在制造厂分段 面振兴。其中提出要以一批大型乙烯项目国产化为依托工程，通过引进关键技 制造，现场组对焊接，要解决现场制 术和自主开发，实现百万吨级大型乙烯成套设备国产化，并在法规和政策上给 予了许多优惠，这对石化装备制造业来说，是个难得的机遇。 造需要的焊接、探伤、热处理以及压 自从２０世纪８０年代开始，国家已把３０万ｔ／ａ乙烯成套装备列为研制的重点， 力试验等技术难题。 组织国内科研、设’ 制造和用户相结合，采取引进设计和制造技术、技贸结合、 ９．自动化控制系统 合作设 合作制造等方式，对３０万ｔ／ａ乙烯成套设备进行了有组织、有计划的攻 目前国内石化生产装置一般采 关，取得了丰硕的成果，按投资计算国产化率已达￣１１７０％，对攻克百万吨级大型 用集散型控制系统（ＤＣＳ），单个装 乙烯成套设备奠定了基础，也锻炼了一批技术骨干队伍。当今实现百万吨级大型 置控制回路达￣１５ｏｏ～１ ０００个。ＤＣＳ 乙烯成套设备国产化，仍然需要采取自主创新或消化吸收引进技术再创新的方 系统硬件主要包括监测站（主机、模 式，利用多年来的技术攻关成果，使大型乙烯设备国产化再上一个台阶。 拟量输入通道、开关量输入通道、脉 要实现百万吨级大型乙烯成套装备国产化，一是需要国家支持，要明确确 冲量输入通道），控制站（与监测站 定国产化依托工程，通过专家论证规定装备国产化的比例，招标确定重大装备 相同，但无脉冲量输入通道，增加 研制单位，对研制单位的技术改造、攻关经费、税收给予优惠政策。二是组织 Ｄ／Ａ输出通道和开关量输出通道）， 科研、设计、制造和使用单位联合攻关，对做出重大贡献的单位和个人要给予 操作站（微机、通用键盘、专用键 奖励 三是使用单位要做开明用户，顾全大局，支持重大装备国产化，配合制 盘、打印机），信号调理器柜，安全 造企业的研制工作。为了减少风险，国家要对使用单位在税收、风险补偿等方 栅等。软件系统主要包括基本系统软 面给予优惠政策。四是要规范石化装备技术政策，减少石化重大装备自主创新 件、专用系统软件、以太网软件、 的阻力。ＧＭ ≈２。ｏ７年第３朝 ｗｗｗ．ｔｙｊｘ．ｎｅｔ ＧＭ通用却箭 http://www.lw23.com 论文网 论文大全
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