石化专用和通用设备装备技术发展趋势(一)

    先进的石化生产工艺过程要靠先进的石化装备来实现。因此，石化生产技术开发要与装备技术开发并重。本文对几种典型的石化专用和通用设备的技术现状及趋势进行了介绍。   

    我国化工装备经过20多年的努力，取得重大技术研制成果。其中的催化裂化、加氢精制、聚乙烯等主要生产装置所需的关键装备，已达到了国际先进水平。减少了我国对化工装备进口的依赖度，降低了建设投资和生产成本，对促进石化工业发展起到重要的作用,同国外相比，我国化工装备还有不少差距，主要是化工生产技术进步与设备技术开发脱节，重大设备的软件技术开发差距较大：设备技术开发跟不上工艺技术发展的速度，重工艺、轻设备的现象存在；基本上停留在模仿开发的地步，开发具有自主知识产权的专有技术的能力弱；设备开发还不能做到专业化、系列化；设备设计和制造水平、设备质量和可靠性还有待进一步提高。随着化工工艺的进步和发展，对化工装备提出了更高要求。必须加大装备的开发力度，掌握装备的核心技术，形成一批具有自主知识产权的装备，做到性能先进、质量可靠、高效节能、经济安全，满足化学工业的发展需求。 
     
    一．石化专用设备 
    石化专用设备主要包括反应设备、塔器、换热设备、工业炉、储运设备和专用机械等。 
     
    反应设备 
    反应器：是进行化学反应过程的“心脏”设备。其发展趋势各不相同，国际上向着由经验放大走向数学模拟放大，实现大型化、高效化、结构简单化、操作自动化，研究方法趋向综合化方向发展。 
     
    催化裂化反应器：国内的制造技术基本上达到了国际先进水平，广泛应用于各个炼油厂。 
     
    加氢反应器：国外著名的制造商有日本制钢所和神户制钢所等。国内正在为煤化工研制的锻焊加氢反应器外径5500mm，壁厚340mm，重量2040吨，是世界上最重的加氢反应器，其差距是我国创新能力差。 
     
    连续重整四重叠反应器：美国UOP专利技术使得该反应器具有反应效率高、节省能源、占地面积小、节省投资等优点。国内已经掌握了其设计制造技术，内件安装指标完全达到UOP技术提出的要求。 
     
    大化肥氨合成塔：国际上具有代表性的有凯洛格卧式合成塔、托普索立式合成塔、伍德立式合成塔以及布朗三台绝热式轴向合成塔。国内在消化吸收的基础上，在20万吨／年合成氨装置建设中首次设计制造采用单层锻造、直径为2．4米的厚壁外筒和双锥密封的氨合成塔，还没完全掌握其设计软件，也没有设计制造30万吨／年氨合成塔的经验。 
     
    聚丙烯环管反应器：著名制造商为海蒙特公司，反应器的设计技术及软件逐渐成熟。20万吨／年聚丙烯环管反应器在国内已研制成功，并在上海石化得到推广应用。已掌握了环管反应器结构设计，建立了组合应力计算数学模型，解决了环管反应器工程放大技术问题，技术水平与国外相当。 

    高压聚乙烯装置超高压管式反应器：国外掌握技术的有日本、德国、美国和荷兰等公司：国内通过消化吸收研制成功了3万吨／年和20万吨／年超高压管式反应器和冷却器。与国外相比，表现在工艺软件开发和设计技术存在较大差距。国内只有采用深孔钻的方法，材料利用率低。此外，尚无专用标准以及订货技术条件。 
     
    大型聚合釜：国外带搅拌器反应釜技术比较成熟，可以根据不同物料和参数系列开发各种搅拌器结构形式。国内研制成功的最大聚合釜为7万吨／年高密度聚乙烯装置90m3聚合釜。10万吨／年聚酯反应器，已建立了酯化和缩聚各个过程的反应速率模型和过程模型。提出了工艺技术软件以及各反应器结构、传热要求，为仪征化纤研制的酯化反应器和缩聚反应器，已投入生产。与国外差距主要是搅拌器种类少、选型能力弱。 
     
    换热设备 
    换热器是石化生产中重要的设备，几乎所有的工艺过程都有加热、冷却或冷凝过程，因此也是重要的节能设备。随着工业装置的大型化及高效化，国外换热器也趋于大型化，并向低温差、低压力损失方向发展。 
     
    钣翅式换热器(冷箱)：冷箱主要应用于乙烯裂解、空气分离、天然气液化中，关键技术是设计技术和制造技术，美国s－W公司和德国林德公司等技术比较先进成熟。杭州制氧机厂引进美国的关键加工设备-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，在燕山、扬子、上海等乙烯改造中得到应用。国外已有9.0 MPa冷箱产品，国内尚不掌握高压冷箱的设计和制造技术。在分凝分馏技术方面差距较大。 
     
    板壳式换热器：仅有法国Packinox公司一家可以生产用于催化重整与加氢装置，最大换热面积达8000m2。国内开发的的最大传热面积为3000m2，主要差距是研制的单片面积相同，但换热面积较小。 
     
    废热锅炉：它是重要的节能设备，常用在乙烯裂解和合成氨装置中德国Borsig公司、美国Kellogg公司技术比较先进。国内重点进行了浮头式废热锅炉综合技术开发，同时还开展了其他形式转化气关键技术的试验研究，开发出了整体设计、薄管板应力有限元计算及分析、火管废热锅炉内循环数值计算及分析等大型程序，研制的第一台浮头式废热锅炉用于四川化工总厂20万吨／年合成氨装置，但尚未制造过30万吨／年转化气废热锅炉。 
     
    工业炉      
    根据石化生产中用途不同可分为加热炉、裂解炉、转化炉等。      
    乙烯裂解炉：拥有该技术的公司主要有ABB、KBR、S&W、KTI和Linde等，工艺技术向着高温、短停留时间和低烃分压的方向发展，以进一步提高选择性、降低投资等。从总体水平来看，我国裂解技术仍与世界水平有较大的差距，主要表现在装置规模小，原料消耗、能耗、生产成本高，装置运行周期短，控制水平低，技术重复引进，开发、创新步伐缓慢。