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石化工業(yè)發(fā)展對泵閥等石化裝備提出高要求
石化工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，是為國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)提供燃料和重要原材料的行業(yè)。在石化生產(chǎn)中，石化裝備的技術(shù)發(fā)展將對石化工業(yè)發(fā)展有重要作用。
一、我國石化工業(yè)發(fā)展預(yù)測
經(jīng)測算，國民經(jīng)濟(jì)每增長1%，對石油產(chǎn)品的需要增長0.8％～1％。2003年我國生產(chǎn)原油1.7億t，進(jìn)口9000萬t，加工原油2.4億t，基本滿足國內(nèi)需要。生產(chǎn)乙烯560萬t，滿足國內(nèi)需要50%。其中中國石化集團(tuán)生產(chǎn)原油3816萬t，加工原油1.23億t，生產(chǎn)乙烯414萬t。為了保證國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，預(yù)計2005年原油加工能力達(dá)到2.9億t；2010年我國原油加工能力將達(dá)到3.5億t，成品油滿足國內(nèi)需求。2005年乙烯生產(chǎn)能力達(dá)到900萬t，滿足國內(nèi)需求50%；2010年乙烯生產(chǎn)能力將達(dá)到1400萬t，滿足國內(nèi)乙烯需求的56%。為此石化工業(yè)將加快調(diào)整步伐，實(shí)現(xiàn)大型化、集約化和一體化，提高國際競爭能力。
今后石化生產(chǎn)規(guī)模將進(jìn)一步大型化，單系列煉油裝置規(guī)模將達(dá)到1000萬t/a以上，乙烯生產(chǎn)單系列規(guī)模將達(dá)到80～100萬t/a。"十一五"期間，將對鎮(zhèn)海、上海、燕山、高橋、金陵、揚(yáng)子、茂名、廣州、齊魯、福建、大連、蘭州等煉油廠進(jìn)行改造，使之形成具有國際競爭力的千萬噸級煉油基地，還要在青島、海南等地新建一批500～1000萬t/a大型煉油廠。發(fā)展以乙烯、芳烴和三大合成材料為主線的石油化工，將重點(diǎn)建成若干個百萬噸乙烯和百萬噸芳烴的生產(chǎn)基地。為此要繼續(xù)對原有乙烯工廠繼續(xù)進(jìn)行改造，抓緊建成揚(yáng)巴（南京）、賽科（上海）、福建、惠州、天津、鎮(zhèn)海等80～100萬t/a大型乙烯項(xiàng)目。其中，即將改造的茂名100萬t乙烯項(xiàng)目，總投資43億元，2006年完成。正在建設(shè)的中外合資揚(yáng)子－巴斯夫60萬t乙烯項(xiàng)目，總投資214億元，2004年將全部建成；中外合資上海－BP 90萬t乙烯項(xiàng)目，總投資223億元，2005年全面建成；中外合資惠州80萬t乙烯項(xiàng)目，總投資355億元，2005年全面建成。即將建設(shè)的福建800萬t煉油和80萬t乙烯項(xiàng)目，總投資315億元，2007年全部建成。鎮(zhèn)海和天津80萬t乙烯項(xiàng)目也將在"十一五"啟動。
二、石化工業(yè)發(fā)展對石化裝備工業(yè)提出更高的要求
世界科技進(jìn)步日新月異，石化領(lǐng)域的科技發(fā)展將更加迅速，高技術(shù)在石化產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用不斷深入，每隔3～5年就有新的工藝技術(shù)產(chǎn)生，逐步形成自己的核心技術(shù)和專有技術(shù)。隨著石化技術(shù)進(jìn)步的加快，石化裝備業(yè)也在不斷開發(fā)新的石化裝備技術(shù)來滿足生產(chǎn)的需要。
目前建設(shè)一個石化裝置，工程建設(shè)投資達(dá)到5～10億元；建設(shè)一套千萬噸級煉油廠需要投資90億元；建設(shè)一套百萬噸級乙烯廠，總投資達(dá)到200多億元。老裝置改造和新建裝置都對設(shè)備提出了更高要求。在石化工程建設(shè)中，設(shè)備投資占工程建設(shè)投資的50%左右，據(jù)初步統(tǒng)計今后每年全國石化裝備的投入將達(dá)到300億元，"十一五"期間設(shè)備投資將達(dá)到1500億元。預(yù)計"十一五"期間需要石化專用設(shè)備達(dá)230萬t，投資約475億元，壓縮機(jī)的需要量達(dá)2000多臺，石化行業(yè)需要各種工業(yè)泵達(dá)40,000多臺。
國際上石化專用設(shè)備（反應(yīng)器、塔器、換熱器）技術(shù)發(fā)展，根據(jù)石化工藝技術(shù)發(fā)展的要求，對各種石化專用設(shè)備進(jìn)行了反應(yīng)動力學(xué)、流體力學(xué)、傳質(zhì)和傳熱機(jī)理、分離和干燥原理研究和設(shè)計計算研究，開發(fā)了設(shè)備的設(shè)計軟件包和計算機(jī)程序，進(jìn)行設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計，建立石化專用設(shè)備實(shí)驗(yàn)基地，通過試驗(yàn)完成設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計，開發(fā)了從單機(jī)設(shè)備到單元設(shè)備的設(shè)計技術(shù)。
其中：
（1）反應(yīng)設(shè)備的發(fā)展趨勢向著由經(jīng)驗(yàn)放大走向數(shù)學(xué)模擬放大，實(shí)現(xiàn)大型化、結(jié)構(gòu)簡單化、操作自動化、研究方法趨向綜合化方向發(fā)展。
（2）換熱設(shè)備的性能對石化產(chǎn)品質(zhì)量、能量利用率以及系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性起著重要的作用。列管式、板式、板殼式、板翅式換熱器以及各類高效換熱器的發(fā)展十分迅速，工業(yè)發(fā)達(dá)國家換熱器熱回收率最高可達(dá)96%。隨著工業(yè)裝置的大型化及高效化，換熱器也趨于大型化，并向低溫差、低壓力損失方向發(fā)展。
（3）塔器技術(shù)將向著設(shè)備開發(fā)的高效化、復(fù)合化、塔內(nèi)件匹配最優(yōu)化、過程傳遞行為模型化、工程設(shè)計方法科學(xué)化等方向發(fā)展。
（4）離心壓縮機(jī)容量不斷增大，以滿足石化生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大的要求；隨著新技術(shù)的發(fā)展，新型氣體密封、磁力軸承和無潤滑聯(lián)軸器的出現(xiàn)，不斷開發(fā)高壓壓縮機(jī)和小流量壓縮機(jī)產(chǎn)品；進(jìn)一步研究三元流動理論，不僅應(yīng)用到葉輪設(shè)計，還發(fā)展到葉片擴(kuò)壓器靜止元件設(shè)計中，以期達(dá)到最高的機(jī)組效率；低噪音化，采用噪音防護(hù)以改善操作環(huán)境。
（5）往復(fù)式活塞壓縮機(jī)發(fā)展方向?yàn)榇笕萘俊⒏邏毫Α⒔Y(jié)構(gòu)緊湊、能耗少、噪聲低、效率高、可靠性高、排氣凈化能力強(qiáng)方向發(fā)展；普遍采用撬裝無基礎(chǔ)、全罩低噪音設(shè)計，大大節(jié)約安裝、基礎(chǔ)和調(diào)試費(fèi)用；不斷開發(fā)變工況條件下運(yùn)行的新型氣閥，氣閥壽命大大提高；在產(chǎn)品設(shè)計上，應(yīng)用壓縮機(jī)熱力學(xué)、動力學(xué)計算軟件和壓縮機(jī)工作過程模擬軟件等提高了計算準(zhǔn)確度，通過綜合模擬模型預(yù)測壓縮機(jī)在實(shí)際工況下的性能參數(shù)，以提高新產(chǎn)品開發(fā)的成功率。
（6）石化用泵發(fā)展方向主要是大型化、高速化、機(jī)電一體化及泵產(chǎn)品成套化；標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化；多品種、性能廣；壽命長及高可靠性；高效率、小型化；泵用密封、軸承生產(chǎn)大型化和專業(yè)化。特別是高溫泵、低溫和超低溫泵、高速泵、精密計量泵、耐腐蝕泵、輸送粘稠介質(zhì)和帶固體顆粒介質(zhì)泵、屏蔽泵技術(shù)發(fā)展很快，可以滿足石化生產(chǎn)的特殊需要。
（7）閥門向大型化、高參數(shù)化、自動化和成套化方向發(fā)展；產(chǎn)品系列不斷增加，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，如緊急切斷閥、快速關(guān)閉閥、防火閥、水冷閥等，基本參數(shù)有很大提高。
生產(chǎn)規(guī)模的大型化要求石化設(shè)備進(jìn)一步大型化。設(shè)備大型化促使設(shè)備設(shè)計技術(shù)、制造和檢驗(yàn)技術(shù)、運(yùn)輸技術(shù)、現(xiàn)場組裝和熱處理技術(shù)以及新材料有較大的發(fā)展。在石化設(shè)備大型化方面，單系列1000萬t/a以上的常減壓蒸餾裝置的常壓塔直徑達(dá)到9000～10,000mm，減壓塔直徑達(dá)到16,000mm。400萬t/a重油催化裂化裝置沉降器直徑達(dá)到8000～9000mm，再生器直徑達(dá)到15,600mm。加氫裝置的規(guī)模一般要達(dá)到200～400萬t/a以上，其中加氫裂化反應(yīng)器的外徑達(dá)到5000mm以上，壁厚將達(dá)到300mm，單臺重量將達(dá)到1000t以上。煤液化加氫反應(yīng)器直徑達(dá)到5500mm，壁厚達(dá)到340mm，單臺重量達(dá)到2040t。100萬t/a乙烯裂解裝置中的乙烯裂解爐單臺能力將達(dá)到10～15萬t/a。50萬t/a聚乙烯反應(yīng)器直徑達(dá)到8000mm。45萬tPTA裝置復(fù)合鈦材氧化反應(yīng)器直徑達(dá)到7600mm。換熱器是石化裝置中用量最多的石化專用設(shè)備，除了常用的大型管殼式換熱器外，其他高效換熱器如板殼式換熱器得到應(yīng)用，換熱面積達(dá)15000m2。乙烯裝置需要的鈑翅式換熱器（冷箱）設(shè)計溫度最低達(dá)-190℃，最高壓力達(dá)到9.6MPa，換熱器單元尺寸達(dá)到1200mm×1300mm×7500mm。大型石油儲罐將達(dá)到20萬t，圓筒型石油液化氣低溫儲罐將達(dá)到30,000～100,000m3，雙壁圓筒型大型乙烯低溫儲罐達(dá)到10,000～20,000m3。
石化通用設(shè)備向大型化、高精度、長壽命方向發(fā)展，更多地按石化生產(chǎn)工藝參數(shù)采用專用設(shè)計、個性化設(shè)計和制造，以使設(shè)備在最佳設(shè)計工況下運(yùn)行。400萬t/a催化裂化裝置富氣壓縮機(jī)功率達(dá)到6000kW。300萬t/a加氫裂化裝置用的往復(fù)式新氫壓縮機(jī)功率達(dá)到5000kW，排氣壓力達(dá)到19MPa，活塞力達(dá)到80～100t。乙烯裂解裝置最關(guān)鍵的裂解氣壓縮機(jī)，流量達(dá)到261,030m3/h，功率達(dá)到45,000kW。高壓聚乙烯超高壓往復(fù)壓縮機(jī)排氣壓力達(dá)到350MPa。45萬t/aPTA裝置工藝空氣壓縮機(jī)功率達(dá)到25,000kW。48,000Nm3/h空分裝置空氣壓縮機(jī)功率達(dá)到21,000kW。
一、我國石化工業(yè)發(fā)展預(yù)測
經(jīng)測算，國民經(jīng)濟(jì)每增長1%，對石油產(chǎn)品的需要增長0.8％～1％。2003年我國生產(chǎn)原油1.7億t，進(jìn)口9000萬t，加工原油2.4億t，基本滿足國內(nèi)需要。生產(chǎn)乙烯560萬t，滿足國內(nèi)需要50%。其中中國石化集團(tuán)生產(chǎn)原油3816萬t，加工原油1.23億t，生產(chǎn)乙烯414萬t。為了保證國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，預(yù)計2005年原油加工能力達(dá)到2.9億t；2010年我國原油加工能力將達(dá)到3.5億t，成品油滿足國內(nèi)需求。2005年乙烯生產(chǎn)能力達(dá)到900萬t，滿足國內(nèi)需求50%；2010年乙烯生產(chǎn)能力將達(dá)到1400萬t，滿足國內(nèi)乙烯需求的56%。為此石化工業(yè)將加快調(diào)整步伐，實(shí)現(xiàn)大型化、集約化和一體化，提高國際競爭能力。
今后石化生產(chǎn)規(guī)模將進(jìn)一步大型化，單系列煉油裝置規(guī)模將達(dá)到1000萬t/a以上，乙烯生產(chǎn)單系列規(guī)模將達(dá)到80～100萬t/a。"十一五"期間，將對鎮(zhèn)海、上海、燕山、高橋、金陵、揚(yáng)子、茂名、廣州、齊魯、福建、大連、蘭州等煉油廠進(jìn)行改造，使之形成具有國際競爭力的千萬噸級煉油基地，還要在青島、海南等地新建一批500～1000萬t/a大型煉油廠。發(fā)展以乙烯、芳烴和三大合成材料為主線的石油化工，將重點(diǎn)建成若干個百萬噸乙烯和百萬噸芳烴的生產(chǎn)基地。為此要繼續(xù)對原有乙烯工廠繼續(xù)進(jìn)行改造，抓緊建成揚(yáng)巴（南京）、賽科（上海）、福建、惠州、天津、鎮(zhèn)海等80～100萬t/a大型乙烯項(xiàng)目。其中，即將改造的茂名100萬t乙烯項(xiàng)目，總投資43億元，2006年完成。正在建設(shè)的中外合資揚(yáng)子－巴斯夫60萬t乙烯項(xiàng)目，總投資214億元，2004年將全部建成；中外合資上海－BP 90萬t乙烯項(xiàng)目，總投資223億元，2005年全面建成；中外合資惠州80萬t乙烯項(xiàng)目，總投資355億元，2005年全面建成。即將建設(shè)的福建800萬t煉油和80萬t乙烯項(xiàng)目，總投資315億元，2007年全部建成。鎮(zhèn)海和天津80萬t乙烯項(xiàng)目也將在"十一五"啟動。
二、石化工業(yè)發(fā)展對石化裝備工業(yè)提出更高的要求
世界科技進(jìn)步日新月異，石化領(lǐng)域的科技發(fā)展將更加迅速，高技術(shù)在石化產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用不斷深入，每隔3～5年就有新的工藝技術(shù)產(chǎn)生，逐步形成自己的核心技術(shù)和專有技術(shù)。隨著石化技術(shù)進(jìn)步的加快，石化裝備業(yè)也在不斷開發(fā)新的石化裝備技術(shù)來滿足生產(chǎn)的需要。
目前建設(shè)一個石化裝置，工程建設(shè)投資達(dá)到5～10億元；建設(shè)一套千萬噸級煉油廠需要投資90億元；建設(shè)一套百萬噸級乙烯廠，總投資達(dá)到200多億元。老裝置改造和新建裝置都對設(shè)備提出了更高要求。在石化工程建設(shè)中，設(shè)備投資占工程建設(shè)投資的50%左右，據(jù)初步統(tǒng)計今后每年全國石化裝備的投入將達(dá)到300億元，"十一五"期間設(shè)備投資將達(dá)到1500億元。預(yù)計"十一五"期間需要石化專用設(shè)備達(dá)230萬t，投資約475億元，壓縮機(jī)的需要量達(dá)2000多臺，石化行業(yè)需要各種工業(yè)泵達(dá)40,000多臺。
國際上石化專用設(shè)備（反應(yīng)器、塔器、換熱器）技術(shù)發(fā)展，根據(jù)石化工藝技術(shù)發(fā)展的要求，對各種石化專用設(shè)備進(jìn)行了反應(yīng)動力學(xué)、流體力學(xué)、傳質(zhì)和傳熱機(jī)理、分離和干燥原理研究和設(shè)計計算研究，開發(fā)了設(shè)備的設(shè)計軟件包和計算機(jī)程序，進(jìn)行設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計，建立石化專用設(shè)備實(shí)驗(yàn)基地，通過試驗(yàn)完成設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計，開發(fā)了從單機(jī)設(shè)備到單元設(shè)備的設(shè)計技術(shù)。
其中：
（1）反應(yīng)設(shè)備的發(fā)展趨勢向著由經(jīng)驗(yàn)放大走向數(shù)學(xué)模擬放大，實(shí)現(xiàn)大型化、結(jié)構(gòu)簡單化、操作自動化、研究方法趨向綜合化方向發(fā)展。
（2）換熱設(shè)備的性能對石化產(chǎn)品質(zhì)量、能量利用率以及系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性起著重要的作用。列管式、板式、板殼式、板翅式換熱器以及各類高效換熱器的發(fā)展十分迅速，工業(yè)發(fā)達(dá)國家換熱器熱回收率最高可達(dá)96%。隨著工業(yè)裝置的大型化及高效化，換熱器也趨于大型化，并向低溫差、低壓力損失方向發(fā)展。
（3）塔器技術(shù)將向著設(shè)備開發(fā)的高效化、復(fù)合化、塔內(nèi)件匹配最優(yōu)化、過程傳遞行為模型化、工程設(shè)計方法科學(xué)化等方向發(fā)展。
（4）離心壓縮機(jī)容量不斷增大，以滿足石化生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大的要求；隨著新技術(shù)的發(fā)展，新型氣體密封、磁力軸承和無潤滑聯(lián)軸器的出現(xiàn)，不斷開發(fā)高壓壓縮機(jī)和小流量壓縮機(jī)產(chǎn)品；進(jìn)一步研究三元流動理論，不僅應(yīng)用到葉輪設(shè)計，還發(fā)展到葉片擴(kuò)壓器靜止元件設(shè)計中，以期達(dá)到最高的機(jī)組效率；低噪音化，采用噪音防護(hù)以改善操作環(huán)境。
（5）往復(fù)式活塞壓縮機(jī)發(fā)展方向?yàn)榇笕萘俊⒏邏毫Α⒔Y(jié)構(gòu)緊湊、能耗少、噪聲低、效率高、可靠性高、排氣凈化能力強(qiáng)方向發(fā)展；普遍采用撬裝無基礎(chǔ)、全罩低噪音設(shè)計，大大節(jié)約安裝、基礎(chǔ)和調(diào)試費(fèi)用；不斷開發(fā)變工況條件下運(yùn)行的新型氣閥，氣閥壽命大大提高；在產(chǎn)品設(shè)計上，應(yīng)用壓縮機(jī)熱力學(xué)、動力學(xué)計算軟件和壓縮機(jī)工作過程模擬軟件等提高了計算準(zhǔn)確度，通過綜合模擬模型預(yù)測壓縮機(jī)在實(shí)際工況下的性能參數(shù)，以提高新產(chǎn)品開發(fā)的成功率。
（6）石化用泵發(fā)展方向主要是大型化、高速化、機(jī)電一體化及泵產(chǎn)品成套化；標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化；多品種、性能廣；壽命長及高可靠性；高效率、小型化；泵用密封、軸承生產(chǎn)大型化和專業(yè)化。特別是高溫泵、低溫和超低溫泵、高速泵、精密計量泵、耐腐蝕泵、輸送粘稠介質(zhì)和帶固體顆粒介質(zhì)泵、屏蔽泵技術(shù)發(fā)展很快，可以滿足石化生產(chǎn)的特殊需要。
（7）閥門向大型化、高參數(shù)化、自動化和成套化方向發(fā)展；產(chǎn)品系列不斷增加，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，如緊急切斷閥、快速關(guān)閉閥、防火閥、水冷閥等，基本參數(shù)有很大提高。
生產(chǎn)規(guī)模的大型化要求石化設(shè)備進(jìn)一步大型化。設(shè)備大型化促使設(shè)備設(shè)計技術(shù)、制造和檢驗(yàn)技術(shù)、運(yùn)輸技術(shù)、現(xiàn)場組裝和熱處理技術(shù)以及新材料有較大的發(fā)展。在石化設(shè)備大型化方面，單系列1000萬t/a以上的常減壓蒸餾裝置的常壓塔直徑達(dá)到9000～10,000mm，減壓塔直徑達(dá)到16,000mm。400萬t/a重油催化裂化裝置沉降器直徑達(dá)到8000～9000mm，再生器直徑達(dá)到15,600mm。加氫裝置的規(guī)模一般要達(dá)到200～400萬t/a以上，其中加氫裂化反應(yīng)器的外徑達(dá)到5000mm以上，壁厚將達(dá)到300mm，單臺重量將達(dá)到1000t以上。煤液化加氫反應(yīng)器直徑達(dá)到5500mm，壁厚達(dá)到340mm，單臺重量達(dá)到2040t。100萬t/a乙烯裂解裝置中的乙烯裂解爐單臺能力將達(dá)到10～15萬t/a。50萬t/a聚乙烯反應(yīng)器直徑達(dá)到8000mm。45萬tPTA裝置復(fù)合鈦材氧化反應(yīng)器直徑達(dá)到7600mm。換熱器是石化裝置中用量最多的石化專用設(shè)備，除了常用的大型管殼式換熱器外，其他高效換熱器如板殼式換熱器得到應(yīng)用，換熱面積達(dá)15000m2。乙烯裝置需要的鈑翅式換熱器（冷箱）設(shè)計溫度最低達(dá)-190℃，最高壓力達(dá)到9.6MPa，換熱器單元尺寸達(dá)到1200mm×1300mm×7500mm。大型石油儲罐將達(dá)到20萬t，圓筒型石油液化氣低溫儲罐將達(dá)到30,000～100,000m3，雙壁圓筒型大型乙烯低溫儲罐達(dá)到10,000～20,000m3。
石化通用設(shè)備向大型化、高精度、長壽命方向發(fā)展，更多地按石化生產(chǎn)工藝參數(shù)采用專用設(shè)計、個性化設(shè)計和制造，以使設(shè)備在最佳設(shè)計工況下運(yùn)行。400萬t/a催化裂化裝置富氣壓縮機(jī)功率達(dá)到6000kW。300萬t/a加氫裂化裝置用的往復(fù)式新氫壓縮機(jī)功率達(dá)到5000kW，排氣壓力達(dá)到19MPa，活塞力達(dá)到80～100t。乙烯裂解裝置最關(guān)鍵的裂解氣壓縮機(jī)，流量達(dá)到261,030m3/h，功率達(dá)到45,000kW。高壓聚乙烯超高壓往復(fù)壓縮機(jī)排氣壓力達(dá)到350MPa。45萬t/aPTA裝置工藝空氣壓縮機(jī)功率達(dá)到25,000kW。48,000Nm3/h空分裝置空氣壓縮機(jī)功率達(dá)到21,000kW。
