我國大型PTA設備的國產化步伐加快

錢伯章

（上海擎督信息科技有限公司金秋能源石化工作室)

作為目前國內同類在建項目中投資最低、進度最快、設備國產化率 （大于75%）最高的年產百萬噸PTA（精對苯二甲酸）工程項目，重慶蓬威PTA項目實現了大型PTA項目設備國產化的目標。重慶蓬威PTA項目的產能已調整為90萬t/a，加上設計余量，實際可達到100萬t/a。由于實現了工藝國產化和關鍵設備立足于國內制造，大大降低了工程造價，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組，是我國在進口20多套以后首次實現國產化。該空壓機組可以穩定、可靠地滿足工藝要求，顯著地節約設備造價。重慶蓬威PTA項目中包括PTA裝置的核心設備及配套裝置，都是由陜西鼓風機集團公司、杭州汽輪機股份公司、錦西化工機械制造公司、江蘇南京寶色鈦業有限公司、成都翔云飛機附件廠、航天科技動力研究所等設計制造的。由中紡院設計、中國二重集團制造的大型加氫精制反應器，是國內首臺 （套）實現國產化的大型PTA精制反應器。

沈陽鼓風機集團自主研制的北京燕山膨脹機（GZ1）和揚子石化膨脹機模型級 （KY71）各項技術指標達到國際標準，結束了我國PTA膨脹機依靠進口的歷史。沈鼓集團跟蹤世界先進技術，從設計氣動模型到采用世界先進的CFD（計算流體動力學）手段，從試驗裝置設計到模型級葉輪的加工制造等，通過GZ1驗證了技術的先進性和可靠性。2009年以來，沈鼓集團已先后簽下揚子和江蘇海倫PTA項目，這標志著中國石化已經擁有具有自主知識產權的PTA成套技術。

2010年8月，繼PTA大型蒸汽管回轉干燥裝置出口比利時和簽約浙江逸盛PTA回轉干燥裝置之后，天華化工機械及自動化研究設計院又與翔鷺石化公司簽訂了兩套100萬t/a PTA回轉干燥機成套裝置項目，這套裝置創下三項世界之最：規模最大、單線產能最大和制造難度最大。該院已掌握了蒸汽管回轉干燥機的工程放大技術，建立了傳熱系數及物料停留時間關聯模型和布管及排液模型，采用ANSYS軟件對關鍵部件結構進行了應力分析和優化。目前該項技術已在洛陽石化、烏石化、佳龍石化、儀征化纖、神華集團、寶鋼、太鋼、攀鋼等國內知名公司的PTA、煤調濕、褐煤調制生產裝置中推廣應用。

百萬噸級大型PTA氧化反應器于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t/a PTA氧化反應器，是迄今為止采用國內工藝包自主制造的規格最大、單臺產能最高的鈦鋼復合板PTA氧化反應器。其直徑達7800 mm，長度40 m，總質量420 t，容積達到1200 m3，是目前全球最大的鈦鋼復合承壓設備，也是制造工藝、焊接技術難度最大的此類設備。該設備造價僅為進口設備的一半，使用該設備不僅能降低PTA裝置的建設成本，也可降低聚酯產品生產成本。

2011年5月17日，由中國石化集團上海工程有限公司承擔的 “節能型PTA氧化反應冷凝器工程技術開發及工業應用”項目通過了中國石化組織的技術鑒定。該項目已獲得國家實用新型專利，整體技術達到國際先進水平。該項目開發了40萬t/a PTA裝置氧化單元新結構的冷凝器，建立了氧化冷凝器的工藝計算模型，其換熱管采用鈦材內波外螺紋管，換熱效率高。項目組還提出了換熱管束防振結構，優化了鈦襯里結構，實現了分區檢漏，編制了設備制造檢驗技術規程，形成了完整的節能型氧化反應冷凝器的工程設計及制造技術。2010年10月，該項目成果在上海石化40萬t/a PTA裝置上進行了工業應用，冷凝器運行平穩，換熱效率高，設備造價比國外產品節省50%以上。

2011年6月22日，中航黎明錦西化工機械（集團）有限責任公司和中國紡織工業設計院等聯合自主研發、設計制造的2臺國產百萬噸級PTA（精對苯二甲酸）/CTA（粗對苯二甲酸）蒸汽回轉干燥機，通過了由中國機械工業聯合會組織的國產化首臺 （套）重大裝備科技成果專家鑒定。百萬噸級PTA/CTA裝置是我國 “十一五”規劃重大技術裝備16個重點攻關項目之一，其關鍵設備干燥機的研制成功，對實現大型PTA/CTA成套設備國產化具有重要意義。這2臺百萬噸級PTA/CTA裝置干燥機產能最大分別為136 t/h和138 t/h，規格分別為直徑4.2 m、長32 m和直徑3.8 m、長27.5 m，質量分別達 390 t和285 t，均為國內最大。2009年11月，錦西化機研制的2臺百萬噸級PTA/CTA干燥機在重慶蓬威石化公司投用，在100%滿負荷的情況下裝置平穩運行，出料質量均達到了用戶的要求。國產大型干燥機填補了國內空白，不但提高了我國石化裝備制造業的創新能力，還可為石化企業降低一半的干燥機設備采購費用，縮短一半的采購周期。

2012年10月中旬，南京寶色股份公司制造的全球規格最大、單臺產能最高、制造工藝最難的石化生產設備——120萬t/a精對苯二甲酸 （PTA）氧化反應器順利下線，并發往用戶。據介紹，PTA作為重要的基礎化工原料，主要用于聚酯纖維、薄膜、涂料及工程塑料等工業領域，在國內外的應用越來越廣泛。但由于國內自主開發能力薄弱，我國生產PTA的工藝技術和設備一直依賴進口，僅專利費一項，每生產1 t產品就要支付30美元，費用極高。2011年2月7日，南京寶色股份公司曾制造出直徑6.8 m、總質量305 t的國內首臺百萬噸級PTA氧化反應器，在PTA生產核心設備制作的關鍵技術上取得重大突破，填補了國內空白，打破了國外對我國制造大型PTA關鍵設備的技術壟斷。南京寶色股份公司此次制造出的120萬t/a PTA氧化反應器直徑7.8 m、長40 m、總質量420 t、容積1200 m3，完全采用國內工藝、國產化技術制造。制造過程中，該公司成功攻克了十多項技術難題，并刷新了自己保持的百萬噸級大型PTA氧化反應器國產化的制造紀錄。

南京寶色股份公司2012年10月30日透露，全球規格最大、單臺產能最高、制造工藝最難的精對苯二甲酸生產設備——產能120萬t/a的PTA氧化反應器在該公司研制成功并已發往用戶。該設備不僅性能質量領先國際同類產品，且價格僅為其一半。這對大幅度降低我國PTA裝置的投資成本和產品成本、促進我國聚酯工業和化纖工業健康發展具有戰略意義。該大型設備是經國家發改委核準的國產化示范工程，也是我國石化裝備產業旗艦型項目。其設計采用國內工藝包，完全以國產化技術制造。設備直徑7.8 m，長40 m，總質量420 t，容積1200 m3，是目前全球最大的也是制造工藝、焊接技術難度最大的鈦鋼復合承壓設備。該設備的成功研制，打破了國外對我國大型PTA裝置關鍵設備的技術壁壘，標志著大型化工設備國產化躍上新臺階。據介紹，由于國內自主開發能力薄弱，我國生產PTA的工藝技術和設備一直依賴進口，費用高昂，僅專利費一項，每生產1 t產品就要支付30美元。為此，國務院于2006年6月發布 《關于加快振興裝備制造業的若干意見》，將百萬噸級大型乙烯成套設備和PTA成套設備等列為國產化攻關的重點。2009年11月，重慶蓬威石化公司的60萬t/a PTA項目一次投料開車成功，宣告我國PTA技術裝備國產化的任務初步完成，南京寶色股份公司為該項目研制了氧化反應器。目前，我國新建的PTA裝置產能普遍在100萬t/a以上，隨著裝置生產能力的擴大，PTA設備也日趨大型化。這次120萬t/a PTA氧化反應器研制過程中，該公司成功攻克了十多項技術難題，并刷新了自己保持的百萬噸級大型PTA氧化反應器國產化的制造紀錄。

2012年12月10日，由上海工程公司聯合上海石化、天華化工機械及自動化研究設計院共同承擔的中國石化科技開發項目 “PTA新型壓力過濾技術的開發與工業應用”，通過了中國石化科技開發部組織的專家技術審查。專家一致認為，該項目提供的技術資料齊全，數據可信，完成了中國石化科技開發合同規定的開發和研制任務；在PTA連續多室加壓過濾的實驗研究和PTA壓力過濾系統工藝流程研究基礎上，重點對中心控制接頭、卸料機構、密封結構、單元室劃分、過濾座形式等進行了技術創新，并采用軸承整體定位密封和整體加工技術以及新型隔離密封材料，開發出滿足PTA固液分離要求的過濾-洗滌-預干燥一體化壓力過濾機成套裝備。該成套設備結構緊湊，具有創新性，已申請6件國內專利。開發的壓力過濾機成套裝備在上海石化40萬t/a PTA裝置上進行了工業化應用試驗。結果表明：裝置運行穩定，生產能力和產品質量達到預期目標。與原流程相比，該裝置減少了設備臺數，縮短了工藝流程，節省了投資，降低了裝置能耗，促進了PTA技術發展，具有良好的經濟效益、社會效益和推廣應用前景，總體達到國際先進水平。

由上海工程公司聯合上海石化、天華化工機械及自動化研究設計院共同完成的PTA新型壓力過濾技術開發與工業應用項目，2012年12月通過中國石化組織的技術審查。該項目開發的成套裝備已在上海石化40萬t/a PTA裝置上進行了工業化應用試驗。該項目在PTA連續多室加壓過濾的實驗研究和PTA壓力過濾系統工藝流程研究基礎上，重點對中心控制接頭、卸料機構、密封結構、單元室劃分、過濾座形式等進行了技術創新，并采用軸承整體定位密封和整體加工技術，以及新型隔離密封材料，開發出滿足PTA固液分離要求的過濾-洗滌-預干燥一體化壓力過濾機成套裝備。