在乙烯装置中,裂解气压缩机、丙烯制冷压缩机和乙烯压缩机俗称“乙烯三机”,因为处在乙烯生产的源头部位,而成为乙烯装置的核心设备。没有大型乙烯压缩机的生产制造能力,就如同石化工业这个“巨人”缺少心脏、断了脊梁。
随着天津和镇海的百万吨乙烯装置离心压缩机相继试车成功,沈鼓摘取了这一代表世界石化装备最高水平的明珠,兑现了向国家和用户作出的“保证重大产品质量与信誉”的郑重承诺。不仅震撼了国内、国际装备制造业,也受到胡锦涛总书记、全国人大常委会委员长吴邦国等国家领导的高度赞扬与充分肯定。
回顾沈鼓重大乙烯装置离心压缩机研制的历程,可谓历尽艰辛。在党和国家各级政府及中石化、中石油、众多科研院所、用户的大力支持和充分信任下,从24万吨/年乙烯项目压缩机组、36万吨/年乙烯项目压缩机组、64万吨/年乙烯项目压缩机组,到100万吨/年乙烯项目压缩机组,沈鼓最终跃上了世界先进水平的新台阶。
沈鼓结束我大乙烯压缩机依赖进口历史
上世纪90年代以前,我国乙烯工业装置的技术水平和生产能力相对较低。1998年以前,国内的18套乙烯装置用50多台离心压缩机组均从国外引进,国产乙烯装置用百万吨级大型压缩机组更是空白。
1995年,中石化总公司开始对所属企业30万吨/年乙烯装置进行梯次性扩建,提出乙烯“三机”国产化目标。这为沈鼓圆中国石化工业重大技术装备国产化的梦想提供了历史机遇。
1995年大庆石化公司决定把原有的30万吨/年乙烯装置扩建为48万吨/年。由沈鼓制造大型乙烯装置中的裂解气压缩机和丙烯压缩机。
在中科院、西安交大等20多家科研机构的支持下,沈鼓从设计入手,把引进国外先进技术和自主开发相结合,开始了“中国制造”的攻坚战。1999年12月23日,“两机”在大庆石化公司试车成功,日产乙烯1450吨,产品合格率为100%。两机试车成功,实现了单套机组容量24万吨/年乙烯的目标,填补了国内空白,打破了国外设备一统天下的被动局面,结束了我国大型乙烯装置压缩机长期依赖进口的历史。
在“两机”平稳运行一年后,上海金山石化公司36万吨/年乙烯改造工程裂解气压缩机组又决定由沈鼓设计制造。2002年4月16日,该产品一次试车成功并投料生产。沈鼓又一次把用户的担心变为放心,把惊奇带给世界。上海石化四期工程全面投产后,该公司的乙烯总产量跃升到85万吨/年,标志着中国石化实现了单套机组36万吨/年乙烯的目标,填补了国内空白。
2005年7月,国家又将茂名石化64万吨/年乙烯改扩建工程裂解气压缩研制任务交给了沈鼓。该机组是在完全自主创新的条件下,自行开发出来的具有国际先进水平的国产化大型裂解气压缩机组。该机组填补了国产化乙烯装置裂解气压缩机单机能力64万吨/年的空白,标志着我国的裂解气压缩机的设计和制造水平登上了新台阶。该机组于2006年9月17日在用户现场一次开车成功。
接连攻坚成功坚定了沈鼓自主研制大型石化装置的信心,坚定了用户选用国产设备的信心,为下一步百万吨级大乙烯机组项目的国产化研制铺平了道路。
沈鼓为“百万乙烯”安上“中国芯”
由于国内经济的迅速发展极大地刺激了对乙烯产品的市场需求,国内乙烯生产企业纷纷新建或扩建大型乙烯装置,未来几年,百万吨级以上大型乙烯装置将是发展的必然趋势。根据石化产业调整和振兴规划,在现有基础上,2011年我国将形成11个百万吨级乙烯基地。
乙烯生产装置的大型化和规模化发展趋势,使得研制难度越来越大,大型化不是简单的放大,必须继续对大型化重大关键设备进行攻关,注重技术细节上的消化吸收,逐渐形成自己的技术特色,才能满足石化生产装置大型化对工艺装备的要求。因此,在大乙烯时代,如何让大乙烯与国产化比翼齐飞便成为横在国人面前的一道重要课题。
为此,2006年初国务院出台了《国家中长期科学和技术发展规划纲要》,把大型蒸汽裂解乙烯生产成套技术及装备列为制造业领域优先发展的内容之一。《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》确定了16项重大技术装备和产品作为我国“十一五”期间发展的重点,其中百万吨级大型乙烯成套设备、大型PTA(对苯二甲酸)成套设备成为石化装备振兴的重中之重。我国出台的《乙烯工业中长期发展专项规划》指出:“十一五”期间,国家将对天津石化、镇海炼化、抚顺石化等企业进行改扩建,同时优化技术经济指标,使这些企业乙烯的生产规模达到100万吨/年。
在国家发改委、机械工业联合会、中石化、中石油及其所属企业等众多用户的高度信任下,沈鼓集团承担了天津百万吨乙烯装置裂解气压缩机、镇海百万吨乙烯装置丙烯压缩机和抚顺百万吨乙烯装置乙烯压缩机的国产化研制任务。
2008年3月16日,沈鼓隆重举行承制年产百万吨乙烯装置三套压缩机组投产启动大会。参会的国家发改委有关领导在讲话中指出,年产百万吨乙烯装置三套压缩机组的投产,是我国重大技术装备国产化的一个标志性工程,希望沈鼓集团精心设计、精心制造、万无一失,确保产品质量达到国际水平。
首台首套百万吨乙烯三机,承载着国家的殷切期望,承载着用户的高度信任,关系到石化装置能否创造的巨大经济效益,关系到民族乙烯工业的发展前途,也直接影响着我国装备制造业高端产品的发展方向。会上,沈鼓作出郑重承诺:采取精心设计、精心制造、万无一失的14条保证措施;技术标准高于国际标准;按期交货和一次开车合格;全员缴纳风险责任金。
百万吨级乙烯“三机”的设计制造是业界难题,具有设计和制造能力的仅有西门子、三菱和荏原公司、通用电气等屈指可数的几家国外大公司。面对建设国家重点项目的重大责任与使命,沈鼓通过与西安交通大学、大连理工大学、东北大学等多家高校开展联合开发,充分利用高校的专业和学科优势与自主开发相结合,有效开展了百万吨级乙烯压缩机核心技术攻关,出色完成了14项重大前沿技术难题。
例如:丙烯压缩机的气动优化方案使得机组第一段效率高于EL鄄LIOTT和GE公司的同类产品水平,实现了高马赫数叶轮应用的重大突破;成功完成了H858高压缸机壳水压试验,压力达到了合同规定的6.75MPa,创下了沈鼓机壳体积最大、压力等级最高的多项“历史之最”;百万吨丙烯压缩机的性能试验,开创了国内压缩机研制史的先河———首次完成既有抽气又有加气的性能试验,首次在产品上采用机壳内部流场测量的性能试验,首次采用R134a气体为介质的性能试验,首次进行带有负压的闭式循环性能试验。
为了履约合同,确保百万吨乙烯装置压缩机研制的高水平、高质量和交货期,打造国产化精品,沈鼓实施了一整套的保障措施:精心部署,组成强有力的组织指挥系统;精心设计,确保产品达到国际先进水平;严格控制制造过程,确保产品质量;及时周到,为用户提供优质服务。
春华秋实。2008年底,百万吨裂解气压缩机进行了厂内气动性能试验,机组完全达到了技术协议中“整机功率偏差不大于设计功率2%”的要求,远远低于ASMEPTC-10标准规定的4%,最终通过了专家的审查。2009年10月12日下午2时,天津百万吨乙烯裂解气压缩机三缸联动试车一次获得成功,标志着我国首套拥有自主知识产权的百万吨级乙烯裂解气压缩机正式投入运转,“大乙烯”上的“中国芯”在海河之滨开始强劲跳动。天津石化用户对试车结果相当满意地表示:机组达到国际先进水平,完全可以与外商产品媲美。
2009年5月26日,中国石化主持召开百万吨乙烯装置用丙烯机组出厂验收会。专家认定:机组达到国际先进水平,实现百万吨乙烯装置用丙烯机组国产化重大突破,打破了该类产品长期依赖进口的局面,有着显著的经济效益和社会效益。第二年4月中旬,沈鼓为镇海炼化100万吨/年乙烯装置提供的丙烯压缩机(H856)投料开车成功,并进入工艺流程,生产出合格的乙烯产品。中国石化和镇海炼化的高层领导现场看到各项指标达到设计要求,最大振动值不超过10.2μm的试车结果,非常欣喜地说:这才是高水平的国产化。
据测算,天津和镇海两大乙烯工程投产后,分别可增加300亿元左右的年销售额,带动1000多亿元的下游产业产值。在这两大乙烯工程上,沈鼓与通用电气等国际知名公司同台竞技:外方的设备一次开车未果,而沈鼓却是一次成功,极大地提升了民族工业的自豪感,使我国大型石化设备制造能力提高到世界先进水平,挺进了世界先进压缩机制造企业的行列。
沈鼓让民族工业有了“中国心”,让民族工业挺起了脊梁。
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