现代化工装备技术的应用及发展

现代化工装备技术的应用及发展
陈国海
现代社会的发展越来越依赖于高度机械化、自动化和智能化的产业创造财富，而这一切都离不开现代化的工业装备。

伴随着中国经济多年的高速、平稳增长，石油和化工行业将在“十一五”期间得到迅速发展，流程工业作为加工制造流程性材料产品的现代国民经济支柱产业之一，其发展的实现必然要求越来越先进的过程装备，化工装备技术将以此为依托，不断应用于各个方面，进一步拓展发展空间。

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。

化工过程装备主要服务于现代大化工及与之相近地许多流程工
业，是现代大化工中必不可少的工艺、设备、自控三大核心技术之一。

过程装备服务面向的生产过程十分宽广，通常包括过程机械、过程设备、压力容器三大部分。

一、过程机械
常用的过程机械主要包括压缩机、过滤机、离心机、烟气轮机、干燥机和挤压造粒机等。

随着现代大化工朝着大型集成化方面发展，过程机器主要向大型化、高精度、长寿命方向发展，更多地按生产工艺参数采用专用设计，个性化设计和制造，使之在最佳设计工况下运行。

日本、美国、德国、意大利、瑞士等国家的设计和制造技术比较先进。

长期以来国内自主开发或者引进后攻克了不少难关，有了重大突破。

其中水平剖分式离心压缩机和轴流式压缩机接近国际同类产品的先进水平。

往复式压缩机已形成了L、D、DE、H、M等数十个系列，数百种产品，满足了国内大型化工厂的需要；转鼓真空过滤机国外正朝着大规格、高速率、高精度、全自动方向发展。

国内是从意大利EIMCO公司引进的设计、制造技术，经消化吸收和改进，形成了一整套加工、组对、焊接工艺决窍。

相比之下，主要差距是对市场发展、产品需求认识不够，创新能力低，对引进技术精髓消化较差；国外离心机技术发展较快，而且实现了专业化和系列化。

国内研制的El、式LWFl000一N型和LWFl050一N型离心机已分别用于7～10万吨／年高密度聚乙烯装置的悬浮液的分离，研制的LWl200x1980型离心机用于22．5万吨／年PTA浆液的脱水，离心机转鼓直径达到φ1200mm。

但立式离心机还处于初步模仿阶段。

与国外相比主要差距是在设计技
术、产品大型化和系列化上。

干燥机，日本三井造船、月岛机械及德国FAUVET?GIREL的制造直径达φ4000mm以上。

20万吨／年HDPE蒸汽管回转干燥机及40万吨／年TA装置蒸汽管回转干燥机已实现了国产化。

差距主要表现在设备大型化方面，在即将建设的40万吨／年～50万吨／年聚乙烯和聚丙烯装置以及60万吨／年聚酯装置的大型干燥机，国内有待开发。

化工泵的生产技术比较成熟，规格品种多，标准化程度高，发展方向主要是大型化、高速化，机电一体化及泵产品成套化，特别是高温泵、低温和超低温泵、高速泵、精密计量泵、耐腐蚀泵、输送粘稠介质和带固体颗粒介质泵、屏蔽泵技术发展很快。

国内生产制造厂家100多个，形成了100多个系列、2000多个品种泵类产品制造技术和生产装备，满足了石化生产的需要。

与国外比较，国内石化用泵在设计理论、设计方法上比较落后，产品开发多采用仿制和类比的方法，缺乏理论根据和实验研究数据；加工装备和工艺水平比较落后，加工精度低，生产效率低；产品系列化和通用化程度不高，规格品种少；泵效率、质量和可靠性、密封性能、耐腐蚀性能等方面同国外相比还有较大差距，
二、过程设备
过程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。

催化裂化反应器的国内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，但30万吨/年以上的氨合成塔、大型氧氯化流化床反应器、环氧乙烷反应器、连续重整移动床反应器等成套设计技术还未完全掌握。

大型气流床煤气化炉成套装备目前仍然依赖于引进Texaco和Shell技术，是个薄弱环节。

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。

塔器在石化工艺过程中的作用主要是分馏、吸收、汽提、萃取、洗涤、回收、再生、脱水及气体净化和冷却等。

常用的有板式塔和填料塔，国外塔器主要是在塔盘和填料技术上不断改进。

我国近20年开发了许多性能优良的板式塔和填料塔，已在石化、炼油装置中得到了广泛应用，性能处于国际先进水平。

其中具有代表性的主要有适宜于处理高液体通量的DT 塔盘、适宜于处理高气体通量的旋流塔盘、具有高操作弹性及高效率的立体传质塔盘以及筛板——填料复合塔等。

三、压力容器
由于压力容器在承压状态下工作，并且所处理的介质多为高温或易燃易爆，一旦发生事故，将会对人们的生命和财产造成不可估量的损失，因此世界各国均将压力容器作为特种设备予以强制性管理。

压力容器的类型千差万别，功能也随应用场合而变化，其整个建造过程涉及冶金、结构设计、机械加工、焊接、热处理、无损检测等专业技术门类。

因此，压力容器行业的国际地位在一定程度上反映了国家的综合实力。

在压力容器领域，最有代表性的是高压和超高压容器技术
的发展。

由于多种高强抗氢钢的开发和先进技术的发展，高压加氢反应器已由过去的冷壁技术发展到今天的大型热壁技术。

鉴于过程装备尤其是大型石化装备大多数都处于高危环境下，压力容器的安全评定与延寿技术就显得十分重要。

现代先进设计技术在压力容器领域的开发应用，主要是指“按应力分析设计”范畴。

除了已较普及的计算机辅助计算（CAC）和计算机辅助设计（CAD）外，有待进一步开发的如有限元设计、并行设计、虚拟设计和计算机辅助工程（CAE）等现代先进技术均将在21世纪取得不同程度的进展。

现代的压力容器结构设计正在逐步摆脱传统观念的束缚，体现真正满足工艺要求的设计理念，追求实效性、安全性和经济性的和谐统一。

新的装备是新工艺的摇篮，而装备技术的发展必须适应工艺和工程的发展趋势。

当代石油化工过程装备与控制工程领域的发展方向是使过程装备高效率、高自动化、安全可靠、数据参数自动监控、在线测量和预报、系统故障远程诊断与自愈调控，其主要的研究方向有：研究故障产生规律及早期发现故障的征兆信息，研究故障信号处理及识别特征，应用振动、红外、油液分析、涡流、绝缘、超声、声发射、X涉线、噪声等多种技术诊断、预测工业装备故障，装备状态检测诊断及控制一体化系统、主动控制系统，压力容器技术，装备密封技术，高效分子蒸馏技术，过程机械CAE，高聚物加工技术及装备，过程智能检测与先进控制工程等。