浅谈化工过程装备发展趋势

作者：流程工业

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。流程工业是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。

过程装备 发展迅猛

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。随着我国石油化工业的飞速发展并成为支柱产业之一，化工过程装备行业获得了迅猛的发展。

以现代大化工的核心内容之一的石化工业为例，我国石化装备从开始的成套引进，已逐渐发展到以国产为主、引进为辅的阶段，其中大型炼油成套装备的国产化率已经达到90％以上。最能反映一个国家科技与经济实力的百万吨级大型乙烯成套装备的国产化率也已接近70％。目前只是引进少量国内暂时还不能设计制造，或者质量不过关、规格品种满足不料需要的关键装备。

在过程机器领域，如今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30万吨/年大合成氨厂等的需要。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。

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。

在过程设备领域，品种最多、最具有代表性的各类反应设备，国内发展也较快。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。目前过程设备中量大面广的塔器，已完全立足于国内。

节水、节能且无污染地实现化学过程，是新世纪石油、化工工艺和装备技术发展的主要动力。新世纪石油和化工装备的技术发展，主要表现在：单元设备进一步大型化，严密性要求提高，无检修运行周期3年以上，机、泵等大量采用个性化设计，传热和传质等过程需要高效、高精度和紧凑性单元操作设合。

新的装备是新工艺的摇篮，而装备技求的发展必须适应工艺和工程的发展趋势。目前，装备制造企业已更多、更早地参与化工新工艺的开发，其今后的发展重点是积极参与石油和化工工艺新技术的研究与开发，以推出具有中国特色的专利设备；自主开发各类高效单元操作设备，以推动石油和化工装备的总体技求进步。

新材料在过程装备中的应用

化工过程装备技术的进步，我们有目共睹。在今日学术界，众多学者纷纷预测，下一次工业革命的主角会是谁。众多专家纷纷看好：新材料。

材料技术与信息技术、生物技术、先进制造技术并列,被世界许多国家认为是当代以及今后相当长的历史时期内,影响人类社会全局的高技术。江泽民在接受美《科学》杂志独家专访时也指出,许多新的交叉科学研究领域都可能对中国未来的繁荣发展产生重要影响,信息科学、材料科学、生命科学和资源环境科学研究领域对中国未来的可持续发展至关重要。材料高技术既是一个独立的技术领域,又对其他技术领域起着引导、支撑的关键性作用并与其他技术相互依存。不仅如此,材料高技术还是支撑当今整个人类文明的现代工业和现代农业的共性关键技术,同时又是一个国家国防力量最重要的物质基础。材料科学的进展与其他学科的结合勿容置疑地成为目前诸多领域研究与开发的热点。

国家计委在《关于组织实施新材料高技术产业化专项的公告》中结合我国实际情况和未来发展的需要,为新材料提出了新的界定范围。新材料的界定范围是指那些新出现或已在发展中的、具有传统材料所不具备的优异性能和特殊功能的材料。其范围主要是:电子信息、光电、超导材料;生物功能材料;能源材料和生态环境材料;高性能陶瓷材料及新型工程塑料;粉体、纳米、微孔材料和高纯金属及高纯材料;表面技术与涂层和薄膜材料;复合材料;智能材料;新结构功能助剂材料、优异性能的新型结构材料等。这些新材料大多和过程工业装备有密切的关系。材料的基础性和先导性决定了其对制造业影响,材料的研发活动极大地推动了过程机械及其相关工业的科学技术进步。过程工业许多高科技工艺过程的实现都主要地取

决于材料技术的进步,如高温裂解、超临界萃取、先进发电工艺、生物质能等都和新的结构材料的开发密切相关,而大型过程装备的控制又有赖于新的功能材料的开发。近年来,在过程机械产品的开发和过程装备的再制造工程中,新材料和新的加工工艺应用得到了广泛的重视。但材料的快速更新换代,加工制造工艺不断发展变化,也使得过程装备制造业对新材料的响应相对滞后,为此探索新材料在过程机械中的应用、并通过基础研究提高应用水平、从根本上改变我国过程机械制造业的知识产权状况,对于过程机械及相关工业领域的发展具有十分重要的意义。

开发大型化工装备势在必行

石油化学工业的发展取决于两个重要方面：工艺与装备。目前，我国的石油化工装备总体水平还比较落后。许多大型化工装置基本上依靠进口，下游产品的加工装备，甚至一些重大设备的配件也仍然需大量的进口。同时，对设备和装置的控制及其设备在线监控也出于相对落后状态，大大制约了国民经济的快速发展，因此，加快提高过程装备的先进性和高效性，实现先进的过程装备设计、操作、控制、故障诊断、实现管理与优化智能化势在必行。

现代化的过程装备及控制工程，对于提高石油化学加工工业的国际竞争力，保障国家安全和相关高新技术产业的发展，对于过程装备与控制、装备诊断工程和现代控制工程等机电学科自身的发展都具有十分重要的意义。

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