浅谈我国化工设备的发展
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1.塔器技术的发展
• 近年来，我国塔器技术有了很大的提高，新型塔板试验引进工作 开展得十分活跃。在借鉴国外技术的基础上，我国又开发出了一批新 型塔板，如华东理工大学开发的导向浮阀塔板、郑州工业大学开发的 高效吸收喷旋塔、上海科技大学研制的网角塔板等都各有创新，大多 取得了较好的效益。其中新型垂直筛板塔乃是世界上第三代板式塔设 计技术之一，具有传质效率高、处理能力大、阻力小、操作弹性好等 优异性能。在塔板性能方面的研究，如通过流动状况来探讨塔板上传 质机理是国内研究的重要课题之一。而化工塔器的优化匹配，如工艺 和塔器的优化匹配、塔内构件的优化匹配更是设计、研究的重要课题， 如乙烯裂解气体油洗塔的技术改造等。目前，塔器己向复合塔和并流 塔板等方面发展。另外在填料塔的使用过程中，为降低填料层的阻力 和持液量，以达到节能的效果，规整填料就应运而生。目前，可根据 需要，制成金属波纹填料、金属丝网填料、塑料及陶瓷波纹填料等。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 结论：
• • 十年来，虽然一些极端环境下的重要压力容器实现了中国自主设计与制造，但新兴过程工业的技术 发展、节能减排与绿色设计的国家需求及信息化与传统压力容器设计制造融合的要求，都使得我们 面临许多新的挑战与机遇。 一方面，压力容器要在新兴过程工业方面适应新的极端环境的挑战，如海底输油、输气管道面临复 杂洋流与腐蚀疲劳环境的综合作用问题，海洋石油压力容器在复杂服役环境下的交变载荷分析问题， 承受核辐射压力容器材料性能的衰退问题，LNG及液氦、液氢环境中压力容器面临的超低温挑战问 题等，如何针对这些极端环境压力容器的失效模式进行设计、制造是我们的研究重点之一。另一方 面，在保证可靠性的基础上进行重型压力容器的轻量化设计及确保安全 前提下的节能结构设计也是进行压力容器绿色制造的必然选择，如深冷容器应变强化设计准则及工 艺参数优化，超标准限值大型换热器振动预防设计等，也是我们面临的课题之一。再一方面，将信 息化技术与现代智能制造技术嫁接到传统设计、制造工艺上，实现极端压力容器的智能化设计、制 造，更是今后的一个研究发展方向。如利用复合材料的各向异性特点，将复合材料的组合方式与结 构强度、刚度要求相结合，实现可变材料性能设计，不仅能大大节约材料，降低结构重量，而且能 大大提高结构的安全性;再如跟踪美国正在开展的“材料基因组工程”，通过高通量计算模拟和大量 的试验与事故数据处理，在材料性能扫描测试平台、计算平台和材料设计性能数据库的基础上，寻 找和建立材料从成分、原子排列、相、显微组织到材料性能、环境参数、使用寿命之间的相互关系， 从而为极端环境下压力容器的材料提出优化的合金组成与组织设计奠定基础等。 十年间，为适应生产装置长周期安全运行保障，国内在基于风险的检验、合于使用评价及在线无损 检验降险等方面做了大量的研究和有效的工程实践，取得了可喜的成果，但仍有诸多不足需要改进 与完善。 化工设备的进步与发展，对于整个化工行业来说，是必不可少的条件、各种设备的更新换代可以催 生出新的化学工艺架，促进了多学科知识的交叉与融合，而且培养了学生的创新精神和创新能力， 是培养高质量、高素质人才的重要手段。
6．建立、健全压力容器法律、法规 和标准体系
• 压力容器是各工业行业均涉及的通用性特种设备，在 承压状态下工作，且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，世界各国均将其作为特种设备予以强制性管理。目前， 世界各国依据自己的生产技术和管理要求制订出了适合于 本国国情的法律、法规和技术标准体系。 • 我国也从自身国情出发，制定了从法律(《中华人民共 和国特种设备安全法(草案;)》、法规、规章(管理规定、 办法)、综合技术法规直至技术标准的完整体系。十年间， 在全行业的共同努力下，该体系不断地充实完善，有效地 促进和规范了技术进步。
7.材料
• 十年来，我国压力容器用材料的进步突出 表现为: • (1)压力容器用材料的品种牌号快速增加; • (2)压力容器用材料的纯净化程度不断提升; • (3)压力容器用材料的标准和实物性能水平 同步提高。
8焊接
• 焊接作为压力容器制造过程中的重要环节， 其技术发展直接影响产品质量和操作者的 劳动强度。在过去的10年中，压力容器的 焊接技术在全行业的共同努力下有了长足 的进步，向着智能高效的方向继续前行。 • 此外，包括检验技术、热处理工艺、筒体 卷制与组装等诸多方面都有相当大的提高。
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参考文献：
• 《我国压力容器设计、制造和维护十年回顾与展 望》陈学东，崔军，章小浒，关卫和，寿比南， 谢铁军(1.合肥通用机械研究院，安徽合肥 230031;2.中国特种设备检测研究院，北京 100013) • 《中国石油天然气设备和石油化工设备发展规划 及展望》赵志明 • (中国石油和石油化工设备工业协会，北京 100825) • 《浅论我国化工设备技术的发展》江伟(滨州技术 学院，山东 滨州256603)
浅论我国化工设备的发展
前言
随着我国经济的发展，石油石化等化工产业技术突飞猛进，使得化 工机械不断为适应时代发展产生新的变化，在化工技术方面取得了很 大的成就，而且随着时代的发展，技术水平也不断提高，日前，在石 油和化工行业投资不断增加的大好形势下，我国化工机械行业为适应 石油和化工等行业需求的新变化，正由量的扩张向质的提升的新一轮 战略转变。传统的化工机械主要包括化工机器(如压缩机、离心机、 风机、泵等)和化工设备(如各种塔器、换热器、反应器等) 两大类 。 • With the development of our country's economy, the petroleum and petrochemical and other chemical industry technology by leaps and bounds, making chemical machinery in order to adapt to era development produce new change constantly, has made great achievements in the field of chemical technology, and with the development of the era, technical level has been improved, a few days ago, in the oil and chemical industry under the situation of increasing investment and chemical machinery industry in China in order to adapt demand change of new oil and chemical industries, is from the quantity expansion to quality the new round of strategic transformation. The traditional chemical machinery mainly includes chemical machine (such as compressors, centrifuges, fans, pumps, etc.) and chemical equipment (such as all kinds of tower, heat exchanger, reactor, etc.) two kinds big.
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2.换热器技术的发展
• 目前，除少数特殊高性能品种外，从传热、流动性能计算到结构设计与加工制造，基 木上都可立足于国内。在强化传热方面，更有不断地创新发展，如应用最广的管壳式 换热器开发了许多传热性能优异的传热管元件，有螺旋槽管(传热系数提高60%) ,横纹 管(传热系数提高85%)、非圆形管(螺旋扁管可提高传热系数40%、多孔表面管(提高沸 腾给热系数4-10倍)、管外用纵槽结合管内用多孔表面(提高冷凝给热系数4-5倍);壳程用 折流杆栅可提高传热系数200%，压降低500%，还可防流体诱振、壳程用螺旋形折流 板可提高传热能力30%——40%，新发展的板壳式换热器的传热系数一般是管壳式换 热器的2-3倍，而且压降小，结垢倾向小，易清洗维修，特别适用于高温高压工作条件， 单台传热面积最大己达3000平方米;此外，我国在板式换热器方面的发展也较快己可生 产面积为4000平方米的板式换热器，各类空冷器则均己全部立足于国内。 3.压力容器技术的发展 压力容器是一个涉及多行业、多学科的综合性产品，其建造技术涉及冶金、机械加工、 腐蚀与防腐、无损检测、安全防护等众多行业。随着冶金、机械加工、焊接和无损检 测等技术的不断进步，特别是以计算机技术为代表的信息技术的飞速发展，带动了相 关产业的发展，在投入了大量人力、物力进行深入的研究的基础上，压力容器技术领 域也取得了相应的进展。 近年来，压力容器产品大型化、高参数化的趋势口益明显，千吨级的加氢反应器、 二千吨级的煤液化反应器、一万立方米的天然气球罐(口木最大的天然气球罐为三万立 方米)等己经在我国大量应用。压力容器在石油化工、核工业、煤化工等领域中的应用 场合也口益苛刻。因此，耐高温、高压和耐腐蚀的压力容器用的材料的研制与开发， 一直是压力容器行业所面临的重大课题。目前，压力容器用的材料主要研究成果和 技术进步表现在以下几个方面： (1>材料的高纯净度:冶金工业整体技术水平和装备水平的提高，极大地提高了材料的纯 净度，提高了压力容器用材料的力学性能指标，提高了压力容器的整体安全性。 (2)材料的介质适用性:针对各种腐蚀性介质和操作工况，己研究开发出超级不锈钢、双
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4.计算机和信息技术的应用
• 随着计算机技术，以及以其为核心的信息技术的快速发展， 计算机技术己经广泛用于分析压力容器失效，以及对其安 全进行评定、诊断，排除化工过程机器的故障。除此之外， 以计算机为核心的信息技术还在计算与模拟过程设备复杂 的反应过程中被广泛使用，从而满足过程设备优化设计结 构的需要。此外，计算机辅助设计通过对过程装备的应力 应变场、温度场、流场等环境进行即时演算，能够生动地 进行模拟，为过程装备的设计与制造提供直接的依据、将 计算机X射线断层扫描技术辅之以人工智能技术，可以实 现过程设备内部的多相流时空变化过程的实时反映，可以 对过程设备中存在问题，以及缺陷进行准确的检测，为延 长其使用寿命做出帮助。在过程设备中，整合具有不同功 能与作用的其他设备，从而实现原有设备功能的扩展，形 成一个高度集成化、功能多样化地及智能化的综合系统， 从而实现过程装备的效率最大化。
5.石油勘探开发设备
• 20世纪80年代以来，通过国内外合作开发，我国 石油勘探开发设备的生产能力不断提高。特别是 “九五”以来，中国石油和中国石化两大集团公 司投入大量资金研制勘探关键设备，取得了较大 成果，有少量石油开发设备出口。1980年我国海 上平台的国产设备只占5%以下，20世纪90年代 上升到20%左右，目前为20%-'300 o。但我国石 油勘探开发设备高新科技含量少，应变能力不强， 还不是制造石油勘探开发设备的强国。
1.塔器技术的发展
• 近年来，我国塔器技术有了很大的提高，新型塔板试验引进工作 开展得十分活跃。在借鉴国外技术的基础上，我国又开发出了一批新 型塔板，如华东理工大学开发的导向浮阀塔板、郑州工业大学开发的 高效吸收喷旋塔、上海科技大学研制的网角塔板等都各有创新，大多 取得了较好的效益。其中新型垂直筛板塔乃是世界上第三代板式塔设 计技术之一，具有传质效率高、处理能力大、阻力小、操作弹性好等 优异性能。在塔板性能方面的研究，如通过流动状况来探讨塔板上传 质机理是国内研究的重要课题之一。而化工塔器的优化匹配，如工艺 和塔器的优化匹配、塔内构件的优化匹配更是设计、研究的重要课题， 如乙烯裂解气体油洗塔的技术改造等。目前，塔器己向复合塔和并流 塔板等方面发展。另外在填料塔的使用过程中，为降低填料层的阻力 和持液量，以达到节能的效果，规整填料就应运而生。目前，可根据 需要，制成金属波纹填料、金属丝网填料、塑料及陶瓷波纹填料等。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 结论：
• • 十年来，虽然一些极端环境下的重要压力容器实现了中国自主设计与制造，但新兴过程工业的技术 发展、节能减排与绿色设计的国家需求及信息化与传统压力容器设计制造融合的要求，都使得我们 面临许多新的挑战与机遇。 一方面，压力容器要在新兴过程工业方面适应新的极端环境的挑战，如海底输油、输气管道面临复 杂洋流与腐蚀疲劳环境的综合作用问题，海洋石油压力容器在复杂服役环境下的交变载荷分析问题， 承受核辐射压力容器材料性能的衰退问题，LNG及液氦、液氢环境中压力容器面临的超低温挑战问 题等，如何针对这些极端环境压力容器的失效模式进行设计、制造是我们的研究重点之一。另一方 面，在保证可靠性的基础上进行重型压力容器的轻量化设计及确保安全 前提下的节能结构设计也是进行压力容器绿色制造的必然选择，如深冷容器应变强化设计准则及工 艺参数优化，超标准限值大型换热器振动预防设计等，也是我们面临的课题之一。再一方面，将信 息化技术与现代智能制造技术嫁接到传统设计、制造工艺上，实现极端压力容器的智能化设计、制 造，更是今后的一个研究发展方向。如利用复合材料的各向异性特点，将复合材料的组合方式与结 构强度、刚度要求相结合，实现可变材料性能设计，不仅能大大节约材料，降低结构重量，而且能 大大提高结构的安全性;再如跟踪美国正在开展的“材料基因组工程”，通过高通量计算模拟和大量 的试验与事故数据处理，在材料性能扫描测试平台、计算平台和材料设计性能数据库的基础上，寻 找和建立材料从成分、原子排列、相、显微组织到材料性能、环境参数、使用寿命之间的相互关系， 从而为极端环境下压力容器的材料提出优化的合金组成与组织设计奠定基础等。 十年间，为适应生产装置长周期安全运行保障，国内在基于风险的检验、合于使用评价及在线无损 检验降险等方面做了大量的研究和有效的工程实践，取得了可喜的成果，但仍有诸多不足需要改进 与完善。 化工设备的进步与发展，对于整个化工行业来说，是必不可少的条件、各种设备的更新换代可以催 生出新的化学工艺架，促进了多学科知识的交叉与融合，而且培养了学生的创新精神和创新能力， 是培养高质量、高素质人才的重要手段。
6．建立、健全压力容器法律、法规 和标准体系
• 压力容器是各工业行业均涉及的通用性特种设备，在 承压状态下工作，且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，世界各国均将其作为特种设备予以强制性管理。目前， 世界各国依据自己的生产技术和管理要求制订出了适合于 本国国情的法律、法规和技术标准体系。 • 我国也从自身国情出发，制定了从法律(《中华人民共 和国特种设备安全法(草案;)》、法规、规章(管理规定、 办法)、综合技术法规直至技术标准的完整体系。十年间， 在全行业的共同努力下，该体系不断地充实完善，有效地 促进和规范了技术进步。
7.材料
• 十年来，我国压力容器用材料的进步突出 表现为: • (1)压力容器用材料的品种牌号快速增加; • (2)压力容器用材料的纯净化程度不断提升; • (3)压力容器用材料的标准和实物性能水平 同步提高。
8焊接
• 焊接作为压力容器制造过程中的重要环节， 其技术发展直接影响产品质量和操作者的 劳动强度。在过去的10年中，压力容器的 焊接技术在全行业的共同努力下有了长足 的进步，向着智能高效的方向继续前行。 • 此外，包括检验技术、热处理工艺、筒体 卷制与组装等诸多方面都有相当大的提高。
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• 《我国压力容器设计、制造和维护十年回顾与展 望》陈学东，崔军，章小浒，关卫和，寿比南， 谢铁军(1.合肥通用机械研究院，安徽合肥 230031;2.中国特种设备检测研究院，北京 100013) • 《中国石油天然气设备和石油化工设备发展规划 及展望》赵志明 • (中国石油和石油化工设备工业协会，北京 100825) • 《浅论我国化工设备技术的发展》江伟(滨州技术 学院，山东 滨州256603)
浅论我国化工设备的发展
前言
随着我国经济的发展，石油石化等化工产业技术突飞猛进，使得化 工机械不断为适应时代发展产生新的变化，在化工技术方面取得了很 大的成就，而且随着时代的发展，技术水平也不断提高，日前，在石 油和化工行业投资不断增加的大好形势下，我国化工机械行业为适应 石油和化工等行业需求的新变化，正由量的扩张向质的提升的新一轮 战略转变。传统的化工机械主要包括化工机器(如压缩机、离心机、 风机、泵等)和化工设备(如各种塔器、换热器、反应器等) 两大类 。 • With the development of our country's economy, the petroleum and petrochemical and other chemical industry technology by leaps and bounds, making chemical machinery in order to adapt to era development produce new change constantly, has made great achievements in the field of chemical technology, and with the development of the era, technical level has been improved, a few days ago, in the oil and chemical industry under the situation of increasing investment and chemical machinery industry in China in order to adapt demand change of new oil and chemical industries, is from the quantity expansion to quality the new round of strategic transformation. The traditional chemical machinery mainly includes chemical machine (such as compressors, centrifuges, fans, pumps, etc.) and chemical equipment (such as all kinds of tower, heat exchanger, reactor, etc.) two kinds big.
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2.换热器技术的发展
• 目前，除少数特殊高性能品种外，从传热、流动性能计算到结构设计与加工制造，基 木上都可立足于国内。在强化传热方面，更有不断地创新发展，如应用最广的管壳式 换热器开发了许多传热性能优异的传热管元件，有螺旋槽管(传热系数提高60%) ,横纹 管(传热系数提高85%)、非圆形管(螺旋扁管可提高传热系数40%、多孔表面管(提高沸 腾给热系数4-10倍)、管外用纵槽结合管内用多孔表面(提高冷凝给热系数4-5倍);壳程用 折流杆栅可提高传热系数200%，压降低500%，还可防流体诱振、壳程用螺旋形折流 板可提高传热能力30%——40%，新发展的板壳式换热器的传热系数一般是管壳式换 热器的2-3倍，而且压降小，结垢倾向小，易清洗维修，特别适用于高温高压工作条件， 单台传热面积最大己达3000平方米;此外，我国在板式换热器方面的发展也较快己可生 产面积为4000平方米的板式换热器，各类空冷器则均己全部立足于国内。 3.压力容器技术的发展 压力容器是一个涉及多行业、多学科的综合性产品，其建造技术涉及冶金、机械加工、 腐蚀与防腐、无损检测、安全防护等众多行业。随着冶金、机械加工、焊接和无损检 测等技术的不断进步，特别是以计算机技术为代表的信息技术的飞速发展，带动了相 关产业的发展，在投入了大量人力、物力进行深入的研究的基础上，压力容器技术领 域也取得了相应的进展。 近年来，压力容器产品大型化、高参数化的趋势口益明显，千吨级的加氢反应器、 二千吨级的煤液化反应器、一万立方米的天然气球罐(口木最大的天然气球罐为三万立 方米)等己经在我国大量应用。压力容器在石油化工、核工业、煤化工等领域中的应用 场合也口益苛刻。因此，耐高温、高压和耐腐蚀的压力容器用的材料的研制与开发， 一直是压力容器行业所面临的重大课题。目前，压力容器用的材料主要研究成果和 技术进步表现在以下几个方面： (1>材料的高纯净度:冶金工业整体技术水平和装备水平的提高，极大地提高了材料的纯 净度，提高了压力容器用材料的力学性能指标，提高了压力容器的整体安全性。 (2)材料的介质适用性:针对各种腐蚀性介质和操作工况，己研究开发出超级不锈钢、双
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4.计算机和信息技术的应用
• 随着计算机技术，以及以其为核心的信息技术的快速发展， 计算机技术己经广泛用于分析压力容器失效，以及对其安 全进行评定、诊断，排除化工过程机器的故障。除此之外， 以计算机为核心的信息技术还在计算与模拟过程设备复杂 的反应过程中被广泛使用，从而满足过程设备优化设计结 构的需要。此外，计算机辅助设计通过对过程装备的应力 应变场、温度场、流场等环境进行即时演算，能够生动地 进行模拟，为过程装备的设计与制造提供直接的依据、将 计算机X射线断层扫描技术辅之以人工智能技术，可以实 现过程设备内部的多相流时空变化过程的实时反映，可以 对过程设备中存在问题，以及缺陷进行准确的检测，为延 长其使用寿命做出帮助。在过程设备中，整合具有不同功 能与作用的其他设备，从而实现原有设备功能的扩展，形 成一个高度集成化、功能多样化地及智能化的综合系统， 从而实现过程装备的效率最大化。
5.石油勘探开发设备
• 20世纪80年代以来，通过国内外合作开发，我国 石油勘探开发设备的生产能力不断提高。特别是 “九五”以来，中国石油和中国石化两大集团公 司投入大量资金研制勘探关键设备，取得了较大 成果，有少量石油开发设备出口。1980年我国海 上平台的国产设备只占5%以下，20世纪90年代 上升到20%左右，目前为20%-'300 o。但我国石 油勘探开发设备高新科技含量少，应变能力不强， 还不是制造石油勘探开发设备的强国。