90 国家重大技术装备30年纪念册

国家重大技术装备

大型石油化工装置

按照“积极稳妥、科学先进”的原则，依托我

国石油化工（以下简称石化）领域的重点工程项目，

30年来通过产学研用相结合，自主开发与技贸合作

相结合，我国石化重大技术装备自主设计制造能力

得到了极大的提高，国产化业绩斐然。国产化率按

价值量计算，1000万t/年级炼油装置已在90%以上，

100万t/年级乙烯及下游装置已在70%以上。

91国家重大技术装备30年纪念册

一、1000万t/年级炼油装置

我国500～1000万t/年炼油厂重大技术装备已

基本实现了工艺技术和装备自主化设计制造。已

实现国产化的关键设备主要有：

（一）加氢裂化反应器

在1000万t/年级炼油装置中，中国第一重型

机械集团公司（以下简称一重）为中国石化齐鲁

石油化工公司（以下简称中石化齐鲁石化）140

万t/年加氢裂化装置研制的加氢裂化反应器直径

φ8m、重量937t，已跻身国际上少数可以制造大型

加氢反应器的国家行列。2008年，一重为中国石

油广西石化公司（以下简称中石油广西石化）在

钦州建设的1000万 t/年苏丹原油大型炼油基地制造

的1600t加氢裂化反应器（见图1）长46.34m，直

径5.37m，是迄今世界最大的加氢裂化装置。

图1 一重为中石油广西石化制造的1600t加氢裂化反应器

92 国家重大技术装备30年纪念册

国家重大技术装备

（二）连续重整反应器

一重、兰州兰石重型装备股份有限公司

（以下简称兰石重装）2008年为中国石油大

连石化分公司（以下简称中石油大连石化）

研制的220万t/年连续重整反应器和为中石

油云南石化分公司（以下简称中石油云南石

化）研制的240万t/年连续重整反应器，是国

内该反应器中直径最大、重量最重、总体高

度最高和板料最厚的产品。图2是兰石重装为

中石油大连石化研制的220万t/年四合一连续

重整反应器。

（三）换热器

甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司

（以下简称蓝科高新）研制的换热面积为

9000m2和10500 m2的大型板壳式换热器已分

别在福建炼油厂大型连续重整和乌鲁木齐石

化厂PX装置中成功应用。目前，为中石油云

南石化提供的换热面积达13000m2的大型板壳换热

器正在研制。

兰石重装生产的直径达φ1700mm螺纹锁紧环

式高压换热器（见图3）具有结构紧凑、密封可靠

等特点，已广泛应用于大型炼油装置的加氢裂化

和重油加氢脱硫装置。

图3 兰石重装研制的φ1700mm螺纹锁紧环换热器

图2 兰石重装为中石油大连石化研制的220万t/年四合一连续重整反应器

93国家重大技术装备30年纪念册

图4 茂名重力为中石油独山子石化研制的15万t/年乙烯裂解炉

（四）DCS（集散控制系统）

石油化工装置由于工艺流程复杂，其控

制系统（DCS）长期依靠进口。

浙江中控科技集团有限公司经过多年努

力，其开发的DCS系统已广泛应用于国内石

化装置，例如500万t/年常减压装置、190万

t/年加氢精制装置、120万t/年延迟焦化装置

及6万t/年硫磺回收装置等，实现了国内石化

装置DCS控制系统国产化的重大突破。

二、100万t/年级乙烯装置

以20世纪80年代的30万t/年为起点，经

过几轮改造提升，100万t/年级乙烯装置已成

为我国当今的主力装置。

通过多年研制攻关，基本实现了自主

化设计制造，已实现国产化的关键设备主要

有：

（一）乙烯裂解炉

由中国化工集团天华化工机械及自动化研究

设计院（简称天华化工研究院）、中国石化工程建

设有限公司（简称SEI）等单位研制的首台单台2万

t/年CBL—I、4万t/年CBL—II和 CBL—III、6万t/年

CBL—IV型裂解炉，在我国第一轮乙烯改扩建中得

到普遍应用，改变了完全依靠进口的局面；中国石

油化工集团公司（简称中石化）与ABB集团、鲁姆

斯公司合作开发的10万t/年SL型裂解炉，在我国第

二轮乙烯改扩建中得到普遍应用。

茂名重力石化机械制造有限公司(以下简称茂名

重力) 于2007年为新疆中石油独山子石化公司（简

称中石油独山子石化）100万t/年乙烯工程研制成

功了15万t/年乙烯裂解炉（见图4），技术上达到

了国际先进水平；并在此基础上建成了从焊接、

组装、热处理到试压的30台套/年乙烯裂解炉的生

产线。

94 国家重大技术装备30年纪念册

国家重大技术装备

（二）裂解炉工艺包和急冷换热器等

在两轮乙烯改扩建的基础上，天华化工研

究院于2010年开发设计了裂解炉急冷锅炉系统

和燃烧系统工艺包，以及裂解炉所采用的线性急

冷锅炉和裂解炉用低NOx底部燃烧器。其中，乙

烯裂解炉线性急冷锅炉（急冷换热器）外管操

作温度328.4℃，内管（进/出）操作温度838～

889℃/406℃，成功应用于中石化天津分公司（以

下简称中石化天津石化）和中石化镇海炼化分公司

（以下简称中石化镇海炼化）100万t/年乙烯工程。

中国寰球工程公司（简称中国寰球）依托中

国石油大庆石化公司（简称中石油大庆石化）120

万t/年乙烯改扩建工程，开发了大型裂解炉工艺

包，在裂解炉辐射段炉管、新型螺旋板空气预热

器和裂解气急冷换热器等方面均有一定创新性，

技术上达到国外同类装置世界先进水平。

此外，北京石油化工工程有限公司（以下

简称北京石化工程）开发的隔膜密封式高压换热

器、无锡化工装备有限公司（简称无锡化机）开

发的内表面烧结型高通量换热器、一重开发的乙

二醇装置大型换热器等都已经应用到大型石化联

合生产装置中。

（三）乙烯球罐

结合乙烯装置和燃气

液化装置装备国产化，国

内已成功解决低温材料、

板材成型、焊接、施工现

场热处理等技术难题，其

中合肥通用机械研究院

（以下简称合肥通用院）

自主开发了–50℃低温钢

制造压力容器的成套应用

技术，成功研制了我国首

台2000 m3低温乙烯球罐

（见图5），打破了我国

大型低温乙烯球罐依赖进

口的局面，填补了国内空 图5 合肥通用院研制的2000m3低温乙烯球罐

白，已应用在中石油独山子石化、中石化天

津石化等。

（四）乙烯冷箱

杭州杭氧股份有限公司（以下简称杭

氧）研制的100万t/年级乙烯装置冷箱的设

计技术水平达到国际先进水平，已应用于第

二轮和第三轮乙烯改扩建工程项目中。如：

在中国石化北京燕山分公司（简称燕山石

化）66万t/年乙烯改扩建中率先实现冷箱国

产化后，相继在中国石化扬子石油化工有限

公司（以下简称扬子石化）、中国石化上海

石油化工股份有限公司（简称中石化上海石

化）、中石化天津石化、中国石化广州分公

司（简称中石化广州石化）和中石化齐鲁石

化等乙烯改扩建工程项目中得到了推广应用

和优化提升；为茂名石化100万t/年乙烯制

造的乙烯冷箱，最高压力3.96MPa，是世界

最大一套采用三元制冷工艺流程乙烯冷箱；

为中国石化福建炼油化工有限公司（简称中

石化福建炼化）新建80万t/年乙烯装置研制

的冷箱，最高压力5.4MPa，满足14股流体

同时换热；为天津石化、镇海炼化和中国石

油抚顺石化分公司（简称中石油抚顺石化）

95国家重大技术装备30年纪念册

100万t/年乙烯工程开发的大型乙烯冷箱，在大

流量、多股流、有相变的情况下，进出冷箱换

热总物流达30股流以上，单元体最多换热流道

数达20股流以上，最高设计压力6MPa，设计温

度－200～200℃，最大单元规格7000 mm×1300

mm×1300mm。图6是杭氧研制的应用于镇海炼

化100万t/年级大型乙烯冷箱。

（五）反应器

中国石化南京化学工业有限公司化工机械

厂（以下简称南化机）成功为扬子石化30万t/年

环氧乙烷/乙二醇装置设计制造了环氧乙烷反应

器，填补了国内空白。

北京石油化工工程有限公司（以下简称

北京石化工程）与茂名重力合作，先后开发了

7万t/年、20万t/年、30万t/年规模的聚丙烯装置

环管反应器。其中30万t/年聚丙烯环管反应器反

应管直径φ609mm，夹套管直径φ690mm，高度

39m，反应管/夹套设计压力 5.5 MPa /0.9MPa，

反应管/夹套设计温度－45～150℃/90℃；2011

年又为天津乙烯工程研制成功45万t/年聚丙烯装

置的复合式环管反应器。

2011年，北京石化工程与宁波天翼石化

重型设备制造有限公司（简称宁波天翼）合

作开发的30万 t /年聚乙烯气相反应器，规格

φ 5160mm/φ 8060mm×25000mm，设计压力

2.8MPa，设计温度－19.4 /170℃，已成功应用

于天津石化。

图6 杭氧研制的应用于中石化镇海炼化100万t/年级大型乙烯冷箱

96 国家重大技术装备30年纪念册

国家重大技术装备

（六）离心压缩机组

2010年，由沈阳鼓风机集团股份有

限公司（以下简称沈鼓）研发的100万t/年

级乙烯装置核心设备——乙烯裂解气离心

压缩机组（蒸汽轮机驱动，轴功率5.6万

kW）、丙烯制冷离心压缩机组（蒸汽轮

机驱动，轴功率 3.3万kW）和乙烯制冷离

心压缩机组（蒸汽轮机驱动，轴功率1.4万

kW）（见图7～图9），已分别安装在经国

务院批准作为重大技术装备示范工程的天

津石化、镇海炼化两套100万t/年和中石油

抚顺石化80万t/年乙烯工程建设项目中。

图7 沈鼓为中石化天津石化研制的100万t/年乙烯装

置裂解气离心压缩机组

图9 沈鼓为中石油抚顺石化研制的80万t/年乙烯装置乙烯制冷离心压缩机组

图8 沈鼓为中石化

镇海炼化研制的100万t/年

乙烯装置丙烯制冷离心压

缩机组

97国家重大技术装备30年纪念册

图10 大连橡塑为中石化齐鲁石

化25万t /年聚乙烯装置研制的挤压造

粒机组

（七）挤压造粒机组

大连橡胶塑料机械股份有限

公司（以下简称大连橡塑）为燕

山石化20万t /年聚丙烯研制的同向

双螺杆挤压造粒机组，电机功率

7100kW，螺杆直径φ320mm，螺杆

长径比24，运行时间≥8000h/年，

于2010年5月通过了中石化组织的

现场验收，结束了我国大型挤压造

粒机组长期依赖进口的历史；2010

年又承担了国内首台中石化齐鲁石

化25万t /年聚乙烯装置挤压造粒机

组（见图10）研制任务，该机组总

重140t，生产能力45 t/h，已于2012

年投产。

此外，国内还在14万t/年聚丙

烯装置催化剂储存与计量预处理系

统、激冷油/水离心泵机组和大功

率往复压缩机组等关键设备方面基

本上实现了自主化的设计制造。

图12 锦西化机自主研发的大型CTA干燥机图11 锦西化机自主研发的大型PTA干燥机

三、 1 0 0 万 t / 年级精对苯二甲酸

（PTA）及对二甲苯（PX）装置

我国精对苯二甲酸（PTA）及对二甲苯（PX）装置规模

从20世纪单套25万t/年起，至今已达100万t/年级，且成套工

艺技术软件包已实现自主化。

100万t/年级PTA成套装置（含PX）的关键设备大部分已

实现了自主化，主要有：

（一）工艺空气压缩机单元

大型工艺空气压缩机单元是PTA 成套装置的核心设备，

包括大型多轴离心压缩机、大功率蒸汽透平机、大功率尾气

透平膨胀机及电动机/发电机等。国内虽已有沈鼓、陕鼓两大

制造企业的相应产品在江苏海伦石化有限公司（以下简称江

苏海伦石化）120万t /年PTA项目和重庆市蓬威石化有限责任

公司（以下简称重庆蓬威石化）60万t/年PTA项目中连续运

行，但在机组效率等方面与国外机组尚有一定差距 。

（二）反应器

南京宝色钛股份有限公司（简称南京宝色）为重庆蓬威

石化100万t/年级PTA项目研制了氧化反应器，其性能达到国

际同类产品先进水平；此外，南化机开发的10万t/年聚酯装

置反应器和PTA氧化反应器，山东齐鲁石化机械制造有限公

司开发的20万t/年苯乙烯装置苯乙烯脱氢反应器等产品都已

在工程上得到应用。

（三）干燥机

在大型蒸汽 转干燥机系统研制中，中航黎明锦西化工

机械(集团)有限责任公司(以下简称锦西化机)自主研发了我国

首台大型PTA/CTA干燥机组（见图11、图12），已在重庆蓬

威石化90万t/年PTA装置和江苏海伦石化100万t/年级PTA装置

中得到良好应用。