我国大型PTA设备的国产化步伐加快

钱伯章

（上海擎督信息科技有限公司金秋能源石化工作室)

作为目前国内同类在建项目中投资最低、进度最快、设备国产化率 （大于75%）最高的年产百万吨PTA（精对苯二甲酸）工程项目，重庆蓬威PTA项目实现了大型PTA项目设备国产化的目标。重庆蓬威PTA项目的产能已调整为90万t/a，加上设计余量，实际可达到100万t/a。由于实现了工艺国产化和关键设备立足于国内制造，大大降低了工程造价，工程总投资为26.44亿元。尤其是其中的大型PTA装置工艺空气压缩机组，是我国在进口20多套以后首次实现国产化。该空压机组可以稳定、可靠地满足工艺要求，显著地节约设备造价。重庆蓬威PTA项目中包括PTA装置的核心设备及配套装置，都是由陕西鼓风机集团公司、杭州汽轮机股份公司、锦西化工机械制造公司、江苏南京宝色钛业有限公司、成都翔云飞机附件厂、航天科技动力研究所等设计制造的。由中纺院设计、中国二重集团制造的大型加氢精制反应器，是国内首台 （套）实现国产化的大型PTA精制反应器。

沈阳鼓风机集团自主研制的北京燕山膨胀机（GZ1）和扬子石化膨胀机模型级 （KY71）各项技术指标达到国际标准，结束了我国PTA膨胀机依靠进口的历史。沈鼓集团跟踪世界先进技术，从设计气动模型到采用世界先进的CFD（计算流体动力学）手段，从试验装置设计到模型级叶轮的加工制造等，通过GZ1验证了技术的先进性和可靠性。2009年以来，沈鼓集团已先后签下扬子和江苏海伦PTA项目，这标志着中国石化已经拥有具有自主知识产权的PTA成套技术。

2010年8月，继PTA大型蒸汽管回转干燥装置出口比利时和签约浙江逸盛PTA回转干燥装置之后，天华化工机械及自动化研究设计院又与翔鹭石化公司签订了两套100万t/a PTA回转干燥机成套装置项目，这套装置创下三项世界之最：规模最大、单线产能最大和制造难度最大。该院已掌握了蒸汽管回转干燥机的工程放大技术，建立了传热系数及物料停留时间关联模型和布管及排液模型，采用ANSYS软件对关键部件结构进行了应力分析和优化。目前该项技术已在洛阳石化、乌石化、佳龙石化、仪征化纤、神华集团、宝钢、太钢、攀钢等国内知名公司的PTA、煤调湿、褐煤调制生产装置中推广应用。

百万吨级大型PTA氧化反应器于2010年10月在南京宝色股份公司研制成功，该公司承制的120万t/a PTA氧化反应器，是迄今为止采用国内工艺包自主制造的规格最大、单台产能最高的钛钢复合板PTA氧化反应器。其直径达7800 mm，长度40 m，总质量420 t，容积达到1200 m3，是目前全球最大的钛钢复合承压设备，也是制造工艺、焊接技术难度最大的此类设备。该设备造价仅为进口设备的一半，使用该设备不仅能降低PTA装置的建设成本，也可降低聚酯产品生产成本。

2011年5月17日，由中国石化集团上海工程有限公司承担的 “节能型PTA氧化反应冷凝器工程技术开发及工业应用”项目通过了中国石化组织的技术鉴定。该项目已获得国家实用新型专利，整体技术达到国际先进水平。该项目开发了40万t/a PTA装置氧化单元新结构的冷凝器，建立了氧化冷凝器的工艺计算模型，其换热管采用钛材内波外螺纹管，换热效率高。项目组还提出了换热管束防振结构，优化了钛衬里结构，实现了分区检漏，编制了设备制造检验技术规程，形成了完整的节能型氧化反应冷凝器的工程设计及制造技术。2010年10月，该项目成果在上海石化40万t/a PTA装置上进行了工业应用，冷凝器运行平稳，换热效率高，设备造价比国外产品节省50%以上。

2011年6月22日，中航黎明锦西化工机械（集团）有限责任公司和中国纺织工业设计院等联合自主研发、设计制造的2台国产百万吨级PTA（精对苯二甲酸）/CTA（粗对苯二甲酸）蒸汽回转干燥机，通过了由中国机械工业联合会组织的国产化首台 （套）重大装备科技成果专家鉴定。百万吨级PTA/CTA装置是我国 “十一五”规划重大技术装备16个重点攻关项目之一，其关键设备干燥机的研制成功，对实现大型PTA/CTA成套设备国产化具有重要意义。这2台百万吨级PTA/CTA装置干燥机产能最大分别为136 t/h和138 t/h，规格分别为直径4.2 m、长32 m和直径3.8 m、长27.5 m，质量分别达 390 t和285 t，均为国内最大。2009年11月，锦西化机研制的2台百万吨级PTA/CTA干燥机在重庆蓬威石化公司投用，在100%满负荷的情况下装置平稳运行，出料质量均达到了用户的要求。国产大型干燥机填补了国内空白，不但提高了我国石化装备制造业的创新能力，还可为石化企业降低一半的干燥机设备采购费用，缩短一半的采购周期。

2012年10月中旬，南京宝色股份公司制造的全球规格最大、单台产能最高、制造工艺最难的石化生产设备——120万t/a精对苯二甲酸 （PTA）氧化反应器顺利下线，并发往用户。据介绍，PTA作为重要的基础化工原料，主要用于聚酯纤维、薄膜、涂料及工程塑料等工业领域，在国内外的应用越来越广泛。但由于国内自主开发能力薄弱，我国生产PTA的工艺技术和设备一直依赖进口，仅专利费一项，每生产1 t产品就要支付30美元，费用极高。2011年2月7日，南京宝色股份公司曾制造出直径6.8 m、总质量305 t的国内首台百万吨级PTA氧化反应器，在PTA生产核心设备制作的关键技术上取得重大突破，填补了国内空白，打破了国外对我国制造大型PTA关键设备的技术垄断。南京宝色股份公司此次制造出的120万t/a PTA氧化反应器直径7.8 m、长40 m、总质量420 t、容积1200 m3，完全采用国内工艺、国产化技术制造。制造过程中，该公司成功攻克了十多项技术难题，并刷新了自己保持的百万吨级大型PTA氧化反应器国产化的制造纪录。

南京宝色股份公司2012年10月30日透露，全球规格最大、单台产能最高、制造工艺最难的精对苯二甲酸生产设备——产能120万t/a的PTA氧化反应器在该公司研制成功并已发往用户。该设备不仅性能质量领先国际同类产品，且价格仅为其一半。这对大幅度降低我国PTA装置的投资成本和产品成本、促进我国聚酯工业和化纤工业健康发展具有战略意义。该大型设备是经国家发改委核准的国产化示范工程，也是我国石化装备产业旗舰型项目。其设计采用国内工艺包，完全以国产化技术制造。设备直径7.8 m，长40 m，总质量420 t，容积1200 m3，是目前全球最大的也是制造工艺、焊接技术难度最大的钛钢复合承压设备。该设备的成功研制，打破了国外对我国大型PTA装置关键设备的技术壁垒，标志着大型化工设备国产化跃上新台阶。据介绍，由于国内自主开发能力薄弱，我国生产PTA的工艺技术和设备一直依赖进口，费用高昂，仅专利费一项，每生产1 t产品就要支付30美元。为此，国务院于2006年6月发布 《关于加快振兴装备制造业的若干意见》，将百万吨级大型乙烯成套设备和PTA成套设备等列为国产化攻关的重点。2009年11月，重庆蓬威石化公司的60万t/a PTA项目一次投料开车成功，宣告我国PTA技术装备国产化的任务初步完成，南京宝色股份公司为该项目研制了氧化反应器。目前，我国新建的PTA装置产能普遍在100万t/a以上，随着装置生产能力的扩大，PTA设备也日趋大型化。这次120万t/a PTA氧化反应器研制过程中，该公司成功攻克了十多项技术难题，并刷新了自己保持的百万吨级大型PTA氧化反应器国产化的制造纪录。

2012年12月10日，由上海工程公司联合上海石化、天华化工机械及自动化研究设计院共同承担的中国石化科技开发项目 “PTA新型压力过滤技术的开发与工业应用”，通过了中国石化科技开发部组织的专家技术审查。专家一致认为，该项目提供的技术资料齐全，数据可信，完成了中国石化科技开发合同规定的开发和研制任务；在PTA连续多室加压过滤的实验研究和PTA压力过滤系统工艺流程研究基础上，重点对中心控制接头、卸料机构、密封结构、单元室划分、过滤座形式等进行了技术创新，并采用轴承整体定位密封和整体加工技术以及新型隔离密封材料，开发出满足PTA固液分离要求的过滤-洗涤-预干燥一体化压力过滤机成套装备。该成套设备结构紧凑，具有创新性，已申请6件国内专利。开发的压力过滤机成套装备在上海石化40万t/a PTA装置上进行了工业化应用试验。结果表明：装置运行稳定，生产能力和产品质量达到预期目标。与原流程相比，该装置减少了设备台数，缩短了工艺流程，节省了投资，降低了装置能耗，促进了PTA技术发展，具有良好的经济效益、社会效益和推广应用前景，总体达到国际先进水平。

由上海工程公司联合上海石化、天华化工机械及自动化研究设计院共同完成的PTA新型压力过滤技术开发与工业应用项目，2012年12月通过中国石化组织的技术审查。该项目开发的成套装备已在上海石化40万t/a PTA装置上进行了工业化应用试验。该项目在PTA连续多室加压过滤的实验研究和PTA压力过滤系统工艺流程研究基础上，重点对中心控制接头、卸料机构、密封结构、单元室划分、过滤座形式等进行了技术创新，并采用轴承整体定位密封和整体加工技术，以及新型隔离密封材料，开发出满足PTA固液分离要求的过滤-洗涤-预干燥一体化压力过滤机成套装备。