化工装备行业四大类产品分析

 　　我国化工装备经过20多年的努力，取得重大技术研制成果。但同国外相比，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阶段，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、节能、经济安全，才能满足化学工业的发展需求。 　　　

　　化工装备主要分为化工单元设备、化工非标设备、通用机械设备和仪器仪表四大类。各类发展情况如下：
　　1.化工单元设备
　　　化工单元设备主要包括分离过滤设备、干燥蒸发设备、混合设备、搅拌设备、换热设备和挤压造粒设备等。
　　1.1分离过滤设备
　　　过滤机：是利用多孔性过滤介质，截留液体与固体颗粒混合物中的固体颗粒，而实现固、液分离的设备。主要用于炼油厂进行油蜡分离的酮苯脱蜡转鼓真空过滤机和PTA装置真空转鼓过滤机。目前，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。相比之下，主要差距在于对市场发展、产品需求认识不够，创新能力低，对引进技术精髓消化较差。
　　　离心机：离心分离机是利用离心力分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械，又称离心机。主要有立式和卧式螺旋卸料沉降式离心机。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体现在设计技术、产品大型化和系列化上。

　　1.2干燥蒸发设备
　　　干燥设备：是通过加热使物料中的湿分（一般指水分或其他可挥发性液体成分）汽化逸出，以获得规定湿含量的固体物料的机械设备。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40～50万吨/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。

　　1.3混合设备
　　　混合设备是利用机械力和重力等，将两种或两种以上物料均匀混合起来的机械。分为气体和低粘度液体混合器、中高粘度液体和膏状物混合机械、热塑性物料混合机、粉状与粒状固体物料混合机械四大类。三菱电机推出FX2N-新型混合式转换器。国内混合设备技术方面有待加强。

　　1.4换热设备
　　　换热设备是化工生产中重要的设备，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。
　　　钣翅式换热器（冷箱）：冷箱主要应用于乙烯裂解、空气分离、天然气液化中，关键技术是设计技术和制造技术，美国s-W公司和德国林德公司等技术比较先进成熟。杭州制氧机厂引进美国的关键加工设备——大型真空钎焊炉，使冷箱的设计水平、制造能力趋近和达到了先进水平，在燕山、扬子、上海等乙烯改造中得到应用。国外已有9.0 MPa冷箱产品，国内尚不掌握高压冷箱的设计和制造技术，在分凝分馏技术方面差距较大。
　　　板壳式换热器：仅有法国Packinox公司一家可以生产用于催化重整与加氢装置，zui大换热面积达8000 m2。国内开发的的zui大传热面积为3000 m2，主要差距是研制的单片面积相同，但换热面积较小。

　　1.5挤压造粒设备
　　　挤压造粒机：该设备可以把聚合物经过混炼、挤压、造粒等过程制造出聚烯烃粒料，以方便运输。国外只有德国WP公司、日本制钢所等为数不多的公司拥有设计、制造大型混炼造粒机组成套技术的能力，其主流向着双螺杆混炼造粒机组方向发展。我国开发速度较落后，目前开发研制的多为中小机型，ABS万吨级混炼挤出机经生产运行考核，主要技术指标已达到设计要求。目前大中型聚烯烃的生产装置挤压造粒机全部依靠进口。

2.化工非标设备
　　　化工非标设备主要包括反应釜、塔、槽、罐和其他反应设备等。
 
　　2.1釜
　　　大型聚合釜：国外带搅拌器反应釜技术比较成熟，可以根据不同物料和参数系列开发各种搅拌器结构形式。国内研制成功的zui大聚合釜为7万吨/年高密度聚乙烯装置90m3聚合釜。10万吨/年聚酯反应器，已建立了酯化和缩聚各个过程的反应速率模型和过程模型，提出了工艺技术软件以及各反应器结构、传热要求，为仪征化纤研制的酯化反应器和缩聚反应器，已投入生产。与国外差距主要是搅拌器种类少、选型能力弱。

　　2.2塔
　　　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、具有高操作弹性及率的立体传质塔盘以及筛板一填料复合塔等。为洛阳和大庆500万吨/年的润滑油型炼油厂分别配置的大型板式塔型和大型填料塔型的减压塔直径达φ8400mm，由国内研制的φ10000mm大型精馏塔在即将投入使用。
　　　大化肥氨合成塔：上具有代表性的有凯洛格卧式合成塔、托普索立式合成塔、伍德立式合成塔以及布朗三台绝热式轴向合成塔。国内在消化吸收的基础上，在20万吨/年合成氨装置建设中设计制造采用单层锻造、直径为2.4米的厚壁外筒和双锥密封的氨合成塔，还没*掌握其设计软件，也没有设计制造30万吨/年氨合成塔的经验。

　　2.3其他反应设备
　　　反应设备是进行化学反应过程的“心脏”设备。其发展趋势各不相同，上向着由经验放大走向数学模拟放大，实现大型化、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：国内的制造技术基本上达到了先进水平，广泛应用于各个炼油厂。
　　　加氢反应器：国外的制造商有日本制钢所和神户制钢所等。国内正在为煤化工研制的锻焊加氢反应器外径5500mm，壁厚340mm，重量2040吨，是世界上zui重的加氢反应器，其差距是我国创新能力差。
　　　连续重整四重叠反应器：美国UOP技术使得该反应器具有反应效率高、节省能源、占地面积小、节省投资等优点。国内已经掌握了其设计制造技术，内件安装指标*达到UOP技术提出的要求。
　　　聚丙烯环管反应器：制造商为海蒙特公司，反应器的设计技术及软件逐渐成熟。20万吨/年聚丙烯环管反应器在国内已研制成功，并在上海石化得到推广应用。已掌握了环管反应器结构设计，建立了组合应力计算数学模型，解决了环管反应器工程放大技术问题，技术水平与国外相当。
　　　高压聚乙烯装置超高压管式反应器：国外掌握技术的有日本、德国、美国和荷兰等公司，国内通过消化吸收研制成功了3万吨/年和20万吨/年超高压管式反应器和冷却器。与国外相比，表现在工艺软件开发和设计技术存在较大差距。国内只有采用深孔钻的方法，材料利用率低。此外，尚无标准以及订货技术条件。

3.通用机械设备
　　　化工通用机械设备主要包括化工用泵、气体压缩机和阀门等

　　3.1化工泵
　　　泵是输送液体或使液体增压的机械。泵主要用来输送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等，也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。上石化用泵制造厂主要有瑞士苏尔寿公司、德国KSB公司、美国高斯公司等。石化用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，因此化工用泵还有较多进口。
　　　罗茨泵：目前我国国产罗茨泵按现行标准合格率在70%左右，如果与先进水平相比，综合性能差距更大些。主要表现在：轴封漏油严重，国产轴封经不起长期运转，漏油现象比较普遍；振动、噪声大。有的产品动平衡不好，也有的齿轮、轴承精度不够；依据行业标准，一些产品的零流量压缩比以及zui大允许压差达不到标准要求，有的企业生产工艺装备落后，不能保证零部件的加工精度和装配精度。由于存在着以上的问题，表现为罗茨泵运行不可靠，故障率高。有的泵运转几个月就要维修，与德国L-H公司罗茨泵运行数年不必维修形成巨大反差。
　　　旋片泵：目前我国旋片泵的生产从设计水平到加工制造到性能质量都已趋向成熟。主要企业生产的产品质量比较稳定，外观质量有了明显的提高。过去长期存在的喷油、漏油问题近几年得到一定的控制，旋片材料性能得到改善，一定程度上增加了旋片泵的可靠性。国投南光有限公司生产的2XZ-8A直联旋片泵是近几年旋片泵产品中为数不多的新品种，从普速泵到高速泵，在技术水平上具有一定的突破，解决了高温高速运转条件下，零部件易老化、易磨损的难题。
　　　真空泵：目前我国真空泵设备品种齐全，质量水平稳步提高，基本上满足了国内市场的需求。中国入世后市场竞争日趋激烈，而我国的真空泵设备产品质量水平仍存在着很大的差距，亟待我们冷静思考，研究对策，争取在尽可能短的时间内赶上先进水平。
　　　滑阀泵：国产滑阀泵与国外产品相比仍然存在着较大的差距。主要表现为：噪声、振动大。如H-150滑阀泵，国内产品大多数要用地脚螺栓，否则由于振动，泵爬行严重；喷油、漏油。泵启动时喷油严重，运转后漏油，多数产品存在此问题；停泵返油严重，造成启动困难，使电机过载；稳定性、可靠性差，由于生产加工装备落后，不但生产效率低，且零部件的互换性差，影响了产品的稳定性和可靠性。
　　　高压泵：高压泵以高压甲胺泵和高压液氨泵为例。高压甲胺泵和高压液氨泵是尿素装置中遭受强腐蚀、技术难度zui大的泵种。在中、小型尿素装置中多采用往复式柱塞结构，在大型尿素装置中常采用多级离心式和高速部分流式，近年来还出现往复式结构泵。往复式泵机组体积大，结构复杂，维修不方便，泵体容易出现疲劳开裂，但运转较可靠，效率较高。高速部分流泵采用二级径向叶轮， 转速高达14000多转/分，结构紧凑，运转也较平稳，但密封和磨损问题比较突出，不易解决。多级离心式泵则介于二者之间，其制造难度相对较低，密封结构较好，且较为可靠。对这三种结构形式的高压甲胺泵国内都进行过研制，在制造和保证使用方面已无多大问题，但目前产品主要还是依靠进口。
　　　料浆泵：料浆泵以磷酸料浆泵为例。磷酸料浆泵是磷肥生产过程中各种泵的泛称，是代表性的耐强腐蚀和抗磨损泵种。在磷肥工业发展的初期，常用的化工耐腐蚀泵，有的寿命只有一周，因此国内外泵业的专家在磷酸料浆泵的结构设计、材料试验、密封研究等方面进行了大量开发研究。在磷酸料浆泵的设计中，首先要解决的是耐腐蚀或腐蚀兼冲刷磨损问题。因此，对结构设计和泵壳与叶轮相互间的匹配应加以特殊考虑。国外磷酸料浆泵所用金属材料，是根据介质状况采用不同的系列。国内制造厂和研究单位也分别对各种材料进行腐蚀性能和抗磨损性能的研究，创造出自己的铁素体不锈钢、双相钢、奥氏体不锈钢等材料系列。国内有不少磷酸料浆泵专业制造厂，同时也有中科院、大学、设计院、研究院等参与科研开发，磷酸料浆泵的国产化问题现已基本解决。
 
3.2阀门
　　　阀门是用以控制流体流量、压力和流向的装置。按用途分为一下7类：
　　　炼油装置用阀门。炼油装置需用的阀门大多是管道阀门，主要为闸阀、截止阀、止回阀、安全阀、球阀、蝶阀、疏水阀，其中，闸阀需量占阀门总数的80%左右（阀门占装置总投资的3%～5%）。
　　　化纤装置用阀门。化纤产品主要有涤纶、晴纶、维纶三大类。其需用的阀门的球阀、夹套阀（夹套球阀、夹套闸阀、夹套截止阀）。
　　　丙烯晴装置用阀门。该装置一般需用API标准生产的阀门，主要为闸阀、截止阀、止回阀、球阀、疏水阀、针型阀、旋塞阀，其中，闸阀占阀门总量的75%左右。
　　　合成氨装置用阀门。由于合成氨原和净化方法不同，其工艺流程不同，所需阀门的技术性能也不同。目前，国内合成氨装置主要需用闸阀、截止阀、止回阀、疏水阀、蝶阀、球阀、隔膜阀、调节阀、针型阀、安全阀、高温低温阀。其中，截止阀占装置用阀总数据的53.4%，闸阀占25.1%，疏水阀占7.7%，安全阀占2.4%，调节阀和离低温阀及其它占11.4%.
　　　乙烯装置用阀门。乙烯装置是石油化工的装置，其需用阀门种类繁多。闸阀、截止阀、止回阀、升降杆式球阀占大多数，其中闸阀需居首。“十五”规划，全国还需建年产66万吨的乙烯装置6套，其阀门需求量可观。另外，大型乙烯和高压聚乙烯装置还需用超高温，越低温及超高压阀门系列产品。
　　　空分装置用阀门。“空分”即空气分离，该装置主要需用截止阀、安全阀、止回阀、调节阀、球阀、蝶阀、低温阀。
　　　聚丙烯装置用阀门。聚丙烯易是以丙烯为原料，经聚合而成的高分子化合物，该装置主要需用闸阀、截止阀、止回阀、针型阀、球阀、疏水阀。

　　3.3管件
　　　管道/管件是用管子、管子联接件和阀门等联接成的用于输送气体、液体或带固体颗粒的流体的装置。今后一个时期，管件重点将攻关、推广应用和超前研发43项管道技术，通过这些重点技术项目的实施，逐步形成油气输送技术、油气储存技术、管道工程技术、管道完整性评价及配套技术、油气管道运行管理与信息技术五大管道技术系列，以全面提升管道技术水平。这43项技术包括，需要集中力量攻克的瓶颈技术26项，推广应用的新技术10项和超前研究的储备技术7项。

　　3.4工业炉
　　　工业炉是在工业生产中，利用燃料燃烧或电能转化的热量，将物料或工件加热的热工设备。根据化工生产中用途不同可分为加热炉、裂解炉、转化炉等。
　　　乙烯裂解炉：拥有该技术的公司主要有ABB、KBR、S&W、KTI和Linde等，工艺技术向着高温、短停留时间和低烃分压的方向发展，以进一步提高选择性、降低投资等。从总体水平来看，我国裂解技术仍与世界水平有较大的差距，主要表现在装置规模小，原料消耗、能耗、生产成本高，装置运行周期短，控制水平低，技术重复引进，开发、创新步伐缓慢。
　　　转化炉和汽化炉：国外开发大型工业化装置的主要有美国凯洛格公司、英国帝国化学工程公司、丹麦托普索公司等。国内设计制造的20万吨/年以天然气为原料制合成氨装置中的转化炉，其中高温炉管、对流段高频焊翅片管由国内研制成功，但至今没有一套国产的30万吨/年转化炉用于工业装置。汽化炉国内还不能自行设计，水煤浆喷嘴多数依赖进口。
　　　废热锅炉：它是重要的节能设备，常用在乙烯裂解和合成氨装置中德国Borsig公司、美国Kellogg公司技术比较先进。国内重点进行了浮头式废热锅炉综合技术开发，同时还开展了其他形式转化气关键技术的试验研究，开发出了整体设计、薄管板应力有限元计算及分析、火管废热锅炉内循环数值计算及分析等大型程序，研制的*台浮头式废热锅炉用于四川化工总厂20万吨/年合成氨装置，但尚未制造过30万吨/年转化气废热锅炉。 

　　3.5压缩机
　　　气体压缩机：气体压缩机是产生压力能和输送气体的关键设备，有透平式压缩机和往复式压缩机，主要有日本、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同类产品的先进水平。
　　　离心式压缩机：上的发展方向是容量增大，开发高压、小流量、低噪音、率压缩机产品。国内生产企业达十多家，特别是沈阳鼓风机厂、上海鼓风机厂、陕西鼓风机厂等。国内离心压缩机高技术、高参数、高质量和特殊产品还不能满足需要，50%左右还要靠国外进口。另外在技术水平、质量、成套性上和国外还有差距，在设计制造大型气体压缩机上还没有成熟的经验。
　　　往复式压缩机：普遍采用撬装无基础、全罩低噪音设计，大大节约安装、基础和调试费用。国内的生产厂家有20多家，已形成L、D、DZ、H、M型等数十个压缩机系列、数百种产品，但大型往复压缩机还不能满足需要。

　　4.仪器仪表
　　　仪器仪表是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。广义来说，仪器仪表也可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能。
　　　工业自动化仪表：重点发展基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪表、特种和自动化仪表；全面扩大服务领域，推进仪器仪表系统的数字化、智能化、网络化，完成自动化仪表从模拟技术向数字技术的转变，5年内数字仪表比例达到60%以上；加速具有自主知识产权的自动化软件的商品化。
　　　环保仪器仪表：重点发展大气环境、水环境的环保监测自动化控制系统产品，鉴于加强环保执法力度，加快环保建设步伐，加大环保建设投资、培育环保产业这一国民经济新增长点的需要，面对我国5000多个环境检测站和大量的城镇污水处理及企业废水处理这个巨大的市场，今后环保仪器仪表工业产品市场将有大幅度的增长。据有关方面不*统计，1998年我国环保仪器仪表及监控系统产值约11.7亿元，到2005年将扩至42亿元达到20世纪90年代后期先进水平，国内*达到50%～60%，而到2010年将扩至110亿元，到2010年国内*达到70%以上。由此可见，其市场前景十分广阔。

　　　分析化学仪器：重点研究方向包括：一是高通量分析，即在单位时间内可分析测试大量的样品；二是条件分析，其中单分子单细胞分析与操纵为目前热门的课题；三是在线、实时、现场或原位分析，即从样品采集到数据输出，实现快速的或一条龙的分析；四是联用技术，即将两种（或两种以上）分析技术联接，互相补充，从而完成更复杂的 分析任务。联用技术及联用仪器的组合方式，特别是三联甚至四统的出现，已成为现代分析仪器发展的重要方向；五是阵列技术，如果把联用分析技术看成计算机中的串行方法，那么阵列技术就等同于计算机中的并行运算方法。和计算机一样，阵列方法是大幅度提高分析速度或样品批处理量的*方案。一旦将并行阵列思路与集成和芯片制作技术结合，分析化学就将向新的领域进发。