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  2007-5-30
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我国石化工业在自主创新中腾飞

中国石化集团公司   李国清


  中国石油化工工业作为四大经济支柱之一,与我国经济快速发展和提高人民生活水平息息相关。新中国成立50多年特别是近20年来,中国石化集团公司的勘察设计队伍已经发展为实力雄厚,技术精湛,开拓创新,勇于奉献,与国际接轨的石化工业建设大军。这支队伍主要包括:以设计为主体的炼化一体化的中国石化工程建设公司(SEI),中国石化洛阳工程公司、上海工程公司、宁波工程公司、南京工程公司等共54个单位,现有职工约14000人。多年来,这支队伍以“爱我中华,振兴石化”为己任,以实现全面建设小康社会为宏伟目标,坚持科学发展观,紧密围绕中国石化的核心技术,发挥集团化优势,努力进行自主开发创新,加强科研、设计、制造、生产、建设“五位一体”联合攻关,取得了非凡的累累硕果,炼油、化工专业技术品种繁多,业绩遍布全国和世界,先后获国家及省部级科技进步奖、优秀设计奖1800余项,共有专利380项,专有技术259项,使我国炼油和石油化工工业由落后薄弱的状况,快速发展为基本达到国际水平、部分达到国际先进水平,为我国石化工业与国际论伯仲、比高低发挥了关键作用。
  一、50多年坚持炼油化工自主创新,技术进步成绩斐然
  我国石化工业的发展是在十分薄弱和异常艰难的基础上发展起来的。1949年,新中国成立时,全国石油加工能力(不包括台湾省)仅有17万吨,乙烯产量为零,当年加工原油11.6万吨,90%以上的石油化工产品要依靠进口。经过50多年的努力拼搏,我国炼油和石油化工在国产化、大型化、技术出口等方面取得了斐然成绩,促进了我国石油化工工业走上了快速发展的轨道。
  (一)炼油技术连续实现三次大飞跃,达到国际水平
  几十年来,为尽快改变我国炼油工业的落后面貌,广大科技人员和职工坚持自主创新,不懈攻关,使我国炼油技术达到国际水平,馏份油加氢裂化、劣质柴油改质、重馏份油加氢处理技术、催化裂解制取低碳烯烃技术、多产液化气和汽油的催化转化技术、大庆减压渣油催化裂化成套技术等工艺和工程,均已达到国际先进水平。同时,我国的多种炼油新工艺及装置得到大力开发或引进,不仅对所有老厂进行了改造,也使我国炼油工业的不合理布局有了根本性的改变。1980年至本世纪初,我国炼厂数由55家增加到约127家;炼油能力由0.94亿吨/年增加到2.71亿吨/年,提高了1.88倍。我国炼油技术实现了三次大飞跃,使我国炼油加工能力比建国初期猛增了2000多倍,我国炼油工业迈开了向现代化进军的步伐。
  
  1、炼油技术第一次大飞跃:成功地自主开发了“五朵金花”技术,填补了我国炼油技术的多项空白。20世纪60年代,为克服西方禁运和许多车辆背起煤气包的严重困难及“十年动乱”浩劫的干扰,在石油部的组织下,刻苦攻关,1966年前后成功地开发出了“流化催化裂化、催化重整、延迟焦化、尿素脱蜡以及有关的催化剂、添加剂等”5个方面的工艺技术-“五朵金花”,并陆续建成工业装置,顺利地投人工业化生产,填补了我国炼油技术的多项空白,使我国炼油工艺技术实现了第一次重大飞跃。
  新技术成龙配套,全面实现国产化。从1965年到2006年的41年里,原来的“金花”——催化裂化技术不断地攀新高、换新貌。在催化裂的化反应工程、再生工程、原料品种、产品品种、装置规模等重要方面,已经形成了我国自主开发的成套国际先进新技术。上世纪90年代,面对我国原油普遍变重的实际,为最大限度地将减压渣油经深度加工转化为国民经济和国防迫切需要的汽、柴油等轻质油品,并解决炼厂剩下的加工难度最大的减压渣油困难,在石化总公司的组织下,SEI与科研、生产等有关单位,采用了15项新技术,完成了“大庆减压渣油催化裂化”十条龙重大科技攻关目标,使燕化公司原80万吨/年重油催化裂化装置,改造成为进料掺入减压渣油量由30%上升到75%,解决了长期困扰我国的重油深加工的技术难题,使装置改造投资仅为8958万元,改造后加工每吨渣油可获利400多元,每年增加利润6067万元。该项成套技术,达到了国际先进水平,已在国内推广应用,获国家科技进步一等奖。
  旧“金花”盛开更鲜艳,新“金花”——加氢裂化、渣油加氢脱硫、中压加氢改质、润滑油精制等新工艺、新装置竞相开放,炼油技术全面实现了国产化。一如SEI与燕化公司、抚研院共同开发的燕山分公司100万吨/年中压加氢改质新技术,以其低硫、低芳烃含量和大幅度提高十六烷值能力,成为目前世界上满足新柴油标准规格的优质新技术之一,具有国际先进水平,1998年获中石化集团公司科技进步一等奖,2000年获国家科技进步二等奖。二如“十五”期间,SEI与洛阳工程公司的技术开发开始向石油化工之外的领域扩展,开展了“煤直接液化关键技术”、“灰熔聚流化床石油焦气化技术”等研究,得了阶段性成果;天然气脱硫技术开发已经展开。三如洛阳石化工程公司和抚研院等合作,完成了镇海80万吨/年蜡油加氢裂化攻关,荣获国家科技进步一等奖;SEI在承担石化集团公司12项十条龙攻关项目中,使130万吨/年中压加氢裂化技术完成攻关,并在上海石化推广应用,获2003年度中国石化集团公司科技进步二等奖。四如在中国石化集团公司的组织下,中国石化工程建设公司、清华大学、石油大学联合攻关,开发出了我国独立知识产权,并具有世界先进水平3项连续重整关键技术,为我国连续重整技术的发展和加快国产化的进程打下了坚实基础。
  2、炼油技术第二次大飞跃:炼油技术和设备由引进转为出口国外。经过炼油科研和设计队伍几十年不懈的开拓创新,“九五”以来,我国炼油工程技术甩掉落后、只靠引进的包袱,始终保持着与欧美同步,并开始走出国门,尤其是石科院和SEI、济南炼油厂共同开发成功的催化裂解技术,发展到我国独有的主要产品为丙烯的催化裂解新工艺。该工艺技术已出口泰国,并顺利投产。我们自己开发成功的催化裂化外取热器技术和设备1993年已申请美国专利,并由美国石伟公司代理出口到新加坡、泰国和韩国。1997年以来,SEI还成功地在苏丹、泰国承建了炼油厂或炼油装置,在科威特、伊朗完成了老厂修复和改造等总承包项目,受到了外方的极高评价。
  3、炼油技术第三次大飞跃:炼油工程大型化能力实现与国际同步。“九五”以后,SEI、洛阳工程公司等设计队伍,以新型千万吨级炼厂、百万吨级乙烯技术的国产化研究和集团公司“十条龙”攻关项目为重点,将一大批科技成果转化为先进生产力,使工程大型化的能力大提高。近10年来,上海金山、高桥、镇海、茂名等石化企业已经实现了千万吨级炼油规模的生产,完成了燕山、青岛、福建、大连、广州、镇海、金陵、西太平洋、独山子等一大批石化企业的千万吨级大型化炼化厂的总体规划和部分设计工作,充分体现了工厂设计模式改革的思想,表明了工程设计思维模式、设计能力和设计水平上了一个新台阶。在装置大型化上,已经具备了设计润滑油型和燃料型千万吨级常减压、300万吨级重油催化裂化、310万吨级重油加氢、240万吨级焦化、60万吨级芳烃抽提等装置的能力;加氢反应器、大型蒸馏塔、大型焦炭塔、大型烟气轮机等关键设备也都取得成功,达到国际先进水平。含酸原油加工方案也取得了很大进展。如利用自主开发技术开展的高桥1000万吨/年原油扩能改造、海南800万吨/年炼厂的设计和建设等重大项目。这些技术的开发成功,为中国石化集团公司年加工1.2亿吨原油,包含加工难度较大的2470万吨/年高硫原油提供了坚实的技术基础,并可满足生产清洁燃料、化工原料和高档润滑油等石油产品的不同需求;具有自主知识产权的100km3原油储罐技术得到了顺利实施;150km3原油储罐业已建成投用。
  (二)以乙烯、聚丙烯、裂解炉为代表的石油化工新技术加快了赶超国际水平的步伐
  乙烯产量的高低是衡量一个国家石油化工发展水平的主要标志。20世纪50年代末,我国乙烯工业从零起步。几十年来,特别是近20年来,经过石油化工队伍的开拓创新,我国乙烯产量已快速增长到现在的753.9万吨/年,以聚丙烯和裂解炉为代表的石油化工新技术加快了赶超国际水平的步伐,部分技术达到国际水平。“十五”期间,SEI在自主创新方面实现了新飞跃,完成了大型80万吨级乙烯装置、30万吨聚乙烯装置的工艺包;30万吨聚丙烯装置、45万吨芳烃抽提装置实现了国产化,基本做到了与国际水平同步。在CBL炉、聚丙烯环管反应器等关键设备的研究上,也达到了国际先进水平,实现了工业化。化工装置在百万吨级乙烯,大型精对苯二甲酸等装置上实现了和专利商合作完成基础工程设计的新突破,提高了我国石油化工国产化水平。“十五”以来,已建成投产了上海、镇海聚丙烯,扬巴芳烃等装置;茂名聚丙烯、乙烯、乙二醇、裂解汽油加氢、丁二烯等装置,海南、青岛大聚丙烯装置,扬巴、上海、齐鲁裂解炉装置正在建设或建成;新建中的天津、镇海大乙烯,国产化技术也占有重要地位;正在做前期工作的燕化三轮改造、武汉大乙烯对国产化技术的要求也极具迫切性。
  1、新技术开发促进了乙烯工业的快速发展。20世纪中期,我国石油化工工业在小型落后的引进中开始起步。20世纪后期,盘锦、抚顺、北京、天津、中原乙烯装置相继投产,而且,装置规模达到了12-16万吨/年。从而使我国形成了一个小乙烯群。
  我国乙烯技术在发展中取得了许多丰硕成果。1970年,原化工部第一设计院对乙烯装置的设计进行攻关,打通了用电子计算机对乙烯装置进行全流程的模拟计算。近年来,SEI对模拟计算偏差较大的热力学模型进行了更深入的研究,得到了该物系较为精确的模型,为工艺包设计打下了基础。他们发明的分凝分馏塔专利技术,开发了新的分离流程,既能节省制冷压缩机约10%的能耗,又能节省投资,达到世界最先进的流程之一。他们与北京化工研究院合作开发的高热通量换热器,提高沸腾给热系数5-6倍,节省了大量设备投资。该技术荣获国家发明三等奖,并在大庆石化等乙烯工程中得到了广泛应用。中国石化和浙江工业大学开发的DJ塔盘,能力提高40%以上。高热通量换热器和清华大学的ADV微分浮阀塔板等新技术,取得了很好的效果。几年前,中国石化集团公司与美国鲁姆斯公司还联合开发了乙烯工艺新流程,并在茂名新建的64万吨/年乙烯装置中采用。SEI还与专利商、国外公司合作,完成了燕山乙烯由30万吨/年提高到45万吨/年的改造,一次投产成功,打响了我国30万吨/年乙烯改造的第一炮。接着他们又完成了齐鲁、上海、扬子、吉林的30万吨/年乙烯改造和中原、天津、独山子、盘锦等小乙烯的改造。通过乙烯装置的改扩建,使我国乙烯装置向着“大型、先进、深度、系列、集约”的方向发展起到了积极带头的作用。目前,我国对原有乙烯装置进行挖潜改造产生了巨大效果,每年增加乙烯产量达到200万吨以上,约占总生产能力的40%。
  随着我国经济的快速发展,21世纪初,我国开始了建设大型乙烯项目,设计已经立足于自己的设计队伍。主要有:中石化/扬子石化与巴斯夫合资的60万吨/年乙烯装置;中国海洋石油总公司、广东省、香港招商局与壳牌公司合资,在广东惠州新建了80万吨/年乙烯;中石化/上海石化与BP公司合资新建了90万吨/年乙烯;茂名石化正在建设的64万吨/年乙烯装置。同时天津、四川、广州、湖北、大连正在筹划建设大型乙烯装置。
  2、国产化裂解炉技术,达到国际同等水平。自1984年以来,辽化、齐鲁、燕化、扬子、上海等建设的各型CBL炉和合作炉共达37台,使乙烯总能力达260万吨/年以上。SEI与有关单位开发的CBL炉技术在全国近10家企业生根开花,建成和在建的共14台,年乙烯裂解总能力达70万吨以上,裂解炉的投资降低了30%左右,经济效益显著,国外公司也在积极寻求与SEI合作。到目前为止,国产化裂解技术的水平在工艺及工程化方面均达到国际同等水平。
  3、丙烯技术取得了喜人的业绩。从20世纪70年代开始,SEI与北化院在引进中学习,共同开发,完成了炼厂气丙烯的精制技术,并于1991年底建成投产,成为我国石油化工装置国产化的起步项目。90年代,SEI采用该技术又建成投产了4套同规模的装置。他们瞄准国际,在齐鲁、天津、中原和茂名30万吨/年乙烯工程中,配套的7万吨/年、4万吨/年、14万吨/年3种规模聚丙烯装置都采用了当时国际新工艺。进而又通过SEI对天津、中原、茂名3套装置的详细设计的返包,为该技术的国产化及进一步发展打下了坚实的基础。1995年后,国内7个石油化工厂都规划建设了7万吨/年的聚丙烯装置。为了赶超国际,SEI在设计中开展了环管法聚丙烯工艺的国产化开发工作,全面解决了环管法聚丙烯工艺在工程中的国产化问题。在建成投产的7套7万吨/年和1套10万吨/年的聚丙烯装置中,SEI利用该技术总承包了6套7万吨/年的聚丙烯装置。该装置的成功,不仅使其设计水平达到了国际同类装置的技术水平,而且投资大幅度降低,产生了巨大的经济和社会效益,极大地缓解了国内聚丙烯产品的供需矛盾,资源的利用得到了优化。该技术获得了2000年的国家科技进步一等奖。
  为适应石油化工装置大型化发展的要求,SEI于1999年又开发出20万吨/年具有国外新一代工艺技术水平的第二代国产化环管聚丙烯成套工艺技术。采用该技术的上海石化塑料事业部于2002年2月建成投产,成为我国采用自有技术独立设计建设的第一套技术最新、规模最大的世界级石油化工装置。镇海20万吨/年聚丙烯装置和茂名乙烯改造工程中的30万吨/年聚丙烯装置,也都采用了这项国产化技术。这标志着我国的聚丙烯工艺技术经过30多年的引进国外技术之后,国产化技术已经达到了国际先进水平,并能独立设计建设世界级规模和水平的大型聚丙烯装置。这对于形成我国自己的石油化工核心技术具有里程碑式的意义,极大地降低了聚丙烯装置的投资水平,可以满足市场对聚丙烯技术的需求。
  4、石油化工系列技术也取得了突出的业绩。在我国乙烯、聚丙烯技术取得骄人业绩的同时,聚乙烯、乙苯/苯乙烯、氯乙烯/聚氯乙烯、合成橡胶、合成氨、丙烯氰等技术,也取得了辉煌的业绩。聚乙烯是产量和需求量最大的合成树脂产品,经过几十年的发展,聚乙烯生产技术由三大类衍生出了几十种新工艺;国产化技术气相流化床工艺,因其投资省、成本低、产品覆盖范围广逐步脱颖而出,占据了八、九十年代大多数的技术转让市场;获得国家科技进步二等奖、中石化科技进步一等奖的国产化冷凝技术,不仅成熟可靠,而且大幅度节省了投资,为中型乙烯扭亏脱困改造的成功起到了重大作用。
  (三)工程化能力和水平大幅度提高,为国家节省了大量工程投资
  大量国产化项目建设的实践证明,技术进步为降低投资提供了保障。过去,我国的炼油和石油化工技术及设备,许多需要从发达国家引进。而每引进一项技术、一套设备或设施,甚至一套装置,从可研、设计、订货、运输、安装到建成,需要国家投入大量的外汇。现在,随着我们工程化能力和水平大幅度提高,国产化设计水平的全面增长,靠我们自己的技术人员进行设计,为国家节约了成千万成亿元的外汇,已经步入了少数品种只引进技术,工程设计开始全面由国内工程设计单位完成的新阶段。据不完全统计,仅在茂名乙烯、燕山炼化、齐鲁乙烯等建设或改扩建中,就为国家节省投资近4亿元。
  (四)、计算机的开发应用和标准化工作的深化,极大地提高了工程设计的水平和效率
  为了进一步设计规范化、质量好、效率高、水平高、与国际接轨的工程设计文件和图纸,中国石化勘察设计队伍在计算机的开发应用和标准化工作方面,也取得了令人瞩目的成绩。
  1、是现代信息技术的开发应用与过去使用的原始式设计工具相比,极大地提高了工程设计的水平和效率。工程勘察设计单位开发应用的“网络化”、“初级集成化”计算机技术,使信息基础设施的建设进一步加快。近年来,SEI等单位已基本实现了设计、采购、施工、运营管理、项目管理的信息化。信息技术的应用向标准化、系统化和集成化方面迈进了一大步,实现了工程设计、运营管理和项目管理等方面的部分集成化系统。同时,三维设计技术的应用也得到了普及和提高。信息基础设施建设取得了突出的发展,硬件装备、网络通信系统基本满足了集成应用系统的需求,和国际基本同步。
  2、是标准化工作促进了工程技术、管理水平和工作效率的发展和提高。经过“十五”的努力,以SEI为代表已建立了以项目管理为中心的融运营管理、项目管理和技术标准三大分体系,为有机整体的标准体系,极大地促进了工程建设单位经营管理、项目管理和基础工作的规范化和有序化。几年来,他们共编制完成、发布了各类标准1840多项、标准图870多项以及大量的标准表格和标准模板,使标准化工作对于工程项目的完成,在质量和技术水平方面奠定了重要的基础。
  二、石油化工技术创新的主要做法和体会
  自主创新是我国炼油和石油化工工业快速发展的活力。一个攻关项目,特别是国家和集团公司的“十条龙”重点项目,一干就是几年,甚至需要更多的时间,不知经过许多次的失败和磨炼。但是,勘察设计队伍硬是顶着困难,创造了炼油化工领域一个个人间奇迹。其主要做法和体会是:
  (一)、自主创新,必须发挥集团化“五位一体”优势,开展大协作方式的横向联合
  发挥集团化“五位一体”优势,充分利用社会资源,开展大协作方式的横向联合,是设计单位开展科研工作的主要途径,也是设计单位从事科研工作的一大特点,所取得的众多科技成果,无一不是采用科研、设计、制造、生产等“五位一体”方式共同完成的。聚丙烯关键技术环管反应器、300万吨/年润滑油型大型常减压等成套技术之所以开发成功,完全是得益于“五位一体”开展横向联合的结果。
  (二)、自主创新,必须突出设计的桥梁作用,努力加快科技成果转化为生产力
  在科技攻关中,由于设计单位的特殊身份,发挥着不可替代的独特作用。一是设计单位与生产项目紧密结合,最善于从国家的大局出发,最了解生产一线和社会的迫切需要,能够提出切合实际的科研课题;二是在开展横向联合中,设计单位扮演着穿针引线的重要角色;三是科技成果要最终实现其价值,必须通过设计单位的专业人才和设计活动才能转化为生产力,从而得到推广应用。
  (三)自主创新,必须尊重知识产权,加强内部管理和知识产权保护
  知识产权问题,既有加强内部管理、不被侵犯的问题,也有不侵犯别人的问题。技术开发中,要以知识产权为纽带,强化“五位一体”的技术合作。技术人员创造的知识财富转化为真正的知识产权,以收益的形式把它收回来,是勘察设计单位急需做的重要工作。作为开发立项的合同项目,必须规定开发单位和参加人员的权益,即投入在什么地方、权益在什么地方,在知识产权领域都要有清晰的概念。
  (四)自主创新,必须瞄准先进技术,紧密围绕提高企业效益
  科技攻关,必须瞄准先进技术,坚持“有所为,有所不为”的科技方针,与生产紧密结合,突出重点,想生产所想,急生产所需。科研项目来自于生产,服务于生产,需要对引进技术吸收消化,一般都要经过小试、中试和工业化试验,需要在生产装置上进行,免不了要短期影响生产,有时还要冒很大的风险。只有围绕生产急需解决的问题进行选题,试验成果才能得到推广应用。获得国家科技进步一等奖的“大庆常压渣油催化裂化”技术,就是为解决石家庄炼厂当时的困难提出,并在该炼厂进行工业化试验取得成功的。
  (五)自主创新,必须领导重视,科学组织,大力开发核心技术
  技术创新离不开党和国家科技政策的指引和指导,离不开领导的重视和科学组织。尤其是开发汽油加氢改质、环管聚丙烯成套技术等中国石化的核心技术,其本身带有全局性,意义重大,任务艰巨。要组成强有力的攻关组,在人力、时间、经费等方面都要给予大力支持,合理投入。攻关中,经常会碰到困难或风险,需要领导的关心和帮助。领导者只有发扬“你们大胆干,出了问题我负责”的精神,才会给攻关成功带来希望。
  三、着眼21世纪,抓住机遇,创新发展,做强做大
  面对飞速发展的科技新形势和激烈的市场竞争,中国石化勘察设计队伍必须从全球未来的宏观环境和石化产业的发展方向出发,按照国家、集团公司“十一五”发展规划及中长期技术发展规划,着眼我国21世纪千万吨级炼油厂、百万吨级乙烯项目投资规划的实施,抓住机遇,迎接挑战,创新发展,做强做大。在国际油价攀高不下的局面下,在煤、天然气、乙醇汽油的利用以及其它新兴能源领域要技术先行,以能源的综合利用为契机,在新的市场领域中发挥作用。要以设计为龙头,以技术为载体,全面提升工程化水平,大力扩展EPC、PMC总承包的业务和能力。要以标准化为基础,加大技术基础工作的力度,发挥对工程实践的指导作用,保证项目工程质量。要以信息化为手段,通过提高系统集成化水平,提高生产效率。要继续以知识产权为纽带,强化与科研、生产、制造等单位的技术合作。要以三大人才体系为基础,加强技术人才队伍建设,保证品种、专业的技术队伍梯次。总之,要把技术进步和科学管理作为推动勘察设计单位发展的两个车轮,围绕未来高科技含量、高管理集成的核心业务,进一步推动技术创新,提升核心竞争力。要以建成世界先进水平的石油化工厂为目标,以大型化、系列化、集约化、信息化为标志,以生产成本低、占地面积省、职工人数少、安全环保标准高为特点,通力合作、精心设计,高质量、高效率、高效益地建设“国际一流、国内领先”的石油化工厂,为我国石油化工工业的腾飞再创辉煌!
             

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