石化装备国产化还差“关键”火候

　　地处山东建厂50多年的滨化集团滨城基地目前拥有各类设备5万台，国产设备与进口设备占比分别是64.6%、35.4%，而占比35.4%的进口设备集中了几乎全部的关键设备。这是当前国内化工企业设备的典型状况——支撑化工现代产业体系正常运行的关键设备不得不受制于进口。在全球经济一体化受阻、产业链供应链受到严重影响的国际环境下，关键设备的国产化已成为迫不得已的选择。在由中国石油和化学工业联合会供应链工作委员会近日在山东滨州组织召开的2023中国石油和化工行业装备技术国产化大会上，如何实现关键设备的国产化成为与会代表最为关注的热点。

　　关键进口设备集中在3类

　　参加2023中国石油和化工行业装备技术国产化大会的代表和专家来自石油化工企业、设备制造企业、设备材料企业、软件企业、设计院、行业协会和高校等，记者通过交流了解到，当前进口装备主要集中在以下3类：

　　一是高端装备和核心部件。一方面，一些基础研究难度大、专业化程度高、研发投入比较多的特殊装备、关键装备和系统国内生产空白;另一方面，实现国产化的核心基础零部件(元器件)、关键基础材料的质量和可靠性尚难以满足需要。中石油规划总院副总工程师张福琴介绍，目前国内炼油化工行业达到国际先进水平的技术装备仅占1/3，其中国产装备在国内高端市场的满足率不到60%。部分设备进口金额超过1亿美元，如混合、搅拌、轧碎、研磨、筛选、均化或乳化机具，热交换装置，空气及其他气体压缩机、注塑机、其他真空模塑机及其他热成型机具、其他挤出机、塑料造粒机等。

　　二是各类软件。工业软件主要用于企业信息管理、设计研发、工业管理等，不仅能够提升企业工业化效率，而且是智能工厂、数字化工厂的工具。据工业技术软件化产业联盟的《中国工业软件产业白皮书(2020)》报告，国产工业软件在生产控制、经营管理、运维服务上能占到50%、70%和30%的份额，而研发设计类软件国产化率只有5%，95%的研发设计软件需要西方企业授权。不仅如此，国内软件企业直接购买美国商用工具，国产软件开发依靠开源技术包装而成，一旦受到国外制裁，开源技术平台被禁用，将直接导致业务停摆。上海博科资讯股份有限公司化工行业事业部常务副总经理梅鹤俊也表示，我们当前的重灾区是设计研发类软件。计算机辅助绘图国产化率在10%左右，而完成超大规模集成电路芯片设计的电子设计自动化软件的国产化率仅有0.8%。近年来石油石化企业加大信息化建设投入，陆续建成了企业资源计划、生产信息化管理、客户关系管理等系统，但大型企业和中高端市场基本采用进口软件。曾任中石化兰州设计院和宁波工程有限公司副总工程师的唐宏青介绍，国内规划院和设计单位购买的化工工程模拟软件Aspen、PROⅡ、DesienⅡ、Chemcad等都是美国企业开发的。

　　以化工生产中担当遥控现场设备、监测现场数据等重要功能的集散控制系统(DCS)为例。我国DCS研发始于上世纪80年代中期，直到2000年以后国产DCS技术才得到快速发展。数据显示，2010年DCS国产化率不到30%，2021年达到56%，但目前国内中高端市场仍以美国艾默生电气公司和霍尼韦尔国际公司、瑞士ABB集团、德国西门子股份公司、日本横河电机株式会社等的DCS技术为主。

　　三是电气仪表阀门等小型设备。小型特殊机泵、特种阀门、高端仪器仪表等小型进口装备占据了相当份额的国内市场。以阀门为例。艾坦姆流体控制技术有限公司产品经理朱景龙介绍，当前市场90%～95%的需求是常规阀门，国内多数企业都能生产，但另外5%市场需求的非批量工程阀门占到化工企业阀门采购资金50%以上的份额，这部分市场被国外产品垄断。

　　国产装备弱在4个方面

　　虽然当前石化行业引以为傲的千万吨炼油、百万吨乙烯、百万吨芳烃项目重大装备国产化率超过90%，大型煤化工项目重大装备国产化率超过95%，但是国产设备存在的普遍问题也不容轻视。

　　滨化集团进行了氯碱装置关键设备电解槽、离子膜、透平机等的国产化。他们发现，国产化设备在安全性、可靠性、经济性方面与进口设备还存在一定差距。而氯碱工业最核心的材料离子膜，国内虽然有少数企业可以生产，但在能耗方面与进口设备不可同日而语。陕西省设备管理协会能源化工委员会主任委员刘昌耀介绍，当前进口电气、仪表、阀门中的3/4都是因为国产设备存在质量和性能问题，厂家选择了进口设备。

　　即便国产化率接近100%的静设备也存在一些问题。中国石油和化学工业联合会供应链工作委员会的调研显示，在国产与进口静设备进行比较的12项指标中，国内静设备在品牌、用户习惯、研发投入、与专利商合作、交易成本、经验6项方面与国外先进水平相比还有差距，属于跟跑状态。

　　业内人士总结出国内石化装备制造业的短板：一个是技术创新能力薄弱，特别是原创能力不足，具有自主知识产权的关键产品少，高端产品推广困难;二是产品质量和稳定性问题突出，达不到性能要求，企业常常以牺牲产品质量来求发展;三是短视，产品以当下是否盈利而定;四是重生产、轻服务的情况普遍，企业难以按客户定制模式制造大型装置。张福琴介绍，国外大型装备制造企业服务性收入占总销售收入的比重超过25%，国内企业往往不足5%。

　　中国石油和石油化工设备工业协会数据显示，至2020年末，我国石油石化装备制造业规模以上企业1772家，比2010年末的2023家减少了12%，而全行业资产总额从2010年的2006亿元增至5524.45亿元，增幅高达175%。尽管企业规模有所提高，但石油石化装备制造业仍以中小企业为主，产业集中度低，常规和低端产品产能过剩。

　　国产化不能指望弯道超车

　　实际上，世界上所有化工技术、装置都是从无到有，逐级放大，从实验室到实验工厂再到产品线。每一项成果都是国外几代科学家和无数企业努力的结晶。德国化学家哈伯1902年制成合成氨，直到1910年设计出高压装置和流程，1911年与巴斯夫公司合作建成全球首套9000吨/年合成氨工厂，之后经过无数科学家和企业不断改进工艺、催化剂、装备，才发展到如今单套120万吨/年的规模，目前依然在不断升级。乙烯的历史更加久远。1779年荷兰化学家卡斯贝特森首先制备出乙烯。20世纪30年代以前，制备乙烯采用乙醇脱水工艺，乙醇的来源是粮食发酵。1938年英国帝国化学工业集团生产出第一吨聚乙烯，并在次年建成投产第一套年产10万吨商业化聚乙烯制备装置。1941年新泽西标准石油公司在美国巴吞鲁日建成了全球第一套管式裂解炉蒸汽裂解装置，开创了以乙烯装置为龙头的石油化工历史。据了解，一套百万吨乙烯装置由五六百台/套设备构成，连接管线加起来超过200多千米，每台设备至少受近10个关键工艺参数影响，搭建一个物料和热量平衡计算模型就需多达800多个模块，一次计算生成的报告打印出来超过8000页。

　　国产化同样是一个需要耐得住寂寞、忍得住付出、拼得住努力的过程，是以国外科学家和先进企业的成果为基础，是站在巨人的肩膀之上继续努力攻关的过程。

　　以最具代表性的合成氨和乙烯装置国产化为例。

　　据四川金象赛瑞化工股份有限公司副总裁李旭初介绍，上世纪70年代初，中国每年进口几百万吨尿素，占全国化肥使用量的一半以上。当时国内掌握的合成氨技术仅相当于国外上世纪四五十年代的水平。为了满足农业生产化肥需求，国家决定设备进口，第一批引进了13套大型化肥装置，合成氨产能合计400多万吨/年、尿素产量约700万吨/年。至上世纪90年代中期，我国累计引进大化肥装置31套。同时，大型化肥装置的国产化呼声也越来越高。1989年，沈鼓集团(时称沈阳鼓风机厂)为四川化工总厂20万吨/年合成氨装置研制出第一套合成氨装置国产化“三机”，零部件全部实现国产化。一直到上世纪90年代末，我国虽然没有摆脱引进大型合成氨装置的困境，但国产化水平稳步提高。2011年，鲁西化工集团股份有限公司36万吨/年合成氨装置一次开车成功并投入生产。这是我国第一套完全自主知识产权的以煤为原料的大型低压合成氨装置，其空分、气化、净化和氨合成单元分别采用杭州杭氧股份有限公司、北京航天万源煤化工工程技术有限公司、大连佳纯气体净化技术开发有限公司和南京国昌化工科技有限公司自主开发的技术。经过不断的技术攻关，国内单机规模从30万吨/年不断放大，45万吨/年、50万吨/年、60万吨/年、80万吨/年、100万吨/年，目前在朝120万吨/年特大型化发展。我国不但停止了大型合成氨装置和技术的引进，实现了完全立足于自有技术、自主设计、关键设备自主制造、催化剂自主配套的交钥匙工程，还实现了技术和装置出口。

　　我国乙烯工业始于1962年建成投产的兰州石化500吨/年乙烯装置，此后对乙烯裂解炉及裂解技术的研发与技术攻关一直没有停步。1990年，4万吨/年装置在齐鲁石化试车成功，之后开启了4万吨/年Ⅱ型炉、6万吨/年Ⅲ型炉的研发与攻关，2001年在燕山建成投产10万吨/年大型裂解炉。经过近20年的持续创新和技术攻关，我国自主研发的乙烯新型裂解炉技术水平和设计水平不断提升，自主研发的复杂原料百万吨级乙烯成套技术获得2020年度国家科技进步一等奖。我国因此也成为乙烯裂解技术的国际专利商，装置和技术成功出口到马来西亚和泰国。目前，国产乙烯成套技术装置规模从60万吨/年到140万吨/年，原料覆盖了天然气分离、石油炼制、煤基合成等。乙烯装置国产化，装备企业功不可没。1998年，沈鼓集团为大庆石化制造出48万吨/年乙烯改扩建装置配套的首台国产化裂解气压缩机和丙烯压缩机，实现乙烯装置离心压缩机组国产化零的突破。2009年，沈鼓集团为天津石化、镇海石化、抚顺石化分别研制出100万吨乙烯装置用裂解气压缩机组、丙烯压缩机组、乙烯压缩机组(并称乙烯“三机”)，中国成为第四个能设计制造100万吨级乙烯压缩机组的国家。2010年后，沈鼓集团连续开发成功100万吨级、120万吨级、140万吨级乙烯压缩机组，成为继美国GE公司、德国西门子公司和日本三菱公司之后拥有120万吨/年乙烯“三机”核心技术和运行业绩的企业之一。

　　有人统计，一套装置涉及技术数以万计，国产化率每提高一个百分点，都是数百项技术的突破。每一项重大装备国产化的背后，几乎都是几代研发设计人员、一大批企业和设计单位几十年共同努力的成果。

　　业界普遍认为，中国不应依赖技术和装备进口，也不应满足于仿制和跟跑。每一个技术和装备进步都是建立在一步一个脚印的基础研究之上，都依靠多学科扎实的技术积累，技术没有捷径可走，根本不可能弯道超车。企业在感慨芯片被卡脖子的时候，应该思考为什么美国、德国、日本等在高科技领域可以始终领跑全球。

　　据了解，软件国产化工作已经开始。上海博科资讯股份有限公司与中石油合作，研发推出企业资源计划系统软件——昆仑ERP产品，开创了国产企业资源计划系统软件在大型企业核心业务领域的先河。作为国家重大信息安全专项、中石油“十三五”信息技术总体规划重点项目，2018年8月昆仑ERP项目启动研发工作，2021年11月通过国家部委验收，2022年4月在大庆石化公司实现了昆仑ERP与进口企业资源计划系统软件双轨运行。2022年8月，大庆石化公司完成昆仑ERP单轨运行切换，实现了中国制造的跨越。

　　面向未来，中国石油和化学工业联合会供应链工作委员会秘书长李铁建议，首先，在石化行业高质量发展的大趋势下，供应链条上的企业要加大研发力度，提升全产业链供应链自主可控能力。其次，装备企业应以科技创新为引领，以高质量赢得用户，决胜市场。再者，随着数字化浪潮的兴起，建设数字化工厂已经逐渐成为装备制造企业的基础性标准配置，制造流程数字化、制造过程智能化、制造过程可视化，数字化让化工装备维护更简单，预知性维护走进生产一线，无人机、机器人也开始成为装备检维修的利器。最后，石化企业、工程设计单位和各类装备制造供应商要直面困难，进一步深化联合创新，加强协同合作，共同补链强链，不仅盯住卡脖子问题，更要多一点领跑者思维和未来思维，去研究、去发明、去创造一批改变世界的新技术、新装备，展现中国智慧和中国贡献。

　　由中国石化工程建设有限公司设计、茂名重力石化装备股份公司制造的乙苯/苯乙烯装置四联换热器驶出车间。该四联换热器最大直径5.6米，全长40米，总重量超过1000吨，是50万吨/年乙苯/苯乙烯装置的关键核心设备，填补了该领域国内制造的空白。（作者：索荣）