石油化工设备的大型化-压力容器行业的机遇和挑战.txt我很想知道，多少人分开了，还是深爱着。ゝ自己哭自己笑自己看着自己闹。你用隐身来躲避我丶我用隐身来成全你！待到一日权在手，杀尽天下负我狗。 本文由weldzsy贡献
pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。
专家论坛
石油化工设备技术
Ｐｅｔ
２００４．２ ５（１）?６? ｐｍｅｎｔ Ｔｅｆｈｎｏｌｏｇｙ
ｒ０＿ｆｈＰｍｌＰａｌ
Ｆｎ
石油化工设备的大型化
——压力容器行业的机遇和挑战
仇恩沧
（中国石化工程建谩公司，北京１０００１１）
摘要：炼油厂规模和炼油装置大型化具有明显的经济效益，是世界炼油发展的一个重要趋势。但要实 现炼油厂规槿和炼油装置大型化必须首先实现石化设备的大型化，否则将是“无米之艘”。石化设备大型化 给我国压力容器行业提出了许多新课题，促进了设备用材、制造技术、设计方法以及标准规范的发展与完善。
关键词：石化设备走型化；压力容器行业；机遇和挑战
中图分类号：｜ＩＥ９６９文献标识码：Ｂ文章编号：１。０６ ８８０５（２。０４）０ｌ。００６．０５
石化设备目益向大型化发展，相应对压力容 器的用材、设计、制造、检验、运输和安装都提出了 新要求。本文仅以炼油设备为代表阐述石化｛殳备 大型化的意义、现状及发展前景。 １炼油厂规模和炼油装置大型化是世界性趋势 炼油厂规模大型化实际上是炼油厂发展的一 个重要趋势。早在２０世纪６０年代初期，世界上 炼油业发达的同家就已开始逐渐进行炼油厂的大 型化，ｍ现＿ｒ以美国埃克森公司贝汤炼油厂和维 尔京群岛的圣克罗依炼油厂为代表的大型化炼油 ｒ。到了８。年代后期．冈炼油厂利润降低以发激 烈的ｒ｜丁场竞争，使炼油厂大型化更为人们所关注。 炼油厂大型化之所以成为一种世界性的趋 势，其原田是大型化具有明显的优越性。根据美 国能源部的资料报道，建设１座１００００ｋｔ／ａ炼油 厂和２座５０００ｋｔ／ａ炼油厂相比，其投资可节约
２０％左右．生产人员可减少１６人，提高劳动生产 率２１％。１廖１００００ ｋｔ／ａ的炼油厂和４座
过２０∞ｏｋｔ／ａ的有１ ５鹰（如表１所示），
表ｌ世界上较大规模的炼油厂（≥２００００ｋｔ／ａ
晾油加工 序号 公 刮 地 点
能ｊｌ—
ｈ?ａ
１
帕批瓜纳炼制中心 ｓＫ（前油分公剥）
Ｉ，Ｇ加德上公司 埃克森美孚公司
垂内瑞拉，胡迪瓦那
韩目，蔚… 韩国，ｆ川 新加坡，吡辽盘湾岛惜 廊
１７０ｎｎ
４０８５０
３ｌ Ｓ８（）
２９０００
５
日Ｊ度信任百油公司
Ｈｏｖｅｎｓａ股份有限公
印度，睫姆纳格尔 维尔京群岛．吊克罗依
岛
２７０００
２ ６２５０
双龙精油株式会社
埃克森美孚公司 埃克森一美孚公司
韩围，温山
２６０００
美国，得克萨斯州见沥 美国，路易斯安耶巴乔 宦｜Ｉ克萨斯州德克 萨斯城
２５４００
俄罗斯．安加尔斯克 美国，德
２１２５０
俄岁斯投资公司
英国石油公司 英国栩油公司
ｌ３ １４
２２０４０
２１８５０ ２０５０ｎ ２（１２ ５ ｃ１ ２００００ ２００００
２５００ｋｔ／ａ的炼油厂相比较，每立方米加工费用可 减少ｏ．１５美元。另据前苏联研究报告，１座
１
美国，日Ｊ地童那州怀廷 新加坡．武公岛 伊朗，附巴卅
壳牌东方石油公司 伊朗同家石油公司 沙特阿拉伯同家石油 公司
２０００ｋｔ／ａ的炼油厂与２座６０００ｋｔ／ａ的炼油厂相
据美国“（）ＧＪ”杂志２０ ０１年１月１日统计，世
比，其生产成本町降低１ ２％～ｌｓ％。 界上现共有７４２座炼油厂，原油蒸馏总能
力达
４０６２
沙特阿拉伯．拉比格
收稿日期：２００３一０８—２７
Ｍｔ／ａ，规模最大的炼油厂是委内瑞批帕拉
作者简介｛仇思治（】９３８一）．嵬，天津蓟旦人。１ ９∞年毕业 于西安干ｉ油学院炼厂机械专业。从事炼油设备设计ｆ作１０ 年，教授级高工。曾获部级科技进步＝等奖，已发表利拉论
史６篇。
瓜纳炼制中心的炼油厂，其原油加上总能力为 ４７０００ｋｔｊａ。在这７４２座炼油Ｊ中，加工总能力超
万 方数据
第２５卷第１ 期
仇恩沧石油化Ｔ设备的大型化
压儿容器行业的机遇和挑战 表２世界上较大的典型炼油装置加工能力
ｌ
在我国目前１ ２７座炼油厂巾，加上能力在 １０００ｋＩ／ａ以上的有５０座，加工能力在５０００ｋｔ／ａ
￡置
９９（）年 加Ｊ二能山／
ｈ－ａ叫 １ ２７ｊ０
Ｚ０００年 加Ｔ能力，
ｋｔ?ａ。
以上的只有２７座。据１ ９９９年底统计，中闰白化 集团公司拥有的３５座炼油厂中，１０００ｋｔ／ａ级的 炼油厂有４座，５０００ｋｔ／ａ级的炼油厂有１ ４座。 随着炼油厂规模的大型化，炼油厂内各单元 装置也趋于大型化。表２汇总了世界上较大的典
型烁油装置的能力。
５称
炼油厂
蟓油厂
美同加里维尔
美国贝汤
美闺贝湎
】２５００
】ＰＳ０ｎ
沙恃腊斯塔努拉
ｉ油 §馏
西班牙索莫掣斯罗
特 Ｕ奉ｍ光拦产．干叫 新加坡错麻 美国贝俪
１２０００
美国贝 诵减压
６０００
我国最大的原油蒸馏装置加工能力为 ８０００ｋｔ／ａ，最大的催化裂化装置加工能力为 ３５００ｋｔ／ａ，最大的延迟焦化装置加Ｊ二能力为 １２００ｋｔ／ａ，最大的加
氢裂化装置加工能力为
１
ｌ ０５００
蒸馏能 ｎ
１００００
６０００
美同贝溺
６ ｒ】Ⅲ】
蜡油
５００ｋｔ／ａ，最大的渣油加氢脱硫装置（ＲＤｓ）加工
美国林登
美国科帕克里斯蒂 涪油
５５００
美国林登
Ｒｑｎ０
能ＪＪ为２０００ｋｔ／ａ。有一些加工能力更大的炼油 装置正在设计中或规划巾。 ２炼油设备大型化势在必行
２．１
３２５０
韩国蔚山 印尼巴降
３４ ５０ ４２５０
印尼巴隆
４ ２５０
设备大型化的必要性
要充分体现炼油厂大型化炼油装置的优势， 苗先要实现炼油设备的大型化，否则将是“无米之 炊”。使，｝｝ｊ大型的单元设备与小型的相比．由于制 造成本、占地面积、管线阀门等诸多方面，均有明 显的终济效搞。例如，储量为６００ｋｍ３的油库，采 用４个１５０ｋｍｌ的储油罐方案与采崩６个 １００ｋｍ’储油罐方案比较，可节省投资１４７５万元； １０００ｋ１／ａ延迟焦化装置，采用２台直径为 ８４００ｍｍ的焦炭塔与采用４
台直径为６０００ｍｍ的 焦炭塔比较，可节省投资８８０万元。 炼油设备的大型化也有利于生产制造单位提 高产值，降低成本，增加经济效益。例如，制造厂 如果承接】台单重为ｌ。ｏｏ ｃ的设备与同时承接２ 台单重为５００ｔ的设备相比，总的订购价格大致相 当。但是，制造ｌ台大型设备所用的材料和加工 费用，要比制造２台较小型的设备少得多，仅为 ６０％～７０％，相应利润提高了３０％～４０％。换个 角度看，同类设备无论规格的大小，其制造的上 序、周期是基本相同的。 由此说明，一个制造厂在用户通常要求的交 货期内，虽然可以制造１台大型设备，却无法完成 制造总重相当的２台较小的同类设备。即在相同 的时削段，刨造不出同等的产值和效益。从这两 方面不难看出，努力掌握生产大型石化设备先进 的设计技术，并具备与此相配套的生产能力是制 造厂一个新的最著的经济效益增长点。 ２．２大型化炼油设备现状
ＲＤＳ ４０００
美国泛美 公剐路易 斯寅那 印度 公司（１９９８
６ ７００ １１２０
ｊ焦化
美国帕斯卡戈扫
年建成，来
投产） 垂内瑞拉
７７０【Ｉ
公司（设 计中） 美回帕斯
卡戈拉 ｌ裂化 科威特台巴
３０６０
３２ｍ）
加拿大阿 尔ｆｆｊ塔
（没列中） （拂腾床）美国班扬
３３ ５０
４ ４（】０
美国叭汤
３３ Ｓ０
５０００
美国挺鞴 美国帕
美国贝汤 蜡袖 ％精制
５∞０
美国帕斯卡兑拉
斯卡戈 拉
１８０ｕ
曩国斯威尼
美国斯 威尼
４０ｊ０
日本室兰
ｌ ２５０
韩国蔚山
ｌ ９２０
当今国内外在炼油设备大型化方面已有了很 大发展，下面举出几个典型的烁油设备情况来说
明（见表３）。
万 方数据
石汕化上技备技术 表３国内外典型的炼油设备 设备名称
所属公司 沙特时拉们某油库 储油罐 （地七浮顶ｊ
１２ ５ｋｍ３
设计或制造单位
设备直径／ｎｍｔ
ｌＩ叭）ｃＪｏ
存积（或质量）
美围（ＨＩ公司制造
２１０ｋｎｌ３
茂名仔公司
茂名石化安装公叫制造（虬图ｌ】印度Ｒｅ¨ａｍ一公刮 焦嵌塔
（正在施工中）
美吲Ｆｗ和Ｂ—ｒｈｔａＩ公司设计 中国石化集团第一建醋公司制造（见图２）
｝Ｊ奉制钢所（ＪＳｗ）制造
８８４０
ｆ．每高桥分公司
倘兰壳牌公司 加氢压喧器 卉鲁分公耐
８８０ｕ
中吲第一重璎机械集团公ｄ制造（见幽３）
３８。０
９２ ７１
２．３对特大型炼油设备的需求 目前我国正在进行Ｔ程设汁或处于审批阶段 的大型炼油和煤液化项目中，将需要一批特大型 ７ｉ化殴备，举例如下：
ｌ
５～２００ｋｍ３原油储罐；
卣径９．４～１０．６ｎｌ的焦炭塔；
直径１４～１５ｍ的催化再生器；
直径１ ２～１６ｒｎ的减压分馏塔；
直径４．８ｍ，质量约２０００ｔ的煤液化加氢反应 器（已开始制造）。 这些超人型设备无论在片Ｊ材方面，还是在设 计和制造方面都有很大难度，需要多方眄己合才能
得以实现。
３
炼油设备大型化给压力容器行业提出的新要求
３．１对材料的要求
设备大型化首先要求强度高的材料，这样才 能使容器壁厚度不致太大，尽可能不超过当前制 造条件允许的厚度；质量尽量减轻以便于运输和 安装。为了满足油罐和大型压力容器的要求，日 本的一些钢铁公司早就成功地开发了调质高强钢
板ＳＰｖ４９０Ｑ。新日铁公司的ｗＥＩ，ＴＥＮ６１０和 ＮＫＫ公司的ＮＫ ＨＩＴＥＮ６１０等钢廿都属于这一
类型，这些高强钢在世界范围内得到ｒ广泛应片｜。
近年来，我国武汉钢铁公司也开发了ＷＨ６１
ｏＩ）２
凋质高强钢板，其主要性能指标已达到了国外同 类钢板的水平，并在４台１００ｋｍ３的油罐上得以 使用（见图１）。舞阳钢铁公司也开发了ｗＹ６１０Ｄ 调质高强钢，但尚无使用业绩。国产高强钢由于 开发时间较晚，尚需在推广使ＪＨ过程中不断总结 经验，不断改进提高，并应着手开发强度级别更高
图２直径８８。ｏｎ?ｍ的焦炭塔
的钢材。
万 方数据
第２５卷第１期
仇恩沧丌油化工没备的大型化一压力容器行业的机遇和挑战
规范进行设计，如加氢反应器等：有的没备就其总 体而肓可按常规设计规范进行设汁，但其局部需 进行详细的应力分析，如某些大型立式齐器的支 座与简体连接处、大开孔补强等等。 大型压力容器采用分析没计方法显现出明显 的经济效益。例如。１台１ ＯＯ ０ｔ的加氢反应器按 分析方法设计比常规方法设计可减轻设备质量约 ２０％，节省投资１ ０００～１２００万元。我国已有很多 单位取得了压力容器分析设计的资格，但丌朕分 析设计项目并不普遍，有待进一步推广。
冈３直径８８００ｍｍ的加氧反应器
３．３
对制造技术的要求 大型设备就意味着规格大、器擘厚、质量大以
对于加氢反应器用材，直到２０世纪９０年代， 罔内外普遍采川普通的２．２ｊｃｒ—ｌＭｏ钢，但由于 反应器直径逐渐增大，其壁厚有的已达３００ｍｎ? 以上，急切需求强度更高一些的材料。从２０世纪 ８０年代开始，国际上就着手研制用钒改进的ｃｒ一 Ｍｏ钢来代替普通的２．２５ｃｒ—ｌＭｏ铡来制造大型 加氧设备。现已开发成功的３ｃｒ １Ｍｏ＿ｏ．２５Ｖ和
２．２ｊ（．ｒ
及制造难度大和工作量大，因此迫切要求先进的、 高效的制造技术。 （１）先进、高教的焊接技术 例如１台大型储罐．焊缝总长度几千水，提高 焊接速度是保证按期完工的关键因素。因此．罐 体圈板的纵焊缝广泛采用一次成形的气电屯焊 （Ｆ（ｊｗ）技术，环焊缝采用埋弧自动焊横焊技术。 再比如大型加氢反应器，其壁厚口ｒ达３００
ｍｍ以
１Ｍｏ—Ｏ．２５Ｖ钢已制造了几十台加氢设
备，并日大部分已投人使ｆ｝ｊ。由于改进型ｃｒ Ｍｏ 钢设计应力强度比普通的２．２５ｃｒ １Ｍｏ钢高８％ ～１０％，因此其殴备质量也可近似降低８％～ １０％。这对小划设备来说似乎是无足轻重的，但 对大型反应器来说情况就不同ｒ。例如，ｌ台
１ ５０
上，?条焊缝要焊几十道，甚至上百道，其焊接１‘ 作量之大是可想而知的。为减少焊接Ｔ作最．提 高焊接速度广泛采用窄问隙单丝或双丝埋弧自动 焊方法。目前我国很多承担大型油罐建造的施１． 单位掌握了一次成形的气电立焊技术，行购置了 牛日应焊接设备。而承接大型石化设备的制造Ｊ基 本上都能熟练使用窄间隙单丝埋弧焊技术，但对 窄间隙双丝埋弧焊技术使用得还较少。据文献 ［１］报道，安庆石化机械厂已在多台厚壁容器的制 造中采用了窄间隙双丝埋孤焊技术。Ｌ｝ｌ崮第一重 型机械集团公司为制造我国神华集团煤液化项日 巾２台单重２０００ｔ的加氯反应器．也正在积极试 验窄间隙双丝埋弧焊方法，并已取得了很大进展。 无论在组装上，主量足在装备上都有了很大的提高。 （２）锻件空心浇注技术 大型加氢反应器绝大多数采用锻焊结构，其 筒形锻件坯料的生产，国外一些公司采川空心浇 注技术，而国内只能采用整体浇注技术。前者具 有成材率高，加工量小，成本低的优点．表现出强 大的市场竞争力。 （３）现场组装技术 对于某些大型加氢反应器由于运输条件的限 制．已不能完全在制造Ｊ¨内制造，只能在制造厂先
ｏｌ的反应器，减轻质量８％就是１ ２０ｔ，按一般
销售价每吨６万元计算，就可节省７２０万元。再 考虑运输和吊装方面的好处，其经济效益和社会 效益就十分可观了。 以中圜第一重型机械集团公＿ｊ为首的课题 组，开发出了国产３ｃｒ １Ｍｏ ｏ．２５Ｖ利２．２５ｃｒ一 １Ｍ”ｏ．２５Ｖ两个钢号，用这些钢材制造的加氢反 应器都陆续地投入了使用。这些钢材在主要胜能 指标上都已达到ｒ斟外相关钢材标准要求和同类 产品的水平．但在钢材的纯净度和性能均匀性方 面还有一定的差距。特别是近年来美国石油学会 （ＡＰ】）出版了ＡＰｌ９３４标准，对ｃｒ Ｍｏ钢的纯净 度、冲占韧性、焊接性能等方面提出了许多更高的 附加要求。因此，尚需进一步开展必要的研究工 作，以便能跟上世界在该领域的前进步伐，
３．２对设计技术的要求
为了尽量减轻设备的质量和确保使用安全 性，对大型承压设备往往需要采用以应力分析为 基础的设计方法。有的整体设备需要按分析设计
万 方数据
二尘。～
台ｊｏ ｏｌ级的加氧反应器。
制成几部分，然后再在使用现场进行组焊。这样， 由于叶二产条什发生了很火变化，给制造带米了很 多出难。要完成现场组焊，需耍懈决现场起吊、装
互塑些上堡鱼圭坐～一—兰”竺
型、厚壁压力容器Ｅ都有不少使川自动化超声榆
实例。
容器制造厂无论足在厂内，坯是在现场组焊的大 测方法代替射线方法对焊接接头进行元损榆测的 我国第一重型机械集团公司正在与国家质量 技术监督局锅炉压力容器检测中心和国外某公司 合作开展《自动化超声波检验技术在三类压力容 器厚壁环焊缝无损检验中的应用Ⅻ的研究。该课 题已将超声打描成像技术（Ｔ（）ＦＤ）首次用在大庆 石化公司２台现场组焊的加氢反应器上。
配、热处理和检测等一系列问题。国外某些制造 Ｊ，如ｎ本制钢所（Ｊｓｗ），早已开发了大型加氖反 应器现场组焊技术，并且在加拿大等地创造了不 少、№绩。我国第一重
型机械集团公司，早些年也 为燕ｍ石化公司在现场缉焊过２台加氢反应器． 但尺寸、质量都较小，装备也不很配套。现浚公＿Ｊ 叉于２００３年上半年在大庆石化公司现场组焊２ 现场组焊技术很蕈要的一项是热处理，以前 很多没备不能大＋｜；！！化主要是避免热处理。如焦炭 塔采用碳素钢，且塔径，其主要目的是控制肇 厚不超过规范允许的不进行热处理的最大厚度
３８
４结束语
（１）石化设备大型化无论对石化氽、№，还是 对设备制造企业都具有明显的经济效益。但耍实 现石化设备大型化会对压力容器行业提出许多新 课题。 （２）由于大型石化设备的特点．有时需要采 用一些新型材料、特殊结构以及特殊的制造和榆 验方法，可能超过现有规范的范围。如近年来， 国内开发的高强钢、抗氢钢等在大喇没帑上的嘘 用，以及厚壁压力容器现场组焊中用Ｔ（）ＦＤ超 声检测代替射线榆测等。在这一方面“锅容标 委”都已给予和正在给予大力支持，解决Ｊ’很多 实际问题。希颦今后继续提供必要的支持和帮
助。
ｎｍｔ。近年来周内作了不少尝试，如江苏吴县
热处理公司采用电热式热处理装置刘中国石化上 海石油化工股份有限公司≠８４００ ｍｍ和卜海高桥 分公司≠８８００ｍｍ各２台ｌ ５ｃｒＭｏＲ材质的焦炭 塔进行了现场焊后热处理。另一种方法是采用体 内直接燃烧的加热方式时焦炭塔进行现场热处 理，并已
在中国石油吉林亓化分公司付诸实践。 这两种方式住加热均匀性方面都坯有待改进。 【４）无损检测技术 设备规格越大，器壁越厚．检测方法的可行 性、可靠性和效率就显得越重要。如我国正在设 汁中的煤液化加氰反应器，内径４８００ ｍｍ，切线 问Ｋ度３４５００ ｍｍ，壁厚３４４ ｎ＂ｎ。通常这类设备 的焊接接头足要求１。０％射线检测的。这样大的 设备肯定要在现场组焊，其焊接接头的射线检测 足难以实旌的。由于防护条件的，可能会给 工作人贝的身体健康和工作环境造成很大的危 害。另外。从检验结果的可靠性来看，很多专家都 认为．对于厚壁容器，采用超声检测比射线检测更 安全。圜为射线检测，最容易发现的是ｘＪ＾设备安 全操作危害不太大的体形缺陷，而超声检测则对 危险性大的而形缺陷具有较高的灵敏度。 口前随着自动化超探技术的快速发展，很多 雎力容器建造规范已逐渐允许在压力容器制造中 使用超声检测代替射线检｛贝｜ｌ。如美国ＡｓＭＥ
Ｃｕｄｅ ｃａｓｅ ２２３ｊ，荧同ＢＳ７７０６和欧洲ＰｒＥＮ５８３
【３）压力弈器设计单位采用先进的设计手 段，如分析设汁方法。对于某些特殊的设备或特 殊结构还口Ｊ借助?些更新的设汁思想，如风险工 程设计准则等。 （４）制造安装单位已成功地制造安装了多白 干吨级加氢反应器为代表的大型石化设备．在制 造安装过程中采用了很多先进设备和技术，取得 了很大成果，但为ｒ满足更大石化设备的需求， 若条什许可，尚应有选择地增加一蜂大喇的加 工、运输和吊装的机具和装备。 总之，石化设备大型化，不是单靠哪一个工 厂、哪一个部门就能实现的，而是关系到整个压 力容器行业的一件大事，必须靠全行业的共同努 力才能完成这?历史使命。
参考文献
１伍小龙厚壁容器的烈丝窄间隙埋孤焊［Ｊ］．Ｊ七力窖 器，２００３，２０（３）：２７～３Ｉ
６。根据这些标准，美国、日奉和欧洲的一些压Ｊ』
万 方数据
1
