打通大型EO反应器国产化“最后一公里” ——记国家科技进步一等奖项目“极端条件下重要压力容器的设计、制造与维护”

项目名片

名 称：极端条件下重要压力容器的设计、制造与维护

奖 项：国家科技进步一等奖

完成单位：合肥通用机械研究院、南京化学工业公司、广州（洛阳）工程公司、工程建设公司等单位

主要成效：项目成果在中国石化成功应用，不仅结束了我国百万吨乙烯高端静设备长期依赖进口的历史，而且持续创新，降低了生产成本、缩短了供货周期、提高了制造质量。

日前，海峡两岸合资的最大石化项目——福建漳州古雷炼化一体化项目环氧乙烷/乙二醇（EO/EG）装置投料开车，顺利产出合格乙二醇产品。

古雷项目装备采用我国自主技术制造的两台世界最大环氧乙烷（EO）反应器。这项技术的名称是“极端条件下重要压力容器的设计、制造与维护”， 它实现了36类压力容器的首台（套）国产化研制，打破国外垄断，增强了我国重要压力容器的自主设计制造能力，已在化工、燃气等领域广泛应用并达国际领先水平。其中大型EO反应器是大乙烯装置的最后一台静设备。

大型EO反应器国产化是中国石化重大科技成果，由SEI设计、南京化工机械有限公司（以下简称“南化机”）制造。迄今已制造大型EO反应器26台，为我国石化行业转型升级提供了积极有力的支持。

10多年前，我国一些重要压力容器受国产化水平限制，千万吨炼油、百万吨乙烯、大型煤化工等国家重大工程建设急需的大量关键设备不得不依赖进口。天津石化、镇海炼化等百万吨大型乙烯工程建设就曾遭遇外国厂商技术上“卡脖子”，这些工程当时面临停工的窘境。

大型EO反应器是乙烯工业中至关重要的强化传热反应容器，结构复杂，尺寸大、管板厚，介质有应力腐蚀倾向，技术要求高，制造难度大，过去一直依赖进口。以前，该反应器都由美国设计公司设计、日本公司制造，大多使用寿命短。

2006年，上海石化一台正在运行的进口EO反应器出现不可修复问题，设备带病运行。集团公司下定决心国产化。当时，扬子石化扩能改造准备建设18万吨/年环氧乙烷装置，集团公司决定以扬子石化EO反应器国产化为契机，推进我国石油化工重大关键设备国产化，有关领导还为此立下“军令状”。

2009年4月20日，南化公司与扬子石化签订大型EO反应器制造合同，这台设备最大直径7米、长22米、重830吨，总造价1.2亿元。

首次制造大型EO反应器，管板拼焊、机械加工、耐腐蚀层堆焊、钻孔的质量控制，筒节椭圆度和组对错边量控制，格栅制作和组对，管头焊接质量控制，热处理和无损检测，甚至设备制造后期的起吊等，场场都是硬仗。南化机围绕这些难点，确立4个方面12个重要课题，分别组织有关专家攻关。他们取得了管板堆焊的“龟背”设计、格栅制作的“梅花桩”发明、筒节校圆的“方向盘”胎具、管头焊接工艺设计等重要创新成果，为国产化开辟了道路。

2011年9月22日，扬子石化大型EO反应器竣工。设备关键技术指标达世界先进水平，标志着我国长期依赖进口的大乙烯高端静设备实现国产化。这台首次使用国产材料的EO反应器，投用后稳定运行至今，没有质量问题反馈。

世界著名环氧乙烷技术商、美国科学技术设计公司项目经理拜瑞尔说：“环氧乙烷反应器结构复杂，材料特殊，制造难度大，需反复做大量试验，我对南化机首台大型反应器制造成功表示由衷钦佩。”

随后，南化机又接下中韩石化两台大型EO反应器制造订单，首次制造了适用于壳牌工艺的大型EO反应器，丰富了品种系列。

作为中国石化大型非标设备制造基地，南化机制造的每一台EO反应器，都体现了创新。古雷炼化一体化项目大型EO反应器最大直径7.84米，为已出厂直径最大设备。南化机提议以最后一块格栅开孔取代人孔，优化了反应器结构，受到专利商肯定。通过古雷EO反应器制造，南化机还被专利商纳入全球合格制造商。

去年3月，南化机中标镇海基地包括两台大型EO反应器在内6台重大关键设备制造“加急订单”，其中两台EO反应器提前运抵镇海基地完成安装。

过去，EO反应器国际采购周期3年以上。南化机成功制造国内首台大型EO反应器，将制造周期缩短至22个月。镇海基地EO反应器制造，满打满算仅用了15个月。

重大科技成果“极端条件下重要压力容器的设计、制造与维护”在中国石化成功应用，不仅结束了我国百万吨乙烯高端静设备长期依赖进口的历史，而且持续创新应用，降低生产成本、缩短供货周期、提高制造质量。据不完全统计，南化机制造的大型EO反应器已占国内需求量90%以上。

这些反应器有力支撑了客户企业稳健提质增效。据悉，扬子石化去年前9个月环氧乙烷产量同比增幅达70.2％，其中4~9月连续6个月日均产量超720吨，创历史纪录，实现了效益最大化。

• 广州（洛阳）工程公司首席专家陈崇刚：

从千万吨级炼油中重量、壁厚、直径等各项技术指标位居世界前列的加氢反应器研制，至大乙烯中最后一台静设备实现国产化，由产学研协同创新形成的“一条龙”攻关模式屡战屡胜，自然居功至伟。作为上衔科研院所、下联重大装备制造和生产应用的工程设计，更是自始至终在产学研有机结合中发挥着“穿针引线”作用，打通了创新成果转化为生产力的“最后一公里”。

工程设计是加强产学研之间协调沟通的桥梁。压力容器既是一种高耗材的特种设备，又是一种涉及冶金、机械加工、腐蚀与防腐、无损检测、安全防护等多行业多学科的综合性产品。作为工程设计单位，既可以把冶金、机械、项目特点等环节的市场化需求反馈给科研单位，促进有针对性的定制化开发；同时，又能够根据最新研发成果的技术要求不断优化大型容器的结构设计，进而追求实效性、安全性和经济性的统一。

比如，基于“极端条件下重要压力容器的设计、制造与维护”课题研究提出重型反应器轻量化可靠性设计制造综合技术理念，就为整个行业加钒钢加氢反应器等重要产品设计提供了关键技术支撑。截至目前，该类反应器在中国石化扬子石化、中国石油广西石化等炼化企业渣油加氢项目建设中应用百余台，累计为用户节省钢材等建设成本20亿元。

工程设计已成为协同创新的平台。 “极端条件下重要压力容器的设计、制造与维护”项目中，6类重要压力容器首台（套）国产化研制并在40多家企业推广应用，不仅仅是我们跨领域、跨行业、跨部门“大协作”团结奋战的结果，更是对工程设计发挥协同创新、集成创新平台作用的充分肯定。世界上单体最重加氢反应器、世界最大的加氢反应器、国内首台大直径超厚锻件管板环氧乙烷反应器等被誉为“巨无霸”的超大型设备脱颖而出，足以和“天宫”“蛟龙”等国之重器相媲美。

责任编辑：牛淋淋