2021年化工装备十大新闻

江西“人造太阳”首次放电

　　1月12日，我国首个可实现压缩融合启动等离子体电流的球形托卡马克装置(NCST，Nanchang Spherical Tokamak) 在南昌正式投入运行，并首次成功放电。这一成果有望为新材料领域的科技创新和产业发展提供助力。

　　据该装置研发单位——南昌大学江西省聚变能与信息控制重点实验室副教授陈小昌介绍，托卡马克装置使热核反应在一定约束区域内根据人们的意图有控制地进行，即受控核聚变，因此该装置被通俗地称为“人造太阳”。据测算，1升海水中所含的氘，经过核聚变可提供相当于300升汽油燃烧后释放出的能量。

　　“首次放电成功，标志着江西省已初步具备了设计、制造及运行中小型托卡马克装置的能力。”实验室博士钱玉忠接受记者采访时说，NCST装置内部安装有两个上下对称的极向场线圈，这也使其成为我国首个可利用压缩融合方式启动等离子体电流的球形托卡马克装置。该装置的成功投运，也填补了江西省在磁约束聚变基础实验研究领域的空白。

　　据了解，南昌大学与中国科学院等离子体物理研究所还联合成立了磁约束聚变联合实验室，为中国聚变工程实验堆重大工程建设及相关核聚变研究提供探索性的实验经验。同时，江西省还将围绕NCST模拟太空辐照环境的特性，积极开展交叉应用研究。

国产高含硫天然气压缩机组问世

　　由中原油田普光分公司自主研发的国内首台高含硫天然气压缩机组在普光101集气站安装完毕，正式进入调试阶段。“这表明我国已成为世界上极少数掌握高含硫天然气压缩机组技术的国家之一，对提高气井采收率，保障气田长久发展具有里程碑意义。” 3月12日，中原油田采气首席专家朱德华表示。

　　“世界上能制造高含硫压缩机的厂家屈指可数，而能满足普光气田特性的更是只有一家美国企业，每台机组造价2400万元。”朱德华介绍说。在没有任何经验可循的情况下，普光分公司从2018年开始了“酸性湿气增压先导试验项目国产机组”项目的研发工作。而普光气田高含硫的特性就已经注定了此次研发工作的难度。而因这一特性引发的其他一连串问题更是雪上加霜。

　　据普光分公司副经理商剑峰介绍，经过3年不懈努力，普光分公司共解决关键技术难题40余项，终于研发出了首台国产化高含硫天然气压缩机组，并形成了高含硫压缩机设计、制造技术和增压压缩机安全、高效运行及检维修等一系列配套工艺，填补了国内技术空白，而价格仅为国外设备的三分之一。

-271℃!大型低温制冷技术获重大突破

　　4月15日，由中国科学院理化技术研究所承担的国家重大科研装备研制项目“液氦到超流氦温区大型低温制冷系统研制”， 在理化所廊坊所区通过验收及成果鉴定。专家组认为，该项目整体达到国际先进水平，其中高稳定性离心式冷压缩机技术和兆瓦级氦气喷油式螺杆压缩机技术达到国际领先水平。

　　业内人士表示，该项目的顺利验收，标志着我国从此打破了国外技术垄断，具备了研制液氦温度4.2K(约-269℃)千瓦级、超流氦温度2K(约-271℃)百瓦级大型低温制冷装备的能力，大型低温制冷技术进入国际先进行列。

　　据介绍，该项目取得了一系列核心技术突破，包括大型低温制冷系统整机设计体系构建及控制技术、系列化气体轴承氦透平膨胀机技术、大型超流氦负压换热器技术、大型高效氦气喷油螺杆压缩机技术、高稳定性离心式冷压缩机技术、大型复杂低温制冷系统集成与调试技术等。

　　在应用和成果转化方面，项目组打造了“边研究、边应用、边转化”的模式。项目成果——百瓦级大型制冷机在宁夏盐池液化天然气闪蒸汽提氦项目中获得应用，初步打通了我国氦资源开发的技术链条。项目的成功实施，还带动了我国高端氦螺杆压缩机、低温换热器和低温阀门等行业的快速发展，提高了一批高科技制造企业的核心竞争力，使相关技术实现了从无到有、从低端到高端的提升，在我国初步形成了功能齐全、分工明确的低温产业群，让“冷”装备获得了“热”发展。

国产化乙烯工艺首次工业化应用

　　5月8日，黑龙江海国龙油石油化工股份有限公司45万吨/年轻烃裂解装置开车成功。此前不久，也就是4月26日，宁波华泰盛富聚合材料有限公司60万吨/年乙丙烷脱氢装置开车成功。短短10天，这两套均由中国石化工程建设有限公司(简称SEI)提供工艺包并进行工程设计，以乙烷、丙烷、丁烷气体为原料裂解制乙烯装置先后传来捷报。这是我国国产化工艺技术在气体原料蒸汽裂解制乙烯项目上首次工业化应用，不仅证明了该技术的可靠性和先进性，而且标志着SEI自主乙烯工艺技术达到新的里程碑。

　　为了顺应乙烯工业轻质化发展的新趋势，中国石化SEI专门研究开发了适配轻质化原料的CBL裂解炉技术，该技术对原料及操作具有较大的灵活性，高蒸汽产量、高热效率、长运行周期和低NOx排放。另外，分离流程采用SEI自主开发的、专门适应于乙烷等气体原料裂解气分离的优越乙烯回收工艺(ART)。该工艺开发了各种气体原料的冷量高效回收技术，采用不含油洗塔的新型急冷流程，创新了气相原料裂解气的重油分离及工艺水处理方法，开发出了适用于乙/丙烷原料裂解气的前脱乙烷前加氢、深冷及脱甲烷高效分离工艺流程，并优化了与热泵结合的低压乙烯精馏技术，最终形成了气相原料裂解制乙烯的成套技术。

　　业内人士表示，采用中国石化SEI技术的两套气体原料裂解制乙烯装置在国内首开成功，填补了国产化技术在气体原料裂解制乙烯领域的又一空白，是践行中国石化工业加快绿色低碳转型，打造世界级自主品牌的具体体现。

首套浅水水下采油树系统海试成功

　　5月14日，中国海洋石油集团有限公司对外宣布，历经近百项严苛测试，由我国自主研发的首套浅水水下采油树系统在渤海海试成功，全面验证了该系统的可靠性、安全性和功能性。

　　据介绍，与国外同类产品相比，该系统有两大优势：一是该套系统重量降低40%、成本降低30%。以水下采油树系统中的水下井口为例，可节省单井作业周期20%，节约作业费用600万元左右。二是首次采用全包裹式的防护设施，可有效避免渔网拖挂和船锚下放给水下生产系统带来的风险，设计理念在国际上处于领先水平。

　　“水下采油树系统是海洋油气生产的‘咽喉’，是海上油气田水下开发模式中不可或缺的关键装备，其制造工艺和质量水平直接关系到油气田开发的安全性、可靠性、经济性和环保性。”中海油研究总院有限责任公司项目总负责人米立军介绍，为攻克这一关键核心技术，2019年以来，中国海油研发团队持续攻关，以“集成化、简易化、低成本”为原则，克服了国内经验少、技术高、项目工期短、疫情影响大等诸多挑战，先后攻克了井口稳定性、流动安全保障等多项行业技术瓶颈，完成了1300余个零部件的设计、试制、组装和测试，最终形成了具有我国自主知识产权的水下采油树系统，打破了西方少数石油公司的长期垄断。

首台套天然气长输管道30兆瓦级燃驱压缩机组验收

　　4月24日，由中国机械工业联合会和中国通用机械工业协会组织的首台套天然气长输管道国产30兆瓦级燃驱压缩机组鉴定验收会在浙江衢州召开。与会专家一致认为，该机组性能完全满足我国天然气管道的建设与运行要求，达到了国际先进水平，实现了我国能源装备领域的重大突破。

　　在工业性考核期间，燃气轮机驱动压缩机组(简称“燃驱压缩机组”)表现出了良好的性能和运行可靠性，其性能达到了国际同类产品先进水平，关键生态指标——氮氧化物排放优于进口现役机组。在可靠性方面，“千小时故障停机次数”指标也优于进口机组同期水平。截至目前，机组已经稳定运行超过8200小时。专家组表示，30兆瓦级燃驱压缩机组的研制成功，打破了国外技术垄断、填补了国内空白，对于实现能源核心装备自主可控、保障国家能源战略安全具有重要意义。

　　30兆瓦级燃驱压缩机组国产化工作由中国船舶集团第七〇三研究所负责研制牵头，哈尔滨汽轮机厂负责燃机本体制造，沈鼓集团负责压缩机研制及制造，国家管网集团西气东输分公司作为建设运营单位和最终用户并参与机组研制。机组研制过程中，各参研单位通力合作、攻坚克难，以“高标准、高水平、重推广”及“能与国外产品同台竞争”为总体原则，组织开展了大量技术攻关，历经10年，相继攻克了30余项研发设计、生产制造及试验验证等方面的关键核心技术，完成了机组研制、工厂试验及工业性运行考核。

首台ACL90大型轴流压缩机下线

　　6月25日，中国首台完全自主研制ACL90大型轴流压缩机下线仪式在四川成都举行。此次下线的ACL90大型轴流压缩机，是成都成发科能动力工程有限公司根据市场发展趋势及用户需求，历时9个月完全自主研发、自主设计、自主制造而成的，充分满足用户对风量、压力、运行效率的要求。

　　据介绍，成发科能ACL90大型轴流压缩机主要在气动设计、强度设计、结构设计方面进行了突破和创新。

　　在气动设计方面，成发科能依托航空发动机设计体系以及科能公司自主的T-Turbo气动设计平台，开发出了更加高效的叶型、优化了机组叶片的排间，提高了机组的整体运行效率，扩大了轴流压缩机的安全运行调节范围;强度设计方面，成发科能依据自身的强度考核体系和经验，并吸收引入国际先进强度评价体系，通过坎贝尔图以及Goodman曲线进行分析和考核，对机组进行强度校核，保证机组安全可靠运行。

　　结构设计方面，该压缩机的核心叶片采用军工材料，采用第二代叶型设计及承载面积更大的T型榫头，有效降低了应力水平，显著提升机组核心叶片的使用寿命。此外，在结构设计上还采用经过充分验证的整体焊接式壳体，具有强度高、塑性韧性好、包容性好、机构灵活、没有铸造缺陷等优点;采用平衡管道+平衡毂的双平衡系统，解决了启机或压力调整时轴向平衡的滞后性，提高了止推轴承的寿命;采用异形进口圈结构，降低进口气流损失;采用自主专利的梳齿+浮环的组合式密封结构，提升密封效果，提高机组的工作效率和寿命。

成品油管道输送用上“中国心”

　　9月8日，国家管网集团华南公司珠海站传来喜讯，我国首套基于自主可控100%国产化成品油管道数据采集与监视控制(SCADA)系统顺利上线运行。

　　SCADA系统指成品油管道工控系统，包括全套硬件和软件，是数据采集与监督控制系统，是管道输送的“心脏”，广泛应用于成品油管道等领域。为了打破国外长期以来的技术垄断，降低系统全生命周期成本和安全风险，华南公司联合杭州和利时自动化有限公司，联手开发了国内首台(套)自主芯片和操作系统100%国产化的成品油管道SCADA。“这是第一个实现全流程国产化的SCADA，真正实现了所有硬件、软件的国产化。”成品油管道SCADA系统研制项目技术总负责人、华南公司高级专家杨昌群表示。

　　杨昌群介绍，该系统实现了轻量化、高性能、国际水准，可适配工业领域三种主流体系架构CPU，支持多系统高效协同。系统以核心控制系统内生安全为基础，结合多层次、多维度防护与监控技术，嵌入安全可信芯片，防止恶意程序攻击，创新实现了可信计算在工业嵌入式控制的突破性应用，构建了核心控制系统的内生安全可信与动态主动防护，满足成品油管道运行操作可靠性高及安全性高的需要，达到“自主可控、安全可信、高效可用”的目标。

　　SCADA系统成功上线运行，是自主工业领域芯片、数据库、操作系统、工业软件、自动化技术与大型油气管道运输行业技术的完美耦合，对保障国家能源安全具有重要意义。

首台国产60万立方米/天LNG绕管换热器验收

　　9月14日，由中国石油集团工程股份有限公司(简称中油工程)和四川空分设备(集团)有限责任公司联合研制的国内首台全国产化60万立方米/天液化天然气(LNG)绕管式换热器研制完成，并顺利通过出厂验收。与会专家表示，该绕管式换热器的成功研制，对于我国掌握具有自主知识产权的LNG绕管式换热器关键技术，形成800万吨级大型天然气液化成套国产化技术，打破国外技术垄断，支撑我国“双碳”能源发展具有重要战略意义。

　　LNG绕管式换热器是大型LNG装置的关键核心设备，但长期以来该核心设备的设计制造技术都被国外公司垄断，不仅制约了我国大型LNG成套技术的发展，也对我国LNG清洁能源的战略安全造成影响。2019年，中油工程启动了“800万吨级超大型LNG成套技术研究”项目的研发工作。该项目由中油工程西南分公司承担，其中包括对超大型LNG装置设备国产化的研究，四川空分与中油工程共同承担了该项目重要研究内容和关键环节——60万立方米/天LNG绕管式换热器工程样机的研制。

　　在近两年的时间里，中油工程西南分公司与四川空分LNG绕管式换热器研发项目组开展了大量的关键技术研究、试验及工艺攻关，获得了多项关键技术专利及绕管式换热器设计软件著作权，最终顺利完成了国内首台60万立方米/天LNG绕管式换热器工程样机研制，并建设了国内首套基于LNG绕管式换热器的天然气液化系统。

国内单系列最大加氢裂化装置投产

　　11月20日，由中石化广州(洛阳)工程有限公司EPC总承包建设的镇海炼化400万吨/年加氢裂化装置试车成功。据了解，这是国内单系列最大的加氢裂化装置。目前该装置已步入正常生产序列，各项产品指标合格，设备运行状态良好。

　　据介绍，该装置是镇海炼化炼油老区乙烯原料适应性改造项目，采用具有中国石化自主知识产权的加氢裂化成套工艺技术建设，于2020年5月10日开工。该装置主要以掺炼比例高达37.5%的柴油为原料，生产轻石脑油、重石脑油、航煤等，可为乙烯装置提供优质石脑油原料。其主要设备均已实现国产化，重型加氢反应器实现轻量化设计制造，建造技术达到国际先进水平。

　　为确保提前半年实现工程中交目标，该公司根据已确立的节点目标，对项目实施各环节点重新进行了细化和分解。在项目设计中，工艺、自控、机械、加热炉专业采用COMMOS FEED+COMMOS IC+SPPID等手段进行数据传递和智能PID的绘制，管道、设备、结构等专业采用PDMS+XVesselTekla等辅助设计软件进行三维协同设计、专业会签和模型碰撞检查，首次实现了地下管道施工的设计零变更。同时，还通过采用重叠布置的高效缠绕管换热器、一体化循环氢脱硫等先进的工艺及工程专利技术，实现了项目占地少、投资省。

　　(注：本文年份日期如无特别说明，均为2021年)