石化裝備國產(chǎn)化還差“關(guān)鍵”火候

　　地處山東建廠50多年的濱化集團濱城基地目前擁有各類設(shè)備5萬臺，國產(chǎn)設(shè)備與進口設(shè)備占比分別是64.6%、35.4%，而占比35.4%的進口設(shè)備集中了幾乎全部的關(guān)鍵設(shè)備。這是當前國內(nèi)化工企業(yè)設(shè)備的典型狀況——支撐化工現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系正常運行的關(guān)鍵設(shè)備不得不受制于進口。在全球經(jīng)濟一體化受阻、產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈受到嚴重影響的國際環(huán)境下，關(guān)鍵設(shè)備的國產(chǎn)化已成為迫不得已的選擇。在由中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會供應(yīng)鏈工作委員會近日在山東濱州組織召開的2023中國石油和化工行業(yè)裝備技術(shù)國產(chǎn)化大會上，如何實現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備的國產(chǎn)化成為與會代表最為關(guān)注的熱點。

　　關(guān)鍵進口設(shè)備集中在3類

　　參加2023中國石油和化工行業(yè)裝備技術(shù)國產(chǎn)化大會的代表和專家來自石油化工企業(yè)、設(shè)備制造企業(yè)、設(shè)備材料企業(yè)、軟件企業(yè)、設(shè)計院、行業(yè)協(xié)會和高校等，記者通過交流了解到，當前進口裝備主要集中在以下3類：

　　一是高端裝備和核心部件。一方面，一些基礎(chǔ)研究難度大、專業(yè)化程度高、研發(fā)投入比較多的特殊裝備、關(guān)鍵裝備和系統(tǒng)國內(nèi)生產(chǎn)空白;另一方面，實現(xiàn)國產(chǎn)化的核心基礎(chǔ)零部件(元器件)、關(guān)鍵基礎(chǔ)材料的質(zhì)量和可靠性尚難以滿足需要。中石油規(guī)劃總院副總工程師張福琴介紹，目前國內(nèi)煉油化工行業(yè)達到國際先進水平的技術(shù)裝備僅占1/3，其中國產(chǎn)裝備在國內(nèi)高端市場的滿足率不到60%。部分設(shè)備進口金額超過1億美元，如混合、攪拌、軋碎、研磨、篩選、均化或乳化機具，熱交換裝置，空氣及其他氣體壓縮機、注塑機、其他真空模塑機及其他熱成型機具、其他擠出機、塑料造粒機等。

　　二是各類軟件。工業(yè)軟件主要用于企業(yè)信息管理、設(shè)計研發(fā)、工業(yè)管理等，不僅能夠提升企業(yè)工業(yè)化效率，而且是智能工廠、數(shù)字化工廠的工具。據(jù)工業(yè)技術(shù)軟件化產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的《中國工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)白皮書(2020)》報告，國產(chǎn)工業(yè)軟件在生產(chǎn)控制、經(jīng)營管理、運維服務(wù)上能占到50%、70%和30%的份額，而研發(fā)設(shè)計類軟件國產(chǎn)化率只有5%，95%的研發(fā)設(shè)計軟件需要西方企業(yè)授權(quán)。不僅如此，國內(nèi)軟件企業(yè)直接購買美國商用工具，國產(chǎn)軟件開發(fā)依靠開源技術(shù)包裝而成，一旦受到國外制裁，開源技術(shù)平臺被禁用，將直接導(dǎo)致業(yè)務(wù)停擺。上海博科資訊股份有限公司化工行業(yè)事業(yè)部常務(wù)副總經(jīng)理梅鶴俊也表示，我們當前的重災(zāi)區(qū)是設(shè)計研發(fā)類軟件。計算機輔助繪圖國產(chǎn)化率在10%左右，而完成超大規(guī)模集成電路芯片設(shè)計的電子設(shè)計自動化軟件的國產(chǎn)化率僅有0.8%。近年來石油石化企業(yè)加大信息化建設(shè)投入，陸續(xù)建成了企業(yè)資源計劃、生產(chǎn)信息化管理、客戶關(guān)系管理等系統(tǒng)，但大型企業(yè)和中高端市場基本采用進口軟件。曾任中石化蘭州設(shè)計院和寧波工程有限公司副總工程師的唐宏青介紹，國內(nèi)規(guī)劃院和設(shè)計單位購買的化工工程模擬軟件Aspen、PROⅡ、DesienⅡ、Chemcad等都是美國企業(yè)開發(fā)的。

　　以化工生產(chǎn)中擔當遙控現(xiàn)場設(shè)備、監(jiān)測現(xiàn)場數(shù)據(jù)等重要功能的集散控制系統(tǒng)(DCS)為例。我國DCS研發(fā)始于上世紀80年代中期，直到2000年以后國產(chǎn)DCS技術(shù)才得到快速發(fā)展。數(shù)據(jù)顯示，2010年DCS國產(chǎn)化率不到30%，2021年達到56%，但目前國內(nèi)中高端市場仍以美國艾默生電氣公司和霍尼韋爾國際公司、瑞士ABB集團、德國西門子股份公司、日本橫河電機株式會社等的DCS技術(shù)為主。

　　三是電氣儀表閥門等小型設(shè)備。小型特殊機泵、特種閥門、高端儀器儀表等小型進口裝備占據(jù)了相當份額的國內(nèi)市場。以閥門為例。艾坦姆流體控制技術(shù)有限公司產(chǎn)品經(jīng)理朱景龍介紹，當前市場90%～95%的需求是常規(guī)閥門，國內(nèi)多數(shù)企業(yè)都能生產(chǎn)，但另外5%市場需求的非批量工程閥門占到化工企業(yè)閥門采購資金50%以上的份額，這部分市場被國外產(chǎn)品壟斷。

　　國產(chǎn)裝備弱在4個方面

　　雖然當前石化行業(yè)引以為傲的千萬噸煉油、百萬噸乙烯、百萬噸芳烴項目重大裝備國產(chǎn)化率超過90%，大型煤化工項目重大裝備國產(chǎn)化率超過95%，但是國產(chǎn)設(shè)備存在的普遍問題也不容輕視。

　　濱化集團進行了氯堿裝置關(guān)鍵設(shè)備電解槽、離子膜、透平機等的國產(chǎn)化。他們發(fā)現(xiàn)，國產(chǎn)化設(shè)備在安全性、可靠性、經(jīng)濟性方面與進口設(shè)備還存在一定差距。而氯堿工業(yè)最核心的材料離子膜，國內(nèi)雖然有少數(shù)企業(yè)可以生產(chǎn)，但在能耗方面與進口設(shè)備不可同日而語。陜西省設(shè)備管理協(xié)會能源化工委員會主任委員劉昌耀介紹，當前進口電氣、儀表、閥門中的3/4都是因為國產(chǎn)設(shè)備存在質(zhì)量和性能問題，廠家選擇了進口設(shè)備。

　　即便國產(chǎn)化率接近100%的靜設(shè)備也存在一些問題。中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會供應(yīng)鏈工作委員會的調(diào)研顯示，在國產(chǎn)與進口靜設(shè)備進行比較的12項指標中，國內(nèi)靜設(shè)備在品牌、用戶習(xí)慣、研發(fā)投入、與專利商合作、交易成本、經(jīng)驗6項方面與國外先進水平相比還有差距，屬于跟跑狀態(tài)。

　　業(yè)內(nèi)人士總結(jié)出國內(nèi)石化裝備制造業(yè)的短板：一個是技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱，特別是原創(chuàng)能力不足，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵產(chǎn)品少，高端產(chǎn)品推廣困難;二是產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性問題突出，達不到性能要求，企業(yè)常常以犧牲產(chǎn)品質(zhì)量來求發(fā)展;三是短視，產(chǎn)品以當下是否盈利而定;四是重生產(chǎn)、輕服務(wù)的情況普遍，企業(yè)難以按客戶定制模式制造大型裝置。張福琴介紹，國外大型裝備制造企業(yè)服務(wù)性收入占總銷售收入的比重超過25%，國內(nèi)企業(yè)往往不足5%。

　　中國石油和石油化工設(shè)備工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，至2020年末，我國石油石化裝備制造業(yè)規(guī)模以上企業(yè)1772家，比2010年末的2023家減少了12%，而全行業(yè)資產(chǎn)總額從2010年的2006億元增至5524.45億元，增幅高達175%。盡管企業(yè)規(guī)模有所提高，但石油石化裝備制造業(yè)仍以中小企業(yè)為主，產(chǎn)業(yè)集中度低，常規(guī)和低端產(chǎn)品產(chǎn)能過剩。

　　國產(chǎn)化不能指望彎道超車

　　實際上，世界上所有化工技術(shù)、裝置都是從無到有，逐級放大，從實驗室到實驗工廠再到產(chǎn)品線。每一項成果都是國外幾代科學(xué)家和無數(shù)企業(yè)努力的結(jié)晶。德國化學(xué)家哈伯1902年制成合成氨，直到1910年設(shè)計出高壓裝置和流程，1911年與巴斯夫公司合作建成全球首套9000噸/年合成氨工廠，之后經(jīng)過無數(shù)科學(xué)家和企業(yè)不斷改進工藝、催化劑、裝備，才發(fā)展到如今單套120萬噸/年的規(guī)模，目前依然在不斷升級。乙烯的歷史更加久遠。1779年荷蘭化學(xué)家卡斯貝特森首先制備出乙烯。20世紀30年代以前，制備乙烯采用乙醇脫水工藝，乙醇的來源是糧食發(fā)酵。1938年英國帝國化學(xué)工業(yè)集團生產(chǎn)出第一噸聚乙烯，并在次年建成投產(chǎn)第一套年產(chǎn)10萬噸商業(yè)化聚乙烯制備裝置。1941年新澤西標準石油公司在美國巴吞魯日建成了全球第一套管式裂解爐蒸汽裂解裝置，開創(chuàng)了以乙烯裝置為龍頭的石油化工歷史。據(jù)了解，一套百萬噸乙烯裝置由五六百臺/套設(shè)備構(gòu)成，連接管線加起來超過200多千米，每臺設(shè)備至少受近10個關(guān)鍵工藝參數(shù)影響，搭建一個物料和熱量平衡計算模型就需多達800多個模塊，一次計算生成的報告打印出來超過8000頁。

　　國產(chǎn)化同樣是一個需要耐得住寂寞、忍得住付出、拼得住努力的過程，是以國外科學(xué)家和先進企業(yè)的成果為基礎(chǔ)，是站在巨人的肩膀之上繼續(xù)努力攻關(guān)的過程。

　　以最具代表性的合成氨和乙烯裝置國產(chǎn)化為例。

　　據(jù)四川金象賽瑞化工股份有限公司副總裁李旭初介紹，上世紀70年代初，中國每年進口幾百萬噸尿素，占全國化肥使用量的一半以上。當時國內(nèi)掌握的合成氨技術(shù)僅相當于國外上世紀四五十年代的水平。為了滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)化肥需求，國家決定設(shè)備進口，第一批引進了13套大型化肥裝置，合成氨產(chǎn)能合計400多萬噸/年、尿素產(chǎn)量約700萬噸/年。至上世紀90年代中期，我國累計引進大化肥裝置31套。同時，大型化肥裝置的國產(chǎn)化呼聲也越來越高。1989年，沈鼓集團(時稱沈陽鼓風(fēng)機廠)為四川化工總廠20萬噸/年合成氨裝置研制出第一套合成氨裝置國產(chǎn)化“三機”，零部件全部實現(xiàn)國產(chǎn)化。一直到上世紀90年代末，我國雖然沒有擺脫引進大型合成氨裝置的困境，但國產(chǎn)化水平穩(wěn)步提高。2011年，魯西化工集團股份有限公司36萬噸/年合成氨裝置一次開車成功并投入生產(chǎn)。這是我國第一套完全自主知識產(chǎn)權(quán)的以煤為原料的大型低壓合成氨裝置，其空分、氣化、凈化和氨合成單元分別采用杭州杭氧股份有限公司、北京航天萬源煤化工工程技術(shù)有限公司、大連佳純氣體凈化技術(shù)開發(fā)有限公司和南京國昌化工科技有限公司自主開發(fā)的技術(shù)。經(jīng)過不斷的技術(shù)攻關(guān)，國內(nèi)單機規(guī)模從30萬噸/年不斷放大，45萬噸/年、50萬噸/年、60萬噸/年、80萬噸/年、100萬噸/年，目前在朝120萬噸/年特大型化發(fā)展。我國不但停止了大型合成氨裝置和技術(shù)的引進，實現(xiàn)了完全立足于自有技術(shù)、自主設(shè)計、關(guān)鍵設(shè)備自主制造、催化劑自主配套的交鑰匙工程，還實現(xiàn)了技術(shù)和裝置出口。

　　我國乙烯工業(yè)始于1962年建成投產(chǎn)的蘭州石化500噸/年乙烯裝置，此后對乙烯裂解爐及裂解技術(shù)的研發(fā)與技術(shù)攻關(guān)一直沒有停步。1990年，4萬噸/年裝置在齊魯石化試車成功，之后開啟了4萬噸/年Ⅱ型爐、6萬噸/年Ⅲ型爐的研發(fā)與攻關(guān)，2001年在燕山建成投產(chǎn)10萬噸/年大型裂解爐。經(jīng)過近20年的持續(xù)創(chuàng)新和技術(shù)攻關(guān)，我國自主研發(fā)的乙烯新型裂解爐技術(shù)水平和設(shè)計水平不斷提升，自主研發(fā)的復(fù)雜原料百萬噸級乙烯成套技術(shù)獲得2020年度國家科技進步一等獎。我國因此也成為乙烯裂解技術(shù)的國際專利商，裝置和技術(shù)成功出口到馬來西亞和泰國。目前，國產(chǎn)乙烯成套技術(shù)裝置規(guī)模從60萬噸/年到140萬噸/年，原料覆蓋了天然氣分離、石油煉制、煤基合成等。乙烯裝置國產(chǎn)化，裝備企業(yè)功不可沒。1998年，沈鼓集團為大慶石化制造出48萬噸/年乙烯改擴建裝置配套的首臺國產(chǎn)化裂解氣壓縮機和丙烯壓縮機，實現(xiàn)乙烯裝置離心壓縮機組國產(chǎn)化零的突破。2009年，沈鼓集團為天津石化、鎮(zhèn)海石化、撫順石化分別研制出100萬噸乙烯裝置用裂解氣壓縮機組、丙烯壓縮機組、乙烯壓縮機組(并稱乙烯“三機”)，中國成為第四個能設(shè)計制造100萬噸級乙烯壓縮機組的國家。2010年后，沈鼓集團連續(xù)開發(fā)成功100萬噸級、120萬噸級、140萬噸級乙烯壓縮機組，成為繼美國GE公司、德國西門子公司和日本三菱公司之后擁有120萬噸/年乙烯“三機”核心技術(shù)和運行業(yè)績的企業(yè)之一。

　　有人統(tǒng)計，一套裝置涉及技術(shù)數(shù)以萬計，國產(chǎn)化率每提高一個百分點，都是數(shù)百項技術(shù)的突破。每一項重大裝備國產(chǎn)化的背后，幾乎都是幾代研發(fā)設(shè)計人員、一大批企業(yè)和設(shè)計單位幾十年共同努力的成果。

　　業(yè)界普遍認為，中國不應(yīng)依賴技術(shù)和裝備進口，也不應(yīng)滿足于仿制和跟跑。每一個技術(shù)和裝備進步都是建立在一步一個腳印的基礎(chǔ)研究之上，都依靠多學(xué)科扎實的技術(shù)積累，技術(shù)沒有捷徑可走，根本不可能彎道超車。企業(yè)在感慨芯片被卡脖子的時候，應(yīng)該思考為什么美國、德國、日本等在高科技領(lǐng)域可以始終領(lǐng)跑全球。

　　據(jù)了解，軟件國產(chǎn)化工作已經(jīng)開始。上海博科資訊股份有限公司與中石油合作，研發(fā)推出企業(yè)資源計劃系統(tǒng)軟件——昆侖ERP產(chǎn)品，開創(chuàng)了國產(chǎn)企業(yè)資源計劃系統(tǒng)軟件在大型企業(yè)核心業(yè)務(wù)領(lǐng)域的先河。作為國家重大信息安全專項、中石油“十三五”信息技術(shù)總體規(guī)劃重點項目，2018年8月昆侖ERP項目啟動研發(fā)工作，2021年11月通過國家部委驗收，2022年4月在大慶石化公司實現(xiàn)了昆侖ERP與進口企業(yè)資源計劃系統(tǒng)軟件雙軌運行。2022年8月，大慶石化公司完成昆侖ERP單軌運行切換，實現(xiàn)了中國制造的跨越。

　　面向未來，中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會供應(yīng)鏈工作委員會秘書長李鐵建議，首先，在石化行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的大趨勢下，供應(yīng)鏈條上的企業(yè)要加大研發(fā)力度，提升全產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈自主可控能力。其次，裝備企業(yè)應(yīng)以科技創(chuàng)新為引領(lǐng)，以高質(zhì)量贏得用戶，決勝市場。再者，隨著數(shù)字化浪潮的興起，建設(shè)數(shù)字化工廠已經(jīng)逐漸成為裝備制造企業(yè)的基礎(chǔ)性標準配置，制造流程數(shù)字化、制造過程智能化、制造過程可視化，數(shù)字化讓化工裝備維護更簡單，預(yù)知性維護走進生產(chǎn)一線，無人機、機器人也開始成為裝備檢維修的利器。最后，石化企業(yè)、工程設(shè)計單位和各類裝備制造供應(yīng)商要直面困難，進一步深化聯(lián)合創(chuàng)新，加強協(xié)同合作，共同補鏈強鏈，不僅盯住卡脖子問題，更要多一點領(lǐng)跑者思維和未來思維，去研究、去發(fā)明、去創(chuàng)造一批改變世界的新技術(shù)、新裝備，展現(xiàn)中國智慧和中國貢獻。

　　由中國石化工程建設(shè)有限公司設(shè)計、茂名重力石化裝備股份公司制造的乙苯/苯乙烯裝置四聯(lián)換熱器駛出車間。該四聯(lián)換熱器最大直徑5.6米，全長40米，總重量超過1000噸，是50萬噸/年乙苯/苯乙烯裝置的關(guān)鍵核心設(shè)備，填補了該領(lǐng)域國內(nèi)制造的空白。（作者：索榮）