中国石油天然气设备和石油化工设备发展规划及展望_石油化工设备的发展

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当代石油石化

PETROL EUM & PETROCHE I M CAL T ODA Y

Vol 14 No.7.Jul 2006.中国石油天然气设备和石油化工设备 发展规划及展望

赵志明

(中国石油和石油化工设备工业协会 ,北京 100825)

摘: 介绍了我国石油天然气和石油化工设备行业现状 ,提出了“ 要 十一五 ” 期间我国石油天然气和石油化工设备的发展战略、指导思想、发展目标与发展重点 ,展望了未来我国石油天然气和石油化工设备的发展方向。关键词 : 中国石油天然气设备石油化工设备发展战略

1我国石油天然气设备和石油化工设备行业现状 1.1石油勘探开发设备 20 世纪 80 年代以来 , 通过国内外合作开发 , 我的开采期等 ,发展了很多种类的采油设备 ,通常分为 一次采油、二次采油、三次采油设备。世纪 80 年代 , 原上海第二石油机械厂引进

国石油勘探开发设备的生产能力不断提高。特别是 “ 九五 ” 以来 ,中国石油和中国石化两大集团公司投 入大量资金研制勘探关键设备 ,取得了较大成果 ,有 少量石油开发设备出口。1980 年我国海上平台的 国产 设 备 只 占 5% 以 下 , 20 世 纪 90 年 代 上 升 到

20%左右 , 目前为 20% ～30%。但我国石油勘探开

美国 M cVEOY 公司技术 , 90 年代研制成功 105 M Pa 单油管采油树和 70 M Pa 的双油管采油树 ,用于沙漠 油田 ,并率先通过竞争中标进入我国海上采油领域。

1981 年开始 ,我国的抽油机和抽油杆先后出口

到美国、、印度 拉美等地 ,是较早出口的产品。电潜泵适合于中后期注水强采 ,目前国内年产能 力达 2 000套 ,已完全满足国内需要 ,并已出口国外。我国陆上油田聚合物驱技术目前居世界前列 , 生产规模占世界第一。20 世纪 80 年代 , 我国引进 美国 W estern 公司高压机组制造技术、Cooper 公司 的压裂泵技术 , SPM 公司的压裂管汇制造技术 , 并 在引进国外泵基础上开发新产品 , 各项技术性能均 已达到目前国际水平。

1.1.4集输设备

发设备高新科技含量少 ,应变能力不强 ,还不是制造 石油勘探开发设备的强国。

1.1.1勘探设备

中国石油所属东方地球物理勘探有限公司是国 内最大的地球物理勘探服务工程集团公司 , 勘探作 业量占全国勘探量的 70% , 并在国外建立了 20 多 个办事处 , 30 多支作业队伍进入了国际勘探市场。西安石油勘探仪器总厂研制了 GYZ4000 型 24 位遥 测 地 震 仪、SKC2000 增 强 型 数 控 测 井 系 统、ERA2000 成像测井系统。这些重要设备的研制成目前我国管道建设正迎来一个大发展时期 , 随 着西气东输和几条长输管道干线相继开工建设 , 下 游城市各类支线、管网的建设也全面展开。长输油 气管道工程关键设备包括 : 管道非开挖敷管钻机、天 然气长输管道增压机组、高效大流量输油管线泵、大 口径高压油气管道阀门、油气管道钢管等。

收稿日期 : 200606。作者简介 : 赵志明 ,教授级高级工程师 , 曾任中国机

电进出口商 会副会长、中国通用机械工程总公司总经理、机械工业部石化通 用局副局长等职务。现任中国石油和石油化工设备工业协会常 务副理事长兼秘书长。

功 ,使我国的物探装备接近国外同类装备水平。

1.1.2钻井设备

我国目前已能成套生产钻深 1 000 ～7 000 米的 系列钻机。驱动方式有机械驱动、直流电驱动、交流 变频电驱动、电动加机械复合驱动等 ,可用于陆上钻 井、沙漠钻井、近海钻井。

1.1.3采油设备

为适用不同复杂程度的油井 ,不同的油质 ,不同

82006, 14(7)当 代 石 油 石 化)敷管钻机。目前国内小型管道非开挖敷设

管道定向钻机研发已有一定基础 , 而大中型钻机一 直依赖进口。2)天然气长输管道增压机组。沈阳鼓风机有 限公司在消化吸收引进技术的基础上 , 自行设计制 造了 PCL303 型压缩机。但目前 , 国内天然气长输 管线增压用的大型燃气轮机加离心压缩机和变频电 机加离心压缩机的制造还是空白。3)大口径高压油气集输管道阀门。2001 年自 贡高压阀门有限公司与 GE 新比隆公司签署技术合(同 ,全面引进阀门技术。西气东输工程中 26 ″660 毫米)以下的球阀国内合资公司上海耐莱斯 · 詹姆 斯伯雷阀门有限公司中标。我国大口径阀门(> 1 米)生产上还是空白。4)油气管道钢管。西气东输工程的装备和材 料中 ,最成熟的是国产管材 ,几乎全部管材采用了国 产螺旋焊管 ,产品符合 AP I Spec 5L 要求。石油管道 中所用的钢管已完全可以立足于国内。1.1.5海洋石油钻采设备 1)海上钻井设备 我国现有移动式钻井平台 14 艘 , 其中 10 艘是 国内设计、国外建造 , 4 艘是我国自行设计和建造。2)海上采油设备 我国具有设计和建造浅海固定式采油平台的能 力 ,中国海洋石油集团公司已设计建造水深 5 米以 内的固定式采油平台 40 多座 ,中国石油天然气集团 公司建成 5米以内的固定式采油平台 10 余座。在塘 沽、、深圳 胜利、湛江等地有 4个固定平台建造基地。1.2储运设备 1.2.1大型油罐 我国已研制了 10 万立方米和 1215 万立方米原 油储罐 ,但与国外相比 ,在大型化、储油罐用材、设备 制造、焊接和热处理方面仍存在差距。1.2.2大型乙烯球罐 国内已开发了 1 500 立方米乙烯球罐 , 但在大 型化、低温高强度钢的品种、大型球皮的制作及焊接(如 315N i)等方面与国外仍有较大差距。

1.3石化通用设备 20 世纪 80 年代 , 我国开始引进国外先进的设

年催化裂化装置的富气压缩机、～50 万吨 /年乙 30 烯裂解装置的乙烯“ 三机 ” 已能自行设计制造 , 离心 压缩机、往复压缩机的技术水平接近或达到国际同 类产品水平 ,可以满足国内需要的 70%。1.3.1气体压缩机 国内的压缩机制造企业通过自主开发和引进国 外技术、消化吸收、攻关 , 在压缩机的设计、制造、试 验等方面已有重大突破。1.3.2工业泵 我国先后从德、、、、日 美 英 奥等国家引进七大系 列产品设计、制造技术 ,有较强的水力、、强度 振动研 究的技术优势和一定规模的试验手段 , 具备计算机 辅助设计的人员和设备条件 , 已掌握了多级泵细长 转子的动态分析和多级泵平衡机构的计算程序 , 已 为石化装置提供了高温高压油泵、锅炉给水泵、高速 泵及化工流程泵。但与国外比较 , 国内石化用泵系 列化和通用化程度不高 , 规格品种少 , 在制造精度、泵效率、质量和可靠性、密封性能、耐腐蚀性能等方 面仍有较大的差距。1.3.3石化仪器仪表 我国尚只能生产部分普通仪表 , 大部分还主要 依靠进口。目前 ,中外合资企业的软件和硬件仍由 国外进口 ,如 DCS 系统几乎全部依靠国外进口 , 每 年进口 50 套 ,约 3 000 万美元左右。

2我国石油天然气设备和石油化工设备需求预测

在石化工程建设中 , 设备物资费用占工程建设 投资的 50%左右。据估算 ,今后每年全国石化装备 的投入将达到 300 亿元 ,“ 十一五 ” 期间设备投资将 达到 1 500 亿元。石化设备需要 250 万吨 , 其中关 键设备需 70 万吨。预计“ 十一五 ” 期间 , 石化专用设备(包括反应 器、换热设备、塔器、储运设备、加热炉、专用机械 等)需要数十万吨 , 投资约 475 亿元。其中重大装 备达到十几万吨 ,占总需求的 30%左右。预计“ 十一五 ” 期间 , 石化通用机械中需要各种 压缩机和风机达 2 000 多台 , 需要各种工业泵 3 万 多台。对石化专用机械如烟气轮机、分离机械、过滤 机械、挤压造粒机、包装码垛机等也提出了新的要 求。石化生产企业的生产装置都需要更先进的计算 机集散型控制系统(DCS),实现自动控制。预计“ 十 一五 ” 期间 ,石化行业需要 250 套左右 DCS系统。

计、制造技术和检测试验技术。经过 20 多年的消化 吸收和发展 ,特别是大力推行设备国产化 ,石化装置的大多通用设备我国能自行设计制造 , 还有少量设 备出口 ,其技术水平接近国际先进水平。350 万吨 /

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93我国石油天然气设备和石油化工设备的发展战

略与指导思想 由于国内石油资源有限 , 国内对石油开发设备 的需求不大 ,而国际市场较大 ,我国的石油设备已开 始迈出国门 ,因此 ,我国石油勘探设备的发展应该着 眼于国内与国际两个市场。一方面 , 要满足国内西 部和海洋石油开发对设备的需要 , 和老油气田的稳 产、改造的需要;另一方面 , 随着我国开始在国外勘 探开发油气田 ,应增加设备的技术含量、提高其质量 和可靠性 ,把我国的石油勘探开发设备带出去。不 应再单纯追求扩大生产能力 , 而是应通过追踪世界 先进技术水平 ,加大研究开发力度 ,提高技术水平。未来炼油和石化工业发展将呈现以下特点。1)炼油和石化生产工艺技术更新速度加快 , 每 3 ～4 年就有新工艺、新产品出现 ,并实现工业化 ,因 此生产装置的改造和更新也将加快。2)炼油和石化生产的传统工艺将简化 , 现代高 新技术将获得广泛应用。炼油、乙烯等成熟的传统 生产工艺将向流程简化、降低能耗、提高经济效益的 方向发展 ,并实现炼化一体化;现代高新技术如信息 技术、纳米技术、膜分离技术、生物化工等将在石化 工业中得到广泛应用。3)装置的单线生产能力将进一步大型化 , 即在 经济规模范畴内 ,以高效、、节能 环保为要点 ,满足先 进工艺技术的要求 ,使企业得到最大的收益。4)炼油和石化生产过程将实现清洁生产、大力 提高能源效率。能量回收、物料回收、污水处理和回 用等单元将成为装置的重要组成部分 ,在生产技术上 将有突破性的发展。同时清洁生产和提高能源效率 将成为评价整个生产装置和企业先进性的重要因素。5)生产运行周期延长 , 一般情况下工艺装置可 实现 3 ～5 年大修一次。除上述特点之外 ,同时也应注意到 ,与石油勘探 开发设备相比 ,我国石化设备的一些关键设备 ,特别 是与先进工艺密切相关的关键设备设计制造专利技 术 , 尚未掌握 , 需要进口。随着石化技术进步的加 快 ,石化装备业需要不断开发新的石化装备技术和 产品来满足石化工业的需要。因此 , 我国石化设备 的发展一方面要随着石化工艺的开发研究 , 掌握有 自主知识产权的设备设计制造专利技术 , 满足我国 石化企业不断完善改造和新建对设备的需求;另一 方面 ,要跟踪国外先进的设计制造技术 ,提高创新能 力 ,加强重大技术装备的攻关 ,逐步提高石化重大装

备的国产化率。同时 ,随着我国综合国力的增强 ,要 做好向国外出口成套石化装置的准备。

4我国石油天然气设备和石油化工设备的发展目标 4.1石油勘探开发设备的发展目标

“ 十一五 ” 期间 , 石油勘探开发设备要实施“ 外 向型 ” 战略 ,产品设计和制造标准始终与国际接轨 , 把发展目标定位于跻身国际前沿。通过新技术、新 工艺、新材料的应用 ,加快产品更新换代 ,增加品种 , 加大技术含量 , 以优良的性价比进军国际市场。预 计“ 十一五 ” 期间 ,我国石油勘探开发设备产量可增加 30% ～50% , 产值可增加 60%以上 , 达到 140 亿元 / 年 ,利润总额 15 亿元 /年 ,出口额 7 亿美元。4.1.1石油勘探设备 测井设备的主要目标是瞄准国际先进测井技术 水平 ,满足油田开发的需要 ,形成具有我国特色的成 套测井装备。在物探设备方面 ,为了满足深层、高精 度、高分辨率勘探需要 ,进行高精度、大容量、网络化 地震仪的研究。4.1.2钻井设备 开发全电驱动和复合电驱动钻机;发展高移动 性钻机;着手开发极寒地区、沼泽地区使用的特种钻 机及小井眼钻机、套管钻机等特种工艺钻机;优化井 架、底座设计 ,减轻重量;增强海洋钻机的自主设计 开发能力 ,开始海洋石油平台的设计生产工作;发展 系列变频顶驱钻机;提高常规型泥浆泵的可靠性 ,开 发新型泥浆泵;钻井设备两极化发展。预计“ 十一五 ” 期间 , 国内每年需更新钻机 40 套 ,每年出口钻机 20 ～30 套。4.1.3采油设备 机械采油设备的研究和开发工作 , 主要是向如 何满足开采难度大的油井和稠油、、结蜡 结盐等油井 的需要 ,以及达到节能降耗 , 提高经济效益 , 提高效 率和可靠性 ,提高自动化、智能化控制技术的应用等 方面发展。研制深井、边远地带油田修井设备 ,提高产品的 可靠性和自动化水平。固井压裂设备方面 ,压裂车主要向大功率、多功 能、自动化和系列化方向发展。混砂车向大排量、高 砂比、多功能和自动化方向发展。4.1.4石油天然气集输成套设备 包括敷管钻机、天然气长输管道增压机组、大口 径高压油气集输管道阀门和油气管道钢管等设备和

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器材。预计“ 十一五 ” 期间 , 2 万千瓦及以上的大型 天然气长输管线离心增压机组的需要量约为 100 台 套左右 ,大口径高压油气集输管道阀门(> 1 米)在 消化、吸收引进技术的基础上将有所突破。4.1.5海洋石油钻采设备 海上石油开发设备的国产化率在 20% ～30% 之间徘徊了多年 , 关键设备几乎全是外国产品。因 此 ,对中国制造业来说 , 发展海上石油装备 , 不仅要 在技术质量等方面满足要求 , 还要提高国际投标能 力 ,适应国际市场竞争规律。

4.2石化设备的发展目标

然气长输管道的增压机组和大口径高压集输油气管 道阀门。5.2炼油石化设备 1)炼油设备重点发展产品 : ① 开展新型 C r-Mo 钢抗氢材料及其大型加氢反应器的研制。②大型(5 000 ～10 000 平方米)板壳式换热器的研制。③ 千万吨级常减压大型蒸馏塔(常压塔直径 9 米 , 减 压塔直径 16 米)的研制。④大型(15 ～20 万立方 米)浮顶贮罐的研制。⑤ 配合炼油装置大型化 ,“ 十 一五 ” 期间要开展大型机泵的完善研究。2)石化设备重点发展产品 : ①大型乙烯裂解 炉。十一五 ” “ 期间 ,为满足 100 万吨级乙烯装置的 需要 ,将开发 15 ～20 万吨 /年裂解炉。② 大型乙烯 冷箱。针对 100 万吨级的乙烯装置 , 在工艺计算软 件、优化设计及生产工艺、检验技术等方面进行开发 和研制。③ 乙烯三机(裂解气压缩机、丙烯压缩机、)的进一步研制。④ 乙烯制冷压缩机 大型(2 000 ～ 3 000立方米)乙烯球罐的研制。⑤ 进一步研制大规 格的聚乙烯气相反应器。⑥ 丙烯聚合反应器、聚丙 烯共聚反应器、精对苯二甲酸(PTA)氧化反应器、丙 烯腈流化床反应器等的研制。⑦ 大型混炼挤出造粒 机组。目前我国

聚烯烃装置中的大型混炼挤出造粒 机组全部从国外进口 , 建议在“ 十一五 ” 期间 , 采用 技贸结合的方式引进设计和制造技术 , 进行大型挤 出造粒机组的攻关研制。⑧ 迷宫式压缩机。在“ 十 一五 ” 期间 , 要针对大型聚烯烃装置所需的迷宫式 压缩机 ,继续攻关研制 ,逐步形成系列产品。⑨ 立式 螺旋卸料离心机。十一五 ” “ 期间 ,结合新建 PTA 装 置和老装置的改造 ,开展大直径、大长径比、高转速、高工作压力、机电一体化的立式螺旋卸料离心机的 研发。⑩ 蒸汽管回转干燥机。开展蒸汽分配器流道 的研究及新型分配器开发等 , 研制大型蒸汽管回转 干燥机。5.3合成氨关键设备 包括气化炉、氨合成塔及合成气废热锅炉的研 制。目的是提高氨净值 , 更好地利用反应热产生的 高压蒸汽 ,开发工艺设计软件 ,解决高压设备制造的 难点 , 研 制 出 具 有 我 国 特 色 的 合 成 氨 关 键 设 备。“ 十一五 ” 期间 , 要抓好四大机组的开发研究、推广 应用工作 ,赶上世界当代同类产品的技术水平 ,满足 大化肥装置建设的需要。

5.4化工单元设备

石化设备的发展要以发展大型乙烯成套装备、大型炼油装置、大型合成氨成套设备和煤直接气化 成套设备为纲。十一五 ” “ 期间 ,要将原 30 万吨 /年 乙烯升级改造到 60 ～70 万吨 /年的规模 , 新建的乙 烯装置规模一般是 70 ～80 万吨 /年 ,甚至 100 万吨 / 年。与其相配套的装置 ,生产规模均会扩大 ,如 PTA 规模达 60 万吨 /年 ,醋酸规模达 50 万吨 /年 ,甲醇规 模 85 万吨 /年。炼油装置向 1 000 万吨 /年发展 ,并 且走炼化一体化道路。发展 250 万吨 /年煤直接气 化制油成套设备 ,到 2010 年 ,达到年产 1 000 万吨。预计“ 十一五 ” 期间 , 我国的石化设备产量将达 到 60 万吨 /年 ,总产值 140 亿元 /年 , 国内市场占有 率 90% ,出口额 3 亿美元。战略目标是 : 开发出大 型、、高效 低能耗并具有环保功能的炼油和石化装备 及单元设备;掌握其核心技术;达到国际先进水平;在满足国内要求的同时 ,努力打入国际市场。“ 十一五 ” 及未来十五年我国石化设备的发展 目标是 : 掌握大型石化专用设备的设计计算、制造、运输、现场组焊、安装和热处理技术。开展大型石化 专用设备、专利设备新技术、新材料的开发研究。研 制各类高效、、紧凑 高精度单元设备和辅助性单元设 备 ,以满足无裕度或小裕度设计要求 ,提高设备的经 济效益和综合竞争力。大型石化通用机械(机、、泵 阀)及监控系统的技术问题 , 要与发达国家保持同 步 ,不断跟踪 ,并将引进技术和自行开发结合起来。按不同的功能开发单元设备 , 可大大减少成套的工 作量 ,缩短装置的建设周期。

5我国石油天然气设备和石油化工设备的发展重点 5.1石油勘探开发设备 1)研制钻深 7 000 米以上的钻机。2)油气集输设备主要是开发中型敷管钻机、天先开发 4 类化工单元设备 : 传质单元设备、传热

2006, 14(7)赵志明.中国石油天然气设备和石油化工设备发展规划及展望

1单元设备、干燥单元设备、气力输送单元设备 , 并建 立单元设备数据库。6我国石油天然气设备和石油化工设备的发展 展望

从国内环境看 ,由于制造业是国力的象征 ,中共 十六大报告明确提出了“ 大力振兴装备制造业 ” 的 目标要求 ,国家已将机械制造业作为“ 十一五 ” 期间 重点支持和发展的产业之一。《中共中央关于制定 “ 十一五 ” 规划的建议 》 明确要求装备制造业要依托 重点建设工程 ,坚持自主创新与技术引进相结合 ,强 化政策支持 ,提高重大技术装备国产化水平 ,特别是 在高效清洁发电和输变电、大型石油化工、先进适用 运输装备、高档数控机床、自动化控制、集成电路设 备和先进动力装置等领域实现突破 ,提高研发设计、核心元器件配套、加工制造和系统集成的整体水平。这些都为我国装备制造业未

来的发展指明了方向。但是 , 石油化工装备制造业的发展也面临着严 峻的挑战。随着国际油价持续走高和油气供应持续 偏紧 ,油气勘探开发投资力度不断加大 ,油气管道等 能源基础设施建设步伐不断加快 , 对石油天然气和 石油化工设备的需求大幅度增长 , 由此也吸引了大 批投资者纷纷进入 ,加剧了市场竞争。同时 , 我们也要正视我国石油天然气和石油化 工设备制造行业自身存在的一些突出矛盾和问题。主要是 ,研发力量薄弱 , 技术水平不高 , 缺乏具有自 主知识产权的核心技术和拳头产品。各专业机械研 究所和企业研发力量分散 , 缺乏装备研发的整体策 划 ,在科研立项、成果转化、系统成套、现场试验、信 息反馈等方面存在脱节现象。装备制造企业数量 多、规模小 ,各自为政 ,缺乏统筹协调 ,低水平重复建 设现象严重 ,造成生产能力浪费和一定程度的同业 无序竞争 ,影响了装备制造企业的自身发展。在机遇与挑战并存的宏观环境下 , 石油天然气 和石油化工设备制造业要实现新的发展 , 首先要积 极适应形势的发展变化 ,认真研究和把握市场规律 , 下大力气解决自身存在的矛盾和问题 , 进一步明确 企业乃至整个行业的总体发展战略。今后总的发展思路是 , 紧密围绕国内外石油石 化工业的发展需要 ,注重提高研发能力 ,大力推进技 术进步 ,狠抓产品质量和服务 ,努力形成一批具有自 主知识产权的高端名牌产品 , 以及适应用户需要的 个性化产品;通过体制创新和机制转换 ,形成结构合 理、强强联合、加快发展的态势 , 打造中国石油天然 气和石油化工装备业的核心竞争力 , 实现全行业的 持续、有效和较快的发展。

(编辑张灼威)

我国国民经济的持续高速发展促进了石油天然 气和石油化工工业固定资产投资的增长 , 新建和改 造项目的增加 ,必将带动对石油天然气和石油化工 设备的需求 ,带动石化装备制造业的发展。目前 ,我国的石油天然气设备门类比较齐全 ,规 格、品种基本能满足我国陆上石油勘探开发的需要。从我国石油天然气设备的生产能力、产量、产值、生 产的品种规格和从业人员等方面来看 , 我国已是一 个生产石油天然气设备的大国;我国的石油化工设 备按投资计算 , 炼油设备 95%已实现国产化 , 化工 设备有 70%已实现国产化。但由于生产装置的大 型化带来石化装备的大型化 , 已国产化的设备如反 应设备、压缩机组、特殊泵类设备和专用机械有的仍 需要进口。另外石化生产技术进步加快 , 国内石油 化工设备开发跟不上 , 特别是不少反应设备经常是 国外专利商的专利设备或专有技术设备 , 国外专利 商都有自己的协议制造商 , 这也是造成不少反应设 备大量进口的原因。2005 年我国石油和石化设备 制造行业总体呈现高速发展态势 , 但设备的高新技 术含量少 ,技术创新能力低 ,某些特殊设备(如海上 石油开发设备、石化工业中的一些专利设备等)还 需要进口。国际油气供求的上升和油价高企 , 以及国内对 石油产品和化工原材料需求的高速增长 , 使石油化 工装备制造业面临着良好的发展机遇 , 发展空间十 分广阔。从国际大环境看 , 一是西方发达国家正在进行 产业转移 ,我国面临着成为世界制造业中心的良好 机遇。二是国际油价持续走高 , 刺激投资者纷纷将 资金投向石油勘探开发和石油加工 , 形成了新一轮 的石油投资高峰 ,石油天然气和石油化工设备需求 剧增。我国石油天然气和石油化工设备中有些产品 性价比优于发达国家 , 具有一定的比较竞争优势。三是国内三大石油公司都在大力实施“ 走出去 ” 战 略 ,加快海外业务发展 ,可以带动石油化工装备走向 国际市场。这些都为石油装备的出口和企业大发展 提供了难得的机遇。