天華院：深耕化工裝備制造 科技創新賦能新質生產
發布日期：2024-07-29
近日，天華院研制的HZG4800*35000型、單臺最大年產180萬噸全球最大規格精對苯二甲酸（PTA）強制出料蒸汽管回轉干燥機在浙江寧波臺塑工業園成功投產。PTA是全球重要的大宗有機原料之一，廣泛用于化學纖維、輕工、電子、建筑等與國民經濟息息相關的各個領域，市場需求量大，生產工藝要求嚴格。干燥機作為PTA生產過程中的關鍵設備，其性能直接影響到PTA的質量和產量。
精對苯二甲酸（PTA）強制出料蒸汽管回轉干燥機
此次天華院針對臺塑集團工藝及產能需求非標研制的這款強制出料PTA干燥機，空載總重達720噸，其中最大旋轉部件空載重量540噸，含料后的最大旋轉部件重達710噸，規格大，其強制出料的設計有效保證了物料在干燥過程中的均勻性和可控性。
深耕裝備六十余年的“單項冠軍”
“蒸汽管回轉圓筒干燥機”作為天華院的龍頭產品，是工業和信息化部公布的第八批制造業單項冠軍產品。自1993年成功研制出第一臺國產化蒸汽管回轉干燥機，天華院不斷突破技術難題，完全實現該項技術的國產化替代與應用。該產品不僅關鍵性能指標處于國際同類產品領先水平，且價格僅為進口設備的一半，現已在國際國內實現大規模推廣應用，國內市場占有率位居首位，國際市場占有率名列前茅。
基于該產品，天華院累計獲得發明專利30件，實用新型專利9件，制修訂標準2項，先后榮獲中國專利優秀獎、中國石油和化學工業聯合會科技進步一等獎、甘肅省專利一等獎、甘肅省科技進步二等獎、中國冶金行業科技進步二等獎等多個獎項。
天華院作為一家具有65年發展歷史的科技創新型企業，自成立初便肩負著我國化工、石化行業大型非標設備的國產化重任。近年來，天華院積極開展大型非標化工裝備及技術的國產化攻關，在關鍵技術攻關領域形成長期技術優勢與產品話語權，現已發展為國內重要的石油化工專用設備研究院和重大裝備實驗研發基地以及重大裝備生產制造基地，推動我國化工裝備制造產業高端化、智能化、綠色化發展的生力軍。
“習近平總書記指出，必須加強科技創新特別是原創性、顛覆性科技創新，加快實現高水平科技自立自強，打好關鍵核心技術攻堅戰，使原創性、顛覆性科技創新成果競相涌現，培育發展新質生產力的新動能。未來，天華院將繼續聚焦化工成套技術裝備細分領域和產業鏈關鍵環節，進一步強化技術創新、品牌培育，加快企業高端化、智能化、數字化、綠色化發展，堅持科技創新與科技成果轉化的道路，對標國際先進技術，更好地發揮制造業單項冠軍企業示范標桿作用，為化工、石化企業提供值得依賴的產品。”天華化工機械及自動化研究設計院有限公司黨委書記、執行董事、總經理何德強說。
在國內干燥設備領域“遙遙領先”
單項冠軍榮譽的背后，是天華院在干燥設備專業領域數十年如一日的不懈堅持。
今年3月，由天華院自主研發的國內首套8萬噸/年聚甲醛裝置后處理系統一次性投料成功，實現了聚甲醛裝置中關鍵工藝及關鍵設備的國產化應用。
聚甲醛裝置后處理系統
聚甲醛是一種優良的工程塑料，是世界五大工程塑料之一，由于其具有良好的硬度、強度、剛性、自潤滑性及耐化學品等性能，廣泛應用于電子電氣、機械、儀表、日用輕工、汽車、建材、農業、醫療、運動器械等領域。
目前，聚甲醛生產工藝主要包括干法工藝和濕法工藝兩種技術。相對于干法工藝，濕法工藝具有系統穩定性高、產品質量更優等優點，且應用較為廣泛。由于專利技術的原因，濕法工藝中大多數關鍵技術及關鍵設備我國未完全掌握，導致國內在該領域始終處于空白狀態，曾長期制約了我國聚甲醛行業的發展。
據天華院干燥設備研究所副所長李盈海介紹，天華院早在十年前就開始對聚甲醛裝置后處理系統開展研究、開發，并形成了一系列具有自主知識產權的工藝技術及關鍵設備。聚甲醛后處理系統一次性投料成功，實現了聚甲醛裝置中關鍵工藝及關鍵設備的國產化應用，是天華院繼聚苯醚、己二酸等新材料領域后的又一重要科研開發成果的應用，進一步提升了天華院在新材料行業的知名度，成為又一個重要的利潤增長點。
長期以來，天華院始終堅持“以市場為導向，以研發為基礎，以成果轉化為主線”的發展方向，聚焦能源裝備的產業技術、創新需求，在關鍵核心技術上不斷突破，產品實現國產化。2007年，天華院獲國家科技部批復組建了國家干燥技術及裝備工程技術研究中心，進一步匯聚創新資源、凝聚創新力量、集聚創新優勢，引領我國干燥行業向多領域、深層次、高附加值方向發展。2014年，天華院“污泥攪動型間接熱干化和復合循環流化床清潔焚燒集成技術”榮獲國家科學技術進步獎二等獎。
5月12日，由天華院參與研發的全球最大單套年產100萬噸丙烷脫氫（PDH）項目在福清江陰港城經濟區中景石化科技園正式投產。這個項目在行業內首次實現設備及配件國產化率超99.5%，創造了10個全球、全國首臺套設備，其中兩個全球NO.1屬天華院創造。其一是“年產120萬噸熱塑性彈性體聚丙烯裝置環管反應器”，該反應器高度近70米、重量達201噸，是天華院首次采用荷蘭利安巴塞爾先進工藝實現的一次重大突破，屬當前世界最大的聚丙烯環管反應器；其二是“年產100萬噸丙烷脫氫裝置丙烷丙烯分離塔”，該“巨無霸”產品塔高138米，重量2250噸，含塔內件3400噸，容積11000立方米，為當前全球高度最高、容積最大的丙烷丙烯分離塔。這兩個NO.1產品均屬天華院在相關領域取得的首次突破，為進一步提升天華院在石油化工領域的技術裝備制造能力打下了堅實基礎。
天華院被中景石化授予全球化工裝備首臺套合作研發貢獻獎
天華院總經理助理、該項目攻關團隊負責人張萬堯介紹，“近兩年，天華院在聚烯烴、聚丙烯等相關領域取得一次次技術突破，贏得一個個業界口碑，市場競爭力顯著提高，是天華院日積月累的創新方才鑄就了質的飛躍，是中景石化等一批化工裝備行業客戶的支持與信賴才讓天華院一次次展示了國產化裝備設計制造能力。”
EKATO與天華院簽署技術合作框架協議
也正是這一系列的技術突破和成果應用，使得天華院在深受國內業主青睞的同時，也獲得了更多國際客戶的關注。就在不久前，作為擁有90年歷史的混合技術全球領軍者德國EKATO攪拌技術有限公司，經現場調研天華院研發創新能力及裝備制造能力后，與天華院就聚丙烯反應器技術簽署框架合作協議，雙方將在優勢互補的基礎上，圍繞能源裝備領域聯袂開展國際合作，力爭在行業內不斷取得新突破。
“我們持續開展重大核心干燥技術及裝備的國產化研制和自主創新工作，完成了我國石化重大干燥設備國產化替代任務，大幅節約了設備引進費用。同時，在新材料的研究方面，我們開發了一系列成套新技術產品，并成功應用于相關領域，助力推動發展新質生產力。”李盈海說。
在高分子材料、余熱回收、電化學等領域前景廣闊
干燥設備領域之外，天華院在對位芳綸反應器、余熱回收、腐蝕電化學工程、防腐保溫成套設備、環境治理等細分領域同樣積累了雄厚的科研實力，占據國內市場領先地位。
對位芳綸纖維
對位芳綸纖維（PPTA）是一種新型特種高分子材料，與超高分子量聚乙烯纖維和碳纖維并稱為三大高性能纖維，具有高強度、高模量、耐高溫、耐腐蝕等優點，廣泛應用于光纖通信、海洋開發、土木工程、摩擦密封、彈性體增強等領域，但又不可替代。隨著近幾年我國對位芳綸國產化進程的不斷加快，如何研發一種具有自主知識產權的聚合反應器，從而完全替代進口反應器，滿足國內對位芳綸裝置建設的需求迫在眉睫。
天華院作為“中國雙螺桿擠出機發源地”，自1965年遷至蘭州即開始設計開發各類型的特種雙螺桿擠出機。經過數十年的刻苦研發，不僅在擠出機領域取得了豐碩成果，其在聚碳酸酯粉末（PC粉）和聚酯絮片造粒領域以及聚烯烴彈性體（POE）等新型高端新材料擠壓造粒領域亦是具有先發優勢。憑借天華院多年在擠出行業的技術積累，天華院聚焦對位芳綸聚合反應器的研究開發，不斷探索，一步步解決關鍵設計技術，最終突破壁壘，取得了對位芳綸反應器的重大突破，形成了一套具有完整設計、計算理論和方法的自主知識產權的系列化對位芳綸反應器，補齊了國內在該領域的空白，實現了我國高性能纖維行業的重大突破。2021年，由天華院聯合攻關的“千噸級對位芳綸工業化示范裝置成套技術開發”項目獲得了中國石化科技進步一等獎，并被“中央企業科技創新成果推薦目錄（2020年版）”收錄。
甘肅省重點研發項目丙烷脫氫熱能回收一體化裝備技術開發
廢熱鍋爐研究所作為天華院重要專業之一，是國內薄管板廢熱鍋爐的先行者。該所研發的工業氣體高溫高壓余熱回收技術已經非常成熟，市場占有率達85%以上，實現了高溫到低溫，低壓到高壓的余熱回收，提高了多個行業的余熱綜合回收水平，且開發了碎煤加壓氣化裝置立式高溫含灰余熱回收成套裝備技術和高溫固體物料余熱回收技術，并不斷將科技創新成果推向市場。目前，相關技術已經廣泛應用于制氫、甲醇、烯烴、合成氨、煤制氣、LNG、硫回收等石油石化、煤化工領域。
天華院廢熱鍋爐研究所副所長王延軍說，工業余熱回收領域市場空間巨大，目前天華院已經實現了大型化高溫高壓廢熱鍋爐成套技術國產化，成功應用于30萬噸/年合成氨裝置轉化氣廢熱鍋爐、8萬Nm3/h和10萬Nm3/h天然氣制氫裝置蒸汽發生器、合成氨裝置高溫余熱回收系統及二段轉化爐等領域，解決了我國多項高溫高壓廢熱鍋爐領域的技術難題，填補了國內空白，達到了國際先進水平，獲得了行業內一致好評。近日，該研究所設計制造的內徑Φ3300mm、長度約13300mm、總重達125噸的60萬噸/年丙烷脫氫裝置反應流出物蒸汽發生器順利交付并完成現場安裝調試，各項運行指標滿足工藝要求并獲得用戶認可與好評。
天華院陽極保護設備裝配車間
科技創新是企業發展的動力源泉。在天華院陽極保護設備裝配車間，工人們正在進行陽極保護濃硫酸換熱器等設備的加工制造。陽極保護技術是硫酸生產設備中的重要防腐保護技術，目前國內的硫酸生產企業幾乎全部采用了陽極保護設備。天華院是國內陽極保護技術的發源地，技術水平國際領先，已經陸續研發并產業化陽極保護系列產品，成為了國內外重大項目陽極保護設備供應商，市場認可度高。
5x100萬噸制酸項目配套25臺陽極保護酸冷器出廠
天華院化工材料及腐蝕研究部副部長、電化學所副所長李文浩介紹，陽極保護濃硫酸換熱器占據國內75%以上的市場份額，年產量在300臺以上，年產值超1億元。
十三五國務院重點項目“引漢濟渭”引水管道工程
天華院管道工程技術研究所是一個以“外定徑一步法”硬質聚氨酯泡沫保溫管成型工藝研發起家的專業研究所。1985年，該所自主研發的“鋼管道防腐保溫泡沫黃夾克“一步法”成型工藝技術榮獲國家科學技術進步獎二等獎。隨后研究所專業技術團隊深耕技術，陸續完成鋼質管道3PE防腐成套裝備國產化，大口徑鋼質管道環氧粉末噴涂技術，成功應用于“引漢濟渭”輸水管道工程等國家重點工程項目。2010年在國內開發出泡沫噴涂纏繞成型硬質聚氨酯泡沫保溫管工藝，并通過國家標準制定，推動該工藝在國內供熱管道工程項目大面積推廣使用。近年又連續推出了PERT柔性連續保溫管工藝、大口徑熱煨彎管3PE包覆法成型工藝，全自動管道防腐保溫成套裝備（黑燈工廠）。
“管道工程技術研究所近年來為國內大慶油田、長慶油田、海油發展等各大油田，東宏管業、青龍管業、華油鋼管等各大鋼管廠提供管道相關成套裝備百余條（套）。并積極開拓海外市場，成套裝備先后出口馬來西亞、巴西、阿爾及利亞、巴基斯坦、烏茲別克斯坦等國家。天華院相關管道成套裝備在國內外獲得了業主和使用方高度認可。”天華院副總工程師、管道工程技術研究所所長蒲旭亮表示，“今后，天華院管道工程技術研究所將始終堅持以技術驅動發展，助力管道裝備行業進步。”
丙烯醛尾氣RTO處理優化項目
作為國資央企，天華院在積極培育壯大干燥工程技術與裝備、對位芳綸反應器、余熱回收、腐蝕電化學工程等核心專業的同時，不斷推動綠色環保產業的長效發展。目前，熱力銷毀等環境治理技術已成為天華院幫助業主升級和改造相關裝置實現“雙碳”目標的代表性技術。天華院也已從最初單一的陶瓷蓄熱體研究開發，成長為擁有蓄熱式焚燒、直燃式焚燒、廢氣和廢液濃縮技術、有機廢液焚燒技術等多種環境治理技術的環保裝備供應商。
近年來，隨著國內各行業相關排放標準的密集出臺，天華院針對新能源行業、廢舊鋰電池回收利用等新興產業，按照“一廠一方案”為用戶量身定制安全可靠的裝備解決方案，幫助用戶解決環境排放問題。同時，采用“收集設計+預處理+負壓回收或利用現有裝置焚燒”的方式，最大限度地降低能耗和回收熱量，降低設備投資及運行費用，在節能減排方面貢獻裝備力量。目前，天華院環保裝備已在石油化工、醫藥、涂布和焦化等傳統行業廣泛應用。依托咨詢和工程設計，天華院還具有為用戶提供項目前期規劃和項目實施階段設計施工EPC服務能力。
何德強表示，科技創新作為推動高質量發展的內在要求和重要著力點，已經成為打開新質生產力大門的一把“金鑰匙”，破譯高質量發展的“新密碼”。多年來深耕化工裝備制造領域研發帶來的“經濟紅利”正在逐步釋放，推動天華院走出了一條以科技創新驅動企業高質量發展的路子。
今年，天華院將持續加強在新材料、新能源、節能環保領域的科技攻關力度，重點推進一系列關鍵核心技術的國產化攻關，安排部署了39項重點科研項目。上半年，天華院科技投入占比已超6.6%，累計申請專利41項，發明專利占73.2%；授權專利40項，外觀設計2項，起草發布團體標準1項。榮獲甘肅省專利一等獎1項，中國石油化工集團有限公司科技進步一等獎1項，中國石油和化工自動化應用協會2023年度科技進步一等獎1項。
