●項目名稱：百萬噸級精對苯二甲酸（PTA）
裝置成套技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用
●獲獎級別：國家科技進(jìn)步二等獎
2013年我國化纖產(chǎn)量超過4100萬噸，其中聚酯纖維（滌綸）超過80%。然而，作為聚酯主要原料的精對苯二甲酸（PTA）核心生產(chǎn)技術(shù)和裝備卻一直被國外公司壟斷，PTA曾長期供不應(yīng)求，PTA的大量進(jìn)口嚴(yán)重制約著我國化纖工業(yè)的發(fā)展。中國昆侖工程公司與科研、生產(chǎn)和制造單位合作完成的百萬噸級精對苯二甲酸（PTA）裝置成套技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用項目成功打破了這一僵局。目前，昆侖公司采用該項目成果已簽署8套PTA裝置技術(shù)轉(zhuǎn)讓合同，不僅突破了國外專利技術(shù)的壁壘，結(jié)束了我國PTA技術(shù)和裝備長期引進(jìn)的歷史，同時還實現(xiàn)了聚酯產(chǎn)業(yè)鏈的垂直整合，促進(jìn)了紡織和化纖行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。該項目由此獲得了2014年度國家科技進(jìn)步二等獎。
從打破壟斷到國際一流
據(jù)該項目負(fù)責(zé)人介紹，由于要從國外進(jìn)口PTA設(shè)備和技術(shù)，我國每萬噸PTA產(chǎn)能投資達(dá)到4000萬～5000萬元，其中僅技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi)每萬噸就高達(dá)100多萬美元。面對這一制約我國化纖工業(yè)發(fā)展的技術(shù)瓶頸，2002年3月，昆侖公司（原中國紡織工業(yè)設(shè)計院）踏上了開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的大型PTA裝置工藝技術(shù)和成套裝備的征程。
他們先后與浙江大學(xué)、天津大學(xué)等高校合作完成了項目的基礎(chǔ)研究，同時積極參與相關(guān)企業(yè)的擴(kuò)能改造工作，為大型PTA成套技術(shù)的研發(fā)打下堅實基礎(chǔ)。此后在國家發(fā)改委、財政部和中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會等的多方支持下，大型PTA裝置國產(chǎn)化終于取得突破，昆侖公司不僅開發(fā)出大型PTA裝置工藝包，還與國內(nèi)外多家知名的設(shè)備制造廠家合作，相繼完成了對二甲苯（PX）氧化反應(yīng)器等PTA裝置關(guān)鍵設(shè)備的研制工作。
在掃除核心工藝技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備這兩大障礙之后，大型PTA成套技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化被提上日程。2007年，昆侖公司與重慶蓬威石化有限責(zé)任公司合作，建成了首套年產(chǎn)90萬噸PTA國產(chǎn)化示范工程。2009年11月，該裝置順利投產(chǎn)，由此一舉打破了國外公司在PTA工藝和設(shè)備上的壟斷。隨后，江蘇海倫化學(xué)公司年產(chǎn)120萬噸國產(chǎn)化PTA裝置、浙江遠(yuǎn)東石化公司年產(chǎn)140萬噸國產(chǎn)化PTA裝置相繼建成。2014年5月，采用國產(chǎn)工藝包建設(shè)的年產(chǎn)150萬噸最大規(guī)模PTA裝置在江蘇虹港石化有限公司建成，其裝備國產(chǎn)化率達(dá)到80%，“中國制造”的PTA裝置在產(chǎn)能規(guī)模和設(shè)備國產(chǎn)化方面取得雙突破，表明我國自主PTA工藝技術(shù)與裝備已日臻成熟，達(dá)到國際一流水平。
工藝與裝備系統(tǒng)性創(chuàng)新
從突破國外技術(shù)裝備壟斷到趕超國際一流水平，昆侖公司與合作企業(yè)用他們十余年的艱辛探索實現(xiàn)了我國PTA生產(chǎn)工藝技術(shù)和成套裝備的系統(tǒng)性創(chuàng)新。
該項目首創(chuàng)了帶脫水段及特殊氣體分布結(jié)構(gòu)的無攪拌塔式氧化反應(yīng)器，發(fā)明了組合進(jìn)氣旋動裝置。其設(shè)計制造的無攪拌塔式氧化反應(yīng)器與引進(jìn)技術(shù)相比，可節(jié)省400萬美元的投資，同時每年節(jié)電1600萬千瓦時。
為了克服PTA漿料傳統(tǒng)兩步法分離技術(shù)的不足，項目組開發(fā)了集壓濾、洗滌、干燥、卸料于一體的一步法分離工藝技術(shù)。與傳統(tǒng)兩步法離心分離工藝相比，一步法工藝可節(jié)省設(shè)備投資約60%，年節(jié)電約1400萬千瓦時。
針對PTA精制母液的組成特性，該項目首創(chuàng)了超濾＋離子交換＋反滲透深度處理PTA母液新工藝，提高了有機(jī)物回收率，廢水COD可降低20%，避免了重金屬污染，減少了工藝水排放，水的重復(fù)利用率可達(dá)70%。
項目組還開發(fā)了氧化、精制及尾氣焚燒、溶劑脫水、母液深度處理等的成套技術(shù)、設(shè)備、控制和安全系統(tǒng)，實現(xiàn)了百萬噸級PTA成套技術(shù)的集成創(chuàng)新。與同期引進(jìn)裝置相比，該成套技術(shù)建設(shè)的PTA裝置萬噸投資節(jié)省40%，噸產(chǎn)品原料消耗降低5千克、節(jié)能折標(biāo)油30千克，每年可節(jié)省生產(chǎn)費(fèi)用1.6億元。
此外，該項目還攻克了由副產(chǎn)低壓蒸汽和反應(yīng)尾氣聯(lián)合驅(qū)動的大型國產(chǎn)化“三合一”工藝空氣壓縮機(jī)組、氧化反應(yīng)器、精制反應(yīng)器、回轉(zhuǎn)干燥機(jī)等關(guān)鍵裝備在設(shè)計制造及檢驗中的技術(shù)難題，首次完成了大型超限核心裝備的自主設(shè)計和制造，成功實現(xiàn)了關(guān)鍵設(shè)備的國產(chǎn)化，國產(chǎn)裝備還在多套裝置中獲得推廣應(yīng)用。
艱辛探索贏得豐厚回報
在PTA創(chuàng)新征程上的攻堅克難為昆侖公司帶來了豐厚回報，目前他們已獲得PTA技術(shù)裝備方面的授權(quán)發(fā)明專利10件，實用新型專利8件，形成技術(shù)秘密67件，國家標(biāo)準(zhǔn)1件，發(fā)表論文65篇，榮獲部級科技進(jìn)步一等獎2項，國家科技進(jìn)步二等獎1項。PTA自主技術(shù)也為相關(guān)企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境效益。
蓬威石化是昆侖公司自主PTA工藝包的首套示范工程項目用戶，該公司建設(shè)的年產(chǎn)90萬噸PTA項目投產(chǎn)5年來實現(xiàn)產(chǎn)值近200億元，未發(fā)生安全和環(huán)境事故。
截至目前，百萬噸級PTA項目成果已成功應(yīng)用于8套裝置，總規(guī)模超過1000萬噸，占國內(nèi)同期新增產(chǎn)能約1/3。這8套裝置比引進(jìn)裝置節(jié)省投資數(shù)十億元，綜合能耗降低約18%，節(jié)水約50%。
百萬噸級PTA成套工藝技術(shù)在投資、能耗和環(huán)保上的綜合優(yōu)勢也贏得了多方贊譽(yù)。中國化纖工業(yè)協(xié)會認(rèn)為，該項目對推動我國聚酯化纖工業(yè)良性發(fā)展具有積極意義；中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會鑒定認(rèn)為，該項目總體技術(shù)水平達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先和國際先進(jìn)水平。中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會高度認(rèn)可該項目在裝備國產(chǎn)化上取得的成就，認(rèn)為其對推動國內(nèi)重大裝備國產(chǎn)化意義重大。
