近日，天华院设计制造的全国首台/套鲁姆斯工艺聚丙烯聚合反应器在中海油宁波大榭石化有限公司30万吨/年聚丙烯项目中顺利投运。作为项目的核心设备，该聚合反应器从材料到设计标准均采用国内相关规定。目前装置运行稳定，关键参数指标完全满足设计要求。该项目的成功运行，标志着天华院在推进聚丙烯反应设备国产化、自主化上迈出重要一步。
首台/套的关键设备
中海油宁波大榭石化聚丙烯项目聚合反应器是国内首台采用鲁姆斯工艺的设备。鲁姆斯工艺是一种气相法聚丙烯工艺，因其可灵活安排反应器布置方式，根据需要使两台反应器串联或并联，具有很大的生产灵活性，可同时生产均聚物、无规共聚物、三元共聚物、抗冲共聚物等多种聚丙烯产品。聚合反应器为鲁姆斯工艺中的关键设备，此前专利商认为国内没有能够满足该设备加工要求的设备制造商，以往已投产项目均使用进口设备。
天华院作为国内聚丙烯行业设备优秀供应商，在设备设计、制造方面具有深厚的技术储备，设计能力、制造实力，为国内各大聚丙烯生产企业提供了优秀的技术服务，获得国内外化工企业的认可。2020年03月，中海油大榭石化专家经过多方考察，认为天华院综合实力完全满足聚合反应器设计制造的全部要求，最终敲定由天华院完成中海油30万吨聚丙烯项目聚合反应器的设计制造。
但要完成设备的国产化设计制造并非易事。按工艺要求，该聚合反应器规格为Φ4850mmX10000mmX72mm，封头厚度更是达到130mm。由于聚合反应的特点，设计压力达到4.0MPa，同时要求底部搅拌器和容器在运行时的间隙在2mm左右，设计难度大、加工要求高，因此在国产化过程中需克服非常多的困难。
“只要有了开始，我们就一定能赶上，甚至超越。但是要充分认识到，核心技术攻坚从来不易，我们既要只争朝夕、奋力追赶，也要保持定力、稳住心态，实事求是。”项目带头人、天华院化学工程研究部部长张万尧在项目启动时对团队如是说道。
多点创新实现突破
作为该重点设备国产化攻关任务的承担者，在设计及制造过程中，天华院项目团队结合已开车项目和在聚丙烯反应领域多年的研究经验，根据工艺专利商要求以及国产设备与引进设备所依据标准的差异性，仔细查阅研究国内外相关资料，对工艺及装置进行攻关创新，先后解决了设备设计、材料选型、内置多点测温管、钨合金件的制造加工等方面的难题。
——在材料的选择上，采用国产的09MnNiD材料代替了进口TStE420材料，其耐低温性能更好，并已在国内聚丙烯装置内大规模应用，设备安全性得到充分保证。
——在封头的设计上，采用了模具冲压成型并使用3D激光扫描技术对封头尺寸进行校正的方式，不仅极大的提高了封头精度，还减小了二次加工量。
——在小部件的集成上，根据工艺反应特点和内插管的集成要求，不仅通过内置多点测温管（E1）将14个测温点集成在一起，还通过采用钨合金件完成了聚合器反应器循环接气管上2个核料位计核源安装管和丙烯喷嘴管两类接管的集成设计，避免了该项目因某个小部件无法自主生产被迫中断的情况。
——在分析方法的选择上，采用了有限元分析方法对反应器底部搅拌器封头进行受力分析和位移分析，将封头的应力和变形量控制在了最优范围内，保证了各项载荷下反应器的安全。
——在设备的精度上，创新性的采用激光扫描建模+数控车床方式保证了大型设备的加工精度。
2021年7月，这一承载了天华人近3年努力的国内首台鲁姆斯工艺聚丙烯聚合反应器，在中国特种设备检测研究院、中国科学院上海有机化学研究所、鲁姆斯专利商、中海油宁波大榭石化公司、中国石化工程建设有限公司、中国寰球工程有限公司北京分公司、中国天辰工程有限公司、中国华陆工程有限公司、中石化宁波工程有限公司、中国软包装集团有限公司等15家企业代表共同见证下盛大出厂和顺利交付。
各方协作合力“盖房”
为保证设备的顺利安装，天华院项目团队在设备安装过程中一直驻扎在项目现场对设备进行安装调试。但天华院并不是单打独斗。
面对过程中出现的数次突发问题，中海油大榭石化公司主动协调项目各相关部门与天华院一起解决处理。“天华院担负这一重任是为推动国家化工装备行业发展贡献力量。但科学没有捷径，功成不求速成，要清醒认识科研攻关的规律和困难。我们国产化的目的，不是为了省事，而是要摆脱受制于人的困境，这是我们共同的心愿。所以，遇到问题就要发挥各自的优势，共同努力。”过程中，中海油大榭石化副总经理邱东声一直坚定地鼓励着各方团队。
经过一年的安装调试，中海油大榭石化30万吨聚丙烯装置于2022年8月顺利产出聚丙烯，并于近日顺利投产运行。
工程设计方中国石化工程建设有限公司副总工程师尹青锋充分肯定了各方的协作：“气相法工艺聚丙烯聚合反应器的成功，解决了石化装备领域中的又一个技术问题，标志着我国长期依赖进口的聚丙烯高端关键设备实现了国产化。工程设计、设备制造及产业应用等单位的强强联手、齐心协力，共同推动了这项石化装备技术的突破。”
该反应器的顺利投运，标明我国石化行业设备设计加工能力已能够满足当前国内石化行业对装置的大型化、高端化的需求。据悉，相较于进口设备，天华院设计制造的鲁姆斯工艺聚丙烯聚合反应器单台设备费用可节约50%以上。项目的成功，提升了天华院研究设计制造的综合能力和核心竞争力，填补了聚丙烯反应设备在国内设计和制造的空白，为摆脱对进口产品的依赖，提高民族企业的国际竞争力打下坚实的基础。
张万尧表示：“面对诸多技术难题，要在新的领域攻坚确实很难，而且攻坚过程中的困难和风险远远比“买来”大的多，还可能面临项目失败的颠覆性后果。但是一旦做成了，就是在我们自己的领地上盖了一栋坚不可摧的房子。”
（通讯员：安亚中、张晓阳）