中国石油独山子石化塔里木乙烷制乙烯项目:推动南疆乙烯产业集群崛起

  中国石油独山子石化塔里木乙烷制乙烯项目,不仅是“自有资源+自有技术”的国家示范工程,也铸造了一套中国制造的国之重器,填补了南疆乙烯生产空白,拉动了乙烯产业集群崛起。在坚定不移走自主创新道路、增强我国科技应对国际风险挑战能力方面,中国石油以独山子石化塔里木乙烷制乙烯等项目的实际行动给出了最好诠释。

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独山子石化塔里木乙烷制乙烯装置全景 (王云 摄)

  一个戈壁滩上的示范项目

  南眺“死亡之海”塔克拉玛干大沙漠、北倚寸草不生的天山支脉霍拉山,在方圆几十千米内杳无人烟的天山南麓,为“端好能源饭碗”,有一群人心怀“国之大者”,刷新了国内同类乙烯项目开工纪录,让国家级示范工程开出了高水平。这个项目就是被国家发改委和工信部列入示范工程的中国石油独山子石化塔里木乙烷制乙烯项目,这一群人就是示范项目的建设者和运营者。

  2021年8月30日21时57分,是新疆石油化工发展史上的一个重要时刻。独山子石化塔里木60万吨/年乙烷制乙烯装置投料11小时后,产出合格乙烯产品。自1989年塔里木石油会战以来,中国石油在新疆南疆地区单笔投资规模最大的炼化项目实现了一次开车成功,填补了南疆乙烯生产的空白,独山子石化乙烯生产能力迈上200万吨/年新台阶。

  细数国内近十年的乙烯项目,绝大多数都选择布局在沿海地区。为什么中国石油会选择在戈壁滩上建设这样的国家级示范工程呢?

  塔里木盆地,我国陆上油气增储上产潜力最大的盆地之一,埋深超过6000米的石油和天然气资源分别占全国的83.2%和63.9%。塔里木油田,我国第三大油气田和西气东输主力气源地,截至2021年底,累计发现和开发32个大中型油气田,探明油气储量当量32亿吨,生产原油1.5亿吨、天然气3740亿立方米。而天然气中的乙烷是石油化工龙头产品乙烯的最优质原料,烯烃原料的轻质化也是近年来石化领域创新关注度最高的话题。

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独山子石化塔里木乙烷制乙烯裂解炉 (王云 摄)

  与重质原料相比,采用乙烷为原料的乙烯制备工艺,具有烯烃收率高、副产品少、工艺简单、投资较小、“三废”排放少等诸多优点。近年来,北美得益于页岩气革命的成功,主要在发展乙烷裂解制乙烯项目,进而生产高端聚乙烯和专用化学品。海湾地区利用伴生气中的轻烃资源,发展轻质原料制烯烃,进而生产聚烯烃和有机化学品。我国也在为乙烯原料轻质化努力,但多年以来,一直受困于乙烷产能不足。塔里木油田凝析气轻烃深度回收工程,则突破了这一瓶颈问题。

  塔里木油田建成的国内单套最大轻烃回收装置,年处理天然气规模100亿立方米,每年可回收45万吨液化石油气(LPG)及稳定轻烃,回收乙烷76.2万吨。立足于丰富的天然气资源,中国石油开始创新布局建设天然气开发、乙烷回收、乙烯化工全产业链协同发展的国家示范项目,独山子石化塔里木乙烷制乙烯项目应运而生。

  2019年1月24日,独山子石化塔里木乙烷制乙烯项目被国家发改委和工信部列为国家示范工程,2019年2月15日可行性研究报告获中石油批复,2019年4月9日获新疆维吾尔自治区发改委核准,2019年4月10日举行奠基仪式。

  一个优质工程建设的新模式

  独山子石化塔里木乙烷制乙烯这一国家级示范项目,选址库尔勒上库高新技术产业开发区石油石化产业园,总投资80.4亿元,占地147万平方米,主要建设60万吨/年乙烯裂解装置、30万吨/年高密度聚乙烯装置、30万吨/年全密度聚乙烯装置,以及配套的公用工程、辅助生产设施。2019年6月、2019年11月、2020年1月乙烯裂解装置、全密度聚乙烯装置、高密度聚乙烯装置先后开工建设。

  因地处塔克拉玛干沙漠北缘,工程建设初期工人连吃饭都在5千米之外“暂借”,当地工程建设资源更是短缺,主要设备和物资材料大多要从2000~4500千米远的地方运送,有的设备甚至横穿大半个地球才能运到项目基地,其间还受到了苏伊士运河阻塞和新冠疫情暴发等多重影响,让独山子石化塔里木乙烷制乙烯项目工程建设变成了一场与时间赛跑的攻坚战。

  作为国内首批自主技术示范项目之一的独山子石化塔里木乙烷制乙烯项目,攻关难度大、新技术多、工期紧。和中国石油同期部署的重点炼化工程相比,塔里木工程的建设力量最薄弱、依托条件最差、施工环境最艰苦。如何科学管理出奇制胜?在工程建设中,独山子石化与塔里木油田无缝衔接,牵住了“发挥整体优势,优质高效推进示范,引领项目建设新模式”这个“牛鼻子”。

  独山子石化公司副总工程师闵文晖说,他们创新了“IPMT+监理+EPC”建设新模式,大力推进“标准化设计、工厂化预制、模块化施工、机械化作业、信息化管理和数字化交付”生产建设模式。他们发挥中国石油工程建设一体化优势,高效推进;建立精细化施工管理制度流程,以刚性手段严格落实过程监管,严把人员上岗和工程验收关。设计严格执行国家行业标准规范,从源头确保工程质量。设计质量控制目标实现设计符合标准规范100%,解读国内外专利商工艺包正确率100%。同时,全面强化红线意识,建立五级管理体系和五方风险防控机制,严格落实质量终身负责制,确保安全风险全过程受控,隐蔽工程验收合格率100%,项目建设实现“零事故、零伤害、零污染”目标。

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建设方中油六建施工人员正在确认施工方案 (李秦 摄)

  中国石油充分调动国内外各种优势资源,组织调动各方力量加快工程建设,高峰期70多家单位、上万名员工投入项目建设,采购设备1900台(套),动用施工机具设备4236台(套),钢结构安装6万吨,工艺管线安装890千米,安全人工时2352万。

  为保证装置一次开车成功,独山子石化抽调95名骨干提前介入预试车及试车工作,做好充分的生产、技术和人员准备,开车期间,严格执行操作方案,稳扎稳打,步步确认。项目从中交到投料只用了44天时间,从投料到产出合格产品,仅用了11个小时,开工全过程火炬近零排放,实现了“零事故、零伤害、零污染、零泄漏”绿色高效高质量开工,创造了国内同类装置建设工期、安全业绩、开工效率的全新纪录。项目隐蔽工程验收合格率100%,工艺管线焊接一次合格率98.5%,高于96%的质量标准,达到国内一流水平。

  他们用一流的技术、勤劳的双手、过人的智慧、坚强的意志,实现了乙烷制乙烯项目建设的中国跨越,让石油精神在戈壁荒漠得到了传承发扬。

  一套中国制造的国之重器

  独山子石化塔里木乙烷制乙烯项目不仅是一项建设工程,还是一套中国制造的国之重器。

  这里有自有技术的创新应用示范。项目采用的是中国石油自主开发的乙烷制乙烯分离成套技术,具有乙烯收率高、流程短、能耗低等显著特点,与同期建设的兰州石化长庆乙烷制乙烯项目一起填补了国内乙烷裂解制乙烯技术的空白。首次大规模建设五台裂解炉,实现了乙烷制乙烯项目三大压缩机组(裂解气压缩机、丙烯压缩机、乙烯压缩机)国产化研制与成功应用。

  这里有节能低碳绿色环保产业示范。项目经过多轮优化调整,截至今年10月,乙烯裂解装置能耗419.39千克标油/吨,处于行业领先水平;10月蒸汽单耗1.14吨/吨,较去年降低0.18吨/吨,节约蒸汽8.8万吨,节能降耗效果显著。污水实现“近零排放”,三大压缩机组较传统工艺降低三分之一循环水消耗量,在减少碳排放方面优势也很巨大。

  这里有先进的智能化工厂示范。项目在制造执行系统(MES)的基础上拓展新用途,提升生产管理效率。装置运行1个月后,智能控制投用率100%,关键工艺参数平稳率100%,各项指标处于国际领先水平。

  这里还有重大装备制造示范。项目关键设备综合国产化率达95%以上,大型裂解炉实现国产化应用,裂解炉辐射段炉管、二级急冷换热器等裂解炉核心部件和设备,以及“两聚”装置(聚乙烯、聚丙烯)膜回收系统、氮气压缩机和DCS等均由国内企业制造。

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独山子石化塔里木乙烷制乙烯项目聚乙烯产品正在下线 (李秦 摄)

  在这些示范工程的护航下,独山子石化塔里木乙烷制乙烯项目在一年多的运行中,装置运行平稳高效,好于同期投运的其他乙烯装置,实现了长周期运行。2022年以来,乙烯收率80.4%,较设计值高出1.6%;全密度、高密度聚乙烯单耗均优于设计值;高密度聚乙烯装置一季度达到中国石油炼化公司第一群组标准。项目自开车以来已累计生产7个牌号的聚乙烯产品,2022年上半年成功生产压力管材专用料T23050和THMCRP100N,产品性能优良。聚乙烯产品内控优级品率98.6%。DFDA 7042等4个牌号聚乙烯产品通过第三方检测机构食品卫生认证检测。

  独山子石化还深挖新装置运行潜力,组织开展乙烯、高密度聚乙烯、全密度聚乙烯大负荷测试,其中乙烯装置最大加工负荷达到116%;优化五台炉辐射段出口温度(COT温度),乙烯日产量达1960吨。联锁投用率100%,达到行业领先水平,乙烯装置采用全流程智能控制系统,新增智能控制方案75个,优化533个控制回路算法,控制回路实施快速智能建模,解决了装置平稳控制难题。从已开展的两次乙烯大负荷测试看,目前最高日产乙烯量1966吨。今年1~7月,生产经营再创佳绩,盈利7.53亿元,实现了“天然气—乙烷—乙烯”整体产业链最大增值。

  一个南疆乙烯产业集群的崛起

  113年的石油开采史、86年的石油炼制史,独山子石化的发展历程就是中国石油炼化企业不断发展壮大的一个缩影。地处新疆天山北坡经济带的独山子石化,是我国西部重要的大型石化基地和油气引进、储运、加工的战略枢纽。20世纪50年代成为国内唯一原油加工能力超百万吨的炼油厂,70年代跨入全国先进炼油企业行列,90年代建成新疆首套乙烯装置,2009年投产西部大开发标志性工程——千万吨炼油百万吨乙烯工程。

  如今,60万吨/年乙烷制乙烯项目的建成投产平稳运行,又为独山子石化以及南疆的发展添上了浓墨重彩的一笔。

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独山子石化塔里木乙烷制乙烯裂解装置夜景 (李秦 摄)

  独山子石化公司总经理徐文清表示,独山子石化塔里木乙烷制乙烯项目是集团公司深入贯彻落实中央治疆方略、推进产业援疆的重要工程,也是中国石油炼化业务转型升级的效益工程、实现科技自立自强的创新工程。项目立足自产资源,采用中国石油具有自主知识产权的成套乙烯工艺技术,具有引领资源高附加值综合利用和降低乙烯工业对国外技术依赖的双重示范作用。项目的建成,填补了南疆乙烯生产的空白,将在南疆形成一个以乙烯为龙头和主导的产业集群。

  闵文晖介绍说:“乙烯是石油化工基本原料之一,应用非常广泛。独山子石化塔里木乙烷制乙烯项目生产的全密度聚乙烯、高密度聚乙烯是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂,下游产品涵盖管材、高强膜、注塑、拉丝等领域,大家平时常见的包装盒、塑料壶、各类管材、薄膜、酸奶盒等,都是以聚乙烯产品为原料生产的。目前,公司开发的薄膜料占据了新疆市场80%的份额。冬季,大多数家庭使用地暖采暖,用我们公司管材料生产的地暖管,使用寿命可达50年。”

  独山子石化公司副经理、塔里木石化分公司党委书记李冀说:“乙烷制乙烯项目建成后,会大大缓解国内乙烯资源短缺的状况,引领乙烷制乙烯技术的发展,并将大力带动新疆化工的发展。据初步估算:独山子石化塔里木乙烷制乙烯项目直接带动用工虽然只有将近2000人,但下游可带动上万人就业,给新疆乃至全国的经济发展带来极大的促进作用。项目投产后,预计年产值60亿元,每年可上缴税费近7亿元,将直接带动南疆经济的发展。以乙烯为龙头的产业集群,将直接惠及当地百姓。”

  库尔勒市政协党组书记、库尔勒上库高新技术产业开发区党工委书记鲜智在接受当地媒体采访时也表示,独山子石化塔里木乙烷制乙烯项目形成以乙烯为龙头和主导的烯烃产业集群,与自治区“纺织服装产业带动百万人就业工程”有机结合,将带动南疆城乡劳动力就业、推动巴州乃至新疆经济高质量发展,并将推动落实新疆社会稳定和长治久安总目标。

  “独山子石化本部每年带动新疆创造1000亿元以上的产值,独山子石化塔里木乙烷制乙烯项目投产后,创效能力和产值贡献将会进一步提高,特别是对南疆、巴州的贡献会更大。”独山子石化公司党委书记任军革说:“塔里木项目得到了国家发改委、新疆维吾尔自治区、巴音郭楞蒙古自治州及南疆各族人民的关注和大力支持,是贯彻落实中央关于国家石化产业结构和布局调整、新疆建设能源大通道指示精神的具体实践,将更好地带动新疆塑料、地膜、农业等产业发展,对助力巴州在中巴经济走廊的综合承载区定位起到有力支撑作用,对推进中国石油对新疆战略布局和炼化业务转型升级、巩固新疆社会稳定及长治久安局面都具有重大意义。”

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