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初冬的湖北,大地层林尽染。万里晴空之下,一列红色的货运列车缓缓地从荆沙铁路沙市站驶出。车上承载的700吨尿素一路向南,经焦柳线并入国家路网,在4至5天后将抵达目的地广西南宁南站。
这是湖北荆州目前最大的招商引资项目——华鲁恒升荆州基地一期工程开车成功后,首批对外输送的尿素产品。其世界领先的尿素生产线所使用的技术,来自中国化学所属中国五环工程有限公司(以下简称“中国五环”)。
这家坐落于武汉汤逊湖畔的央企,用一次次“首创突破”,一步步成长为中国化学工程行业的明珠。特别是尿素技术,行业内素有“世界最好的尿素技术在中国,中国最好的尿素技术在五环”的美誉。
而中国五环与尿素技术研发的缘分,从1958年就开始了。60多年来,一代又一代五环人“咬定青山不放松”,深耕行业,不胜不休,走出一条自主研发、摆脱被“卡脖子”命运的创新之路。
坚守初心 逐步掌握核心技术
在中国五环档案馆,珍藏着一张1986年的奖状——国家表彰中国武汉化工工程公司(中国五环前身)为实现尿素机械设备
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国产化所做出的特殊贡献而颁发的荣誉证书。这是五环公司投身尿素机械设备国产化取得的重要成果,也是行业发展的重要里程碑。
尿素,为高浓度氮肥品种,是世界各国竞相发展的化学肥料。它作为农业健康发展不可或缺的要素,是守住14亿人“粮袋子”的成功利器,事关国计民生。
中国五环老专家回忆,20世纪50年代,我国还没有生产尿素的技术和设备,使用的肥料碳酸氢铵肥效不高,粮食产量不高,且一肥难求。1958年,响应国家号召,中国五环应运而生,从事氮肥设计,创造了尿素技术领域的多项“共和国第一”,为中国尿素技术从无到有、由弱到强做出了开创性贡献。
60多年前,我国尿素生产工艺技术和规模能力与国际先进水平相比差距很大。中国五环组建即成立了工艺科尿素组,专攻含氮量最高、运输和储存最安全的尿素,并分派两组技术人员赴外地学习。
1964年,中国五环承接泸州天然气化工厂尿素装置的设计任务,从荷兰大陆工程公司引进年产16万吨尿素装置,采用斯太米卡邦公司的水溶液全循环法尿素生产工艺,承担全部配套工程设计,建成我国第一家现代化尿素工厂。
技术和装备全靠进口,这是我国尿素发展初期的真实写照,也是中国五环力图突破的专业壁垒。
1965年,中国五环消化吸收、自主设计的石家庄化肥厂年产11万吨水溶液全循环法尿素装置顺利建成投产,成为国内首套国产化的现代化尿素装置。随后,在国内设计并建造了一批同等规模的中型尿素装置,极大促进了当时中国尿素技术的进步发展。
1974年,在与上海市化工局合作开发建设的上海吴径化工厂项目中,中国五环率先实现了860t/d CO2气提法国产化。
1978年,镇海炼油厂的项目中,中国五环成功掌握了高压设备国产化的核心技术,这让我国大型尿素技术和硬件全凭进口的局面得到很大缓解。当年的《中国化工报》头版头条以“我国已经完全可以依靠自己的力量设计制造具有国际先进水平的大型尿素装置”为题,进行了重点报道。
1985年,在三明化工厂年产11万吨尿素项目中,中国五环公完成了改进型CO2气提法国产化设计,解开了我国尿素技术引进专利和保密协议的约束,极大缓解了国内尿素技术落后及产能不足的压力。
60多年来,中国五环实现了从技术引进、消化吸收到自主创新的飞跃,引领了我国尿素行业发展,设计我国第一套全循环的尿素装置、建设第一套国产化尿素生产装置、第一次完成全国尿素装置通用设计、开发设计国产化第一套二氧化碳气提法尿素技术及装置……有力推动了我国粮食安全化肥生产“卡脖子”相关技术难题的解决。
如今,中国五环拥有世界领先水平的自主知识产权的“高效合成、低能耗尿素工艺技术”,一代代五环人手持经实验室与生产现场磨砺出的技术利剑,打破国外尿素技术垄断,开启追光之路,快速跻身于世界四大尿素专利商之列。
精益求精 打造世界顶级水平
在经济效益逐步提升的同时,装置的高能耗和高污染引起行业重视。要想夺取世界化工企业技术制高点,进一步降低装置消耗与污染是关键。
2009年,中国五环成功研发出“高效合成、低能耗尿素工艺技术”,达到国际先进水平。但酒香也怕巷子深,尿素装备投资大、设备均为高温、高压,使用创新工艺的投资风险大,国内没有一家企业愿意第一个“吃螃蟹”。
2010年7月,当得知四川美丰化工股份有限公司计划引进国外专利技术开展搬迁项目改造时,中国五环6次前往美丰公司,从技术可行性及新设备的设计、结构、流程等细节着手,详细讲解沟通,最终成功打消客户顾虑,顺利将五环尿素技术应用于搬迁改造项目中。
就在开展搬迁项目设计的过程中,四川美丰提出原有尿素装置需继续运行,“高效合成、低能耗尿素工艺技术”将应用于新装置中。这对五环的技术开发工作而言,无疑是个大好消息,但也带来极大挑战,因为新建装置设备需要全部重新设计。从调整方案到成功出料,一波三折。为保证项目保质保量如期开工,五环尿素组连续奋战,以最优方案满足了业主项目进度要求,最终项目按计划开车。
“说实话,面对全新装备和流程,我们没有十足把握,心里很忐忑。开车当天,我们早上6点就来到现场,反复核查各项装置的准备情况,下午5点,装置正式投料。但就在投料过程中,发现了一个疏漏点,且出料后压力控制不佳,装置被迫停车。大家连夜研讨调试,重新拟定开车方案。次日上午11点,装置再次开车,于下午5点成功出料。此时,“高效合成、低能耗尿素工艺技术”打通全流程,且蒸汽消耗远好于预期。”五环尿素小组高级工程师孙喜忆及当年,满是感慨。
“高效合成、低能耗尿素工艺技术”从研发到装置成功出料,中国五环整整花了7年时间。
2017年11月,“高效合成、低能耗尿素工艺技术”顺利通过了由中国石油与化学工业联合会组织的技术成果鉴定,被业内专家鉴定为具有国际先进水平的尿素工艺技术。目前,该技术已成功应用于18个大中型项目,运行效果非常理想,成功打破国际专利商对尿素先进技术的垄断,为国家和企业节省了大量投资成本,推动了国内尿素技术再次大幅提升。以年产100万吨装置为例,与引进同类的国外最先进技术相比,节省投资1亿多元;与现行的传统CO2汽提法尿素技术相比,投资相当,但吨尿素生产成本可降低60元,一年即可省下6000万元,经济效益相当可观。
厚积薄发 扬帆海外走向世界
1991年,巴基斯坦英格鲁化肥有限公司对日产2100吨尿素蒸发造粒装置进行国际招标。中国五环在全国化工设计行列中,第一批走出国门,在与英国等多个国外工程公司激烈竞争中一举夺魁,承担该项目详细工程设计、采购及施工安装、技术服务。该项目的成功建设,让五环在巴基斯坦化肥行业中留下了深刻印象。
1994年,亚洲开发银行贷款项目——黑龙江化工厂日产870吨尿素装置进行招标,五环又一次与意大利等多家强手竞争,最终以技术先进可靠、技术服务齐全等实力击败对手而一举中标。
2008年,中国五环总承包建设的越南金瓯化肥项目是当时国内工程公司独立承担海外最大的以天然气为原料生产合成氨、尿素的总承包项目,工艺流程复杂,系统庞大,技术集成度高,是交钥匙工程。中国五环出色地按期建成了具有国际先进水平的现代化工厂,赢得了越南高层领导在内的各方高度赞誉,为五环乃至中国工程公司走向国际化工工程市场打下了坚实基础。
中国五环凭借雄厚的技术实力、总承包工程优势,在国际尿素项目市场上一路高歌。2022年12月,签约赞比亚联合资本30万吨/年化肥项目,是东非地区首个现代化尿素项目,也是中国工程公司在非洲撒哈拉以南地区承接的首个EPC总承包化肥项目。该项目的建设,将极大缓解赞比亚的化肥紧缺问题,成为赞比亚工业和农业发展的新引擎。
探索不止 走好研发新长征路
“双碳”时代,中国五环再次吹响“冲锋号”,以加快打造“工业工程领域综合解决方案服务商、高端化学品和先进材料供应商”为战略目标,心无旁骛坚守化学工程事业,勇当原创技术“策源地”。
由中国五环自主研发、拥有完全自主知识产权的第三代“高效合成、低能耗尿素工艺技术”,已广泛应用于华鲁恒升等多套大型尿素生产装置,通过不断的技术升级,更加节能环保。该技术蒸汽消耗比行业平均水平低30%以上,具有能耗低、操作弹性高、投资低、建设周期短、副产蒸汽压力高、框架高度低等明显优势。
以一套100万吨/年的尿素装置为例,每年可减少碳排放近10万吨。该技术斩获2018年度氮肥、甲醇行业技术进步一等奖;2021年6月,成功入选工信部《石化化工行业鼓励推广应用的技术和产品目录(第一批)》;其核心专利“高效合成、低安装高度CO2气提法尿素生产工艺及高压管式全冷凝反应器”获湖北省第十一届专利奖金奖;2022年度国资委碳达峰、碳中和行动典型案例二等奖。
“回首过往,峥嵘岁月,中国五环为我国尿素产业发展所做出的贡献,只是一代代中国五环人在推动我国石油化学工业和民族工业前行道路上的一个缩影。展望未来,满怀壮志,我们定将永怀矢志报国的壮志豪情,积极践行国资央企责任,为我国化学工程行业和民族工业的发展作出更大的贡献!”中国五环党委书记、董事长俞新说。