石化工業的發展曆程
▓石油化工在中國的崛起
(一九五六——一九六三年)
石油化工是本世紀五十年代發展起來的一門新興工業,它以石油和天然氣作原料,生產有機化工原料、合成樹脂和塑料、合成橡膠、合成纖維、合成氨和其他化工產品。由於它既是生產“生產資料”的重工業,又是生產“生活資料”的輕工業,因此,它對工農業生產、國防工業建設,對提高和豐富人民的日常生活,對整個國民經濟的發展,有著重要作用。所以當這門工業問世之後,即引起各個國家,特別是一些發達國家的重視。近三十年來,石油化工的工藝技術日臻完善,產品產量日益增長,產品品種日益增加,應用範圍日益擴大,在國民經濟中占有重要地位。
一、發展石油化工的客觀要求
中國的石油化工於五十年代末六十年代初起步,與世界先進國家相比不算太晚,但進展緩慢。主要原因是舊中國對石油資源沒有很好地進行勘探和開采,限製了煉油工業的發展;而煉油工業的落後,又使中國的石油化工缺乏發展的客觀物質條件。
一九四九年新中國成立後,為了迅速改變舊中國遺留下來的一窮二白的落後麵貌,從一九五三年起,開始了第一個五年計劃的建設。在化學工業方麵,中共中央從中國人口多、耕地少,解決幾億人民吃飯穿衣這個頭等大事出發,著重指出:化學工業是促進農業和其他工業發展的主要因素,應在積極發展化肥工業的基礎上適當發展酸、堿、橡膠、染料等工業。五年間,化學工業以平均每年遞增31.2%的速度向前邁進,主要產品產量成倍增長,少則1倍、2倍,多則3倍乃至10倍;產品品種從一九五二年的460多種,增加到一九五七年的1400多種。但是,由於中國化學工業原有基礎薄弱,而第一個五年計劃化學工業的主要任務是發展化學肥料,所以,第一個五年計劃實施後,在有機合成化學工業方麵基本上仍是空白點。化學工業本身所需要的有機合成化學原料,也大部分得不到解決,所以化學工業仍處於落後狀態,化工產品遠遠不能滿足工業、農業、國防工業、輕紡工業和人民生活的需要,許多化工產品還要依靠進口。據統計,一九五六年化工原料及製品進口額占各類進口物資的首位,一九五二年至一九五六年五年間進口總值合人民幣23.8億元,占全國對外貿易進口總額的10.2%,約等於化學工業部第一個五年計劃投資的兩倍。中國化學工業同世界工業發達國家相比,差距很大,幾種主要產品的生產水平,在世界總產量中所占比重甚小。一九五六年,全世界化學肥料產量為2046.4萬噸,日本產量為107.4萬噸,中國產量僅為11.1萬噸;一九五五年日本每畝播種麵積平均使用化肥50市斤,中國隻有0.15市斤。一九五五年全世界生產塑料大約400萬噸,其中日本生產10.1萬噸,中國隻生產了0.8萬噸。一九五五年全世界合成纖維產量為26.8萬噸,其中日本產量為1.6萬噸,而中國則完全不能生產。
從國民經濟發展的客觀需要以及五十年代國外利用石油氣體作原料發展石油化工的成功經驗看,中國化學工業必須加快發展速度,在原有的原料路線和產品結構的基礎上,進一步開發新品種,采用新原料(石油和天然氣),開拓石油化學新興工業。
一九五六年,中共第八次全國代表大會正式提出了要發展有機合成化學工業的指示。按照中央這個指示的精神,從一九五六年開始,上海、北京、沈陽等地根據國家製定的十二年科技發展規劃,相繼開展了石油化工的科學研究工作。一九五七年,化學工業部在擬訂化學工業第二個五年計劃發展綱要中提出,第二個五年計劃期間建立有機合成化學工業的初步基礎。在有機合成化學工業各部門中,首先要建立原料基礎,主要發展塑料工業,對需要量大的酚醛、聚氯乙烯等塑料,在數量上要有較大發展;要求在第二個五年計劃末期,主要產品大部分國內能夠生產,基本上消滅有機合成化學工業領域的空白點。在綱要中還具體提出,配合石油工業,在蘭州、撫順建立以石油氣為原料的有機合成工廠,生產合成酒精,減少糧食的消耗量,增產苯酚供作合成纖維原料;繼續建設完成蘭州合成橡膠廠第一期年產1.5萬噸合成橡膠工程;上海市利用上海煉油廠的石油加工氣,生產聚苯乙烯等塑料原料。這個發展綱要,為發展石油化工描繪出了新的藍圖,得到了國家批準。
五十年代末六十年代初,中國的石油開采量和煉油工業已有了一定的發展。一九五七年,全國原油產量達到146萬噸,比一九四九年的12萬噸增長11.2倍;天然氣開采量達到7000萬立方米,為一九四九年700萬立方米的10倍。第二個五年計劃末期的一九六二年,原油產量達到575萬噸,比一九五七年增長近3倍;天然氣開采量達到12.1億立方米,比一九五七年增長16倍。一九六○年大慶油田開發後,原油和天然氣的產量有了明顯的增長,為發展石油化工準備了物質條件。
二、石油化工的起步
六十年代初,隨著原油、天然氣開采量的迅速增長和煉油能力的逐年增加,使煉油過程中伴隨產生的石油加工氣越來越多,為石油化工的發展提供了原料。最早的石油化工就是以煉廠氣為原料,通過裂解、分離技術,生產乙烯、丙烯、丁二烯以及各種中間體;並以此為原料,生產三大合成材料(合成橡膠、合成樹脂、合成纖維)和其他石油化工產品。
(一)第一套利用煉廠氣生產乙烯和石油化工產品的裝置建成投產。
第一個五年計劃期間,中央考慮到化學工業的合理布局以及當時探明的石油資源分布在西北這個條件,決定將蘇聯援助建設的156項工程中的一座化肥廠和一座合成橡膠廠建在蘭州地區。一九五三年冬天,國家計劃委員會主任李富春偕同中央有關部、局領導和蘇聯專家去蘭州選擇廠址,確定以上兩個廠建在蘭州市西固城。
一九五六年,這兩個廠同時破土動工。一九五七年,根據中央關於化學工業要綜合利用資源,改變單一品種,向綜合化工生產基地發展的指示,決定將兩廠合並,成立蘭州化工廠。
蘭州化肥廠原設計以褐煤為原料,采用常壓沸騰床造氣、低壓變換、加壓水洗、高壓合成的技術路線,年產合成氨5萬噸、濃硝酸12萬噸、硝酸銨8萬噸、甲醇1萬噸和烏洛托品(六亞甲基四胺)0.3萬噸。工廠於一九五九年三月建成投產,比國家計劃進度提前一年半時間,生產出國家急需的化肥和甲醇產品。就在當年,工廠通過技術革新和技術改造,使合成氨的產量翻了一番。
蘭州合成橡膠廠原設計第一期工程以糧食酒精為原料,生產丁二烯和乙烯,年產丁苯橡膠1.35萬噸,丁腈橡膠0.15萬噸和聚苯乙烯塑料0.1萬噸。建廠職工克服了難度大、技術複雜、質量要求高等困難,按生產係統分五路對丁二烯、苯乙烯、丁苯橡膠、公用工程等進行三次大會戰,於一九五九年底建成。翌年三月,糧食酒精法製丁二烯車間投料試車,五月,聚合係統一次試車成功,生產出中國第一批質量合格的丁苯橡膠。
由於生產裝置日漸增加,生產規模日益擴大,為了促進蘭州化學工業的發展,一九六○年十月,中央決定在蘭州化工廠的基礎上擴大編製,成立蘭州化學工業公司(簡稱蘭化公司)。由於三年自然災害和蘇聯停止援助的影響,使中國國民經濟和人民生活處於雙重困難的局麵。在糧食酒精和煤炭供應短缺甚至中斷的情況下,蘭州化學工業公司各廠處於半停產或停產狀態。原由蘇聯設計以煉廠氣為原料年產5000噸乙烯裝置,由於蘇聯撤走專家,帶走圖紙,給蘭州合成橡膠廠第二期工程的裂解分離裝置建設造成很大困難。在資料不全、經驗不足的情況下,工程技術人員千方百計想辦法,查閱國外技術資料,進行試驗研究,終於在一九六一年底完成裝置建設,一九六二年元旦試車投產,利用蘭州煉油廠的煉廠氣作原料生產出國內第一批合格的乙烯。一九六二年五月和八月,聚苯乙烯裝置和丁腈橡膠裝置也分別建成投產,生產出第一批本體法聚苯乙烯和國防上需要的丁腈橡膠,由此揭開了中國石油化工生產的帷幕。
由於補充了石油原料,蘭州化學工業公司的生產有了大幅度的增長。一九六二年,全公司工業生產總值比一九六一年增長4.75倍,一九六三年又比一九六二年翻了一番。
(二)在吸收國外技術的基礎上,自行設計建設乙烯裝置。
在化學工業部編製的第二個五年計劃綱要中,明確提出了利用上海煉油廠的煉廠氣為生產聚苯乙烯塑料的原料。為了實現這個計劃綱要,一九五七年在上海成立了高橋化工廠籌備處,決定將化工廠建在上海煉油廠附近,按每年煉製原油50萬噸排出的2.7萬噸煉廠氣的綜合利用方案,提出設計任務書。設計方案經國家批準後,於一九五九年開始對石油氣裂解、分離裝置和乙烯利用生產裝置進行設計,後來正遇上三年困難時期,原基本建設計劃被迫推遲。
為了提前生產國家急需的聚苯乙烯塑料,高橋化工廠改變建設方案,決定先建設年產500噸聚苯乙烯的中試車間,用糧食酒精作原料生產乙烯,經過苯烴比、乙苯脫氫製成苯乙烯,采用懸浮法工藝生產聚苯乙烯塑料。這套裝置於一九六○年竣工投產,不僅為國家提供了迫切需要的聚苯乙烯塑料,減少了進口耗費的外彙,也使高橋化工廠盡早從基建單位轉變為生產單位,並通過生產培養了一支有機化工工程技術人員和生產操作工人隊伍。
在聚苯乙烯試生產的同時,石油化工的籌建工作仍在積極緊張地進行。一九六一年,因為西方資本主義國家的封鎖和蘇聯中斷援助,石油氣裂解、分離裝置所需的關鍵設備和特殊材料,不能再從國外進口,必須完全立足國內。根據當時上海煉油廠確實可能提供的煉廠氣數量以及機械、冶金工業部門可能提供的機械設備和合金鋼材,經過綜合平衡,隻能將原定每年利用2.7萬噸石油氣的規模縮小到四分之一,即按每年供應6750噸煉廠氣為基礎,作為設計依據,年產乙烯1600噸。經過一年的基本建設,規模為6750噸的煉廠氣裂解、分離裝置於一九六二年底建設完成。一九六三年底,對這套裝置進行了試車;一九六四年試車成功,並將分離所得到的乙烯、丙烯,作為苯烴化原料,生產出了聚苯乙烯、苯酚、丙酮等產品。從而改變了高橋化工廠的原料結構,從以糧食酒精作原料轉變為以石油作原料生產乙烯。
此外,在國內石油資源尚未探明之前,第一個五年計劃期間,在吉林、蘭州、太原、錦西、上海等地,以煤、農副產品為原料,建設了一批有機化工原料生產裝置,如苯酚、甲醇、甲醛、乙醛、醋酸、磷苯二甲酸酐、酒精、氯乙烯、聚氯乙烯、合成橡膠等,其中不少品種達到萬噸級以上規模。這些生產裝置為有機合成工業後來轉向以石油、天然氣為原料,在掌握技術和操作、管理經驗方麵,起了接力作用。
▓石油化工的發展
(一九六四——一九七二年)
一九六二年初,正當中國建成第一套利用煉廠氣為原料的裂解、分離乙烯裝置並投入生產的時候,國外石油化工已迅速發展。裂解技術不斷改進,烯烴收率不斷提高,從裂解產物分離和加工為有機化工原料的技術,也相繼突破並實現工業化。裂解裝置的規模向大型化發展,代表石油化工發展水平的乙烯產量飛速增長。一九六○年,美國乙烯產量達到247.2萬噸,英國30萬噸,聯邦德國22.8萬噸,蘇聯18.1萬噸,日本7.8萬噸。而中國到一九六二年才有乙烯生產能力5000噸,還因煉廠氣供應不足、氣體組成多變,使裝置無法持續、穩定生產。因此要想多生產乙烯,發展三大合成材料和石油化工產品,必須改變生產原料,用餾分油代替煉廠氣,才有可能使乙烯生產趨於正常。
一、第一個石油化工基地的形成
為了解決乙烯裝置的原料問題,蘭州化學工業公司作了多方調查和試驗研究。最初決定用輕油代替煉廠氣,並且對裝置進行技術改造,將油吸收改為深冷分離,以及增添必需的設備,使乙烯年生產能力從5000噸擴大到2.2萬噸。但是,由於輕油供應不足,裝置不能持續運轉,生產能力仍然得不到發揮。此時,大慶油田雖然開發成功,原油實現自給,但是大慶原油的輕油含量比較低,而且國內交通運輸需要大量輕柴油,所以當時走輕油裂解的道路也不現實。因此,要發展石油化工,多生產乙烯,就麵臨著選擇重油作裂解原料的技術問題。
(一)引進砂子爐裂解重油製烯烴技術和成套設備。
一九六二年下半年,去西歐的考察人員回國後反映,聯邦德國的魯奇公司開發了砂子爐裂解原油製烯烴技術,並建成了工業化裝置。他們建議引進此項技術和與之配套的其他5套石油化工裝置,發展石油化工生產。國務院批準了這個建議,並決定把它建在上海;後考慮接近玉門油田和蘭州煉油廠對原料供應較有保證,故從上海遷往蘭州,建在蘭州化學工業公司。
經過兩年籌備,砂子爐裝置於一九六六年開始施工。廣大職工群策群力,排除“文化大革命”幹擾,用了兩年時間,於一九六八年底建成,一九六九年開始試運。這套砂子爐裂解裝置,采用砂子沸騰床裂解技術和深冷分離工藝,以原油閃蒸的餾分油為原料,年產乙烯3.6萬噸。
但是這套砂子爐裂解裝置,技術上還沒有完全過關。盡管蘭州化學工業公司在這套裝置上增設了原油閃蒸設備,將原料改為原油閃蒸餾分油,但由於原裂解裝置無論在工藝上、還是在設備上都存在不少缺陷,特別是對重油裂解時可能出現的技術問題,原設計未加考慮,因此,給試車和實現正常運轉帶來了許多困難。
麵對這種情況,蘭化公司的科學技術人員和職工,勇於實踐、敢於創新,從一九六九年底開始,組織了4次投油試車。經認真總結經驗、分析原因後發現,主要問題出在油洗冷凝回收係統,特別是含砂重油洗滌塔結焦,堵塞嚴重。於是全廠組織技術攻關,總結出“滿負荷、短接觸、上下回流、吐故納新”的技術措施。即在裂解反應係統高負荷進料,縮短反應停留時間,在冷凝回收係統用輕油調合中油,中油調合重油,重油連續不斷地排出裝置,從而減少循環洗滌油的循環次數,以改善循環洗滌油的質量。此外還改進了油汽噴槍,改革了裂解工藝,強化了閃蒸裝置的生產等大小300多項革新項目。這套裝置終於在一九七○年初試車成功,投油運轉,在國內首次實現了重質油裂解製烯烴的工業化生產。
(二)引進5套石油化工、化纖裝置。
一九六四年,國務院根據蘭州化學工業公司發展石油化工的有利條件及其生產發展的需要,在砂子爐裝置建設的同時,決定從英國引進的5套石油化工、化纖裝置也建在蘭州化學工業公司,以便配套成龍,加速石油化工的發展。這5套石油化工、化纖裝置是:采用釜式聚合法技術,年產低密度聚乙烯3.45萬噸規模的高壓聚乙烯裝置;采用溶液聚合技術,年產聚丙烯5000噸規模的聚丙烯裝置;年生產能力為3300噸的聚丙烯纖維(丙綸)裝置;采用固定床氨氧化技術,年產丙烯腈1萬噸規模的丙烯腈裝置;采用硫氰化鈉一步法技術,年產腈綸8000噸規模的丙烯腈纖維(腈綸)裝置。以上5套裝置於一九六六年開始全麵建設,一九六八年全部建成投產。
從此開始,蘭州化學工業公司按照石油化工的流程安排生產,促進了生產大發展。一九七二年乙烯產量為3.66萬噸,比一九六九年增長319.2%;合成樹脂和塑料、合成橡膠、腈綸比一九六九年分別增長193.1%、10.9%、1377.8%。此外,合成氨產量也比一九六九年增長73.5%。
至此,蘭州化學工業公司以綜合利用原油為特點,生產合成材料、化學肥料和有機化工產品的石油化工基地已經全麵形成。