塔裡木盆地建起會思考的“鋼鐵城堡”
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百米吊車在獨山子石化塔裡木120萬噸/年二期乙烯項目現場吊裝設備(4月29日攝)。石榴雲/新疆日報記者蔡增樂攝
工程名片
獨山子石化塔裡木120萬噸/年二期乙烯項目總投資256億元,是中國石油推進產業興疆、加快油氣資源轉化、推動煉化轉型升級、助力區域經濟社會發展的重點項目。項目於2024年5月正式開工建設,主要建設內容包括新建一套120萬噸/年乙烯、2×45萬噸/年全密度聚乙烯、45萬噸/年聚丙烯等11套主要生產裝置,預計今年下半年正式投產。
5月的南疆陽光熾熱滾燙。坐落於庫爾勒上庫高新技術產業開發區石油石化產業園的獨山子石化塔裡木120萬噸/年二期乙烯項目(以下簡稱“塔二期項目”),塔罐高聳、管廊蜿蜒,在陽光下閃爍著耀眼銀光。
乙烯是石油化工產業核心基礎原料,其產量常被視為衡量國家石油化工水平的重要標志。乙烯用途廣泛,在化工領域中,以乙烯為原料可合成纖維、橡膠、塑料等,再向下游延伸可生產出管材、塑料袋、輪胎等各類生產生活用品。塔二期項目對推動新疆“減油增化”,構建油氣生產加工產業集群,促進全產業鏈價值提升具有重要意義。
目前,該項目已進入收尾階段,回路調校已完成90%,連鎖測試完成75%,單機調試完成80%,6000余名工人駐守施工現場,正全力沖刺投產。
完成167台超限設備現場制造
5月9日16時,上庫高新區石油石化產業園,陽光灼灼。
焊工任寶征貓腰在一根低合金彎管下補焊。焊槍噴出奪目刺眼的火花,七八十攝氏度的高溫將他烤得滿臉通紅,工裝被汗水浸濕了一大片。
“這是石油化工行業的大國工程,焊接質量必須100%合格。”任寶征以參與項目建設為榮。
中國石油天然氣集團有限公司焊工技能專家、全國勞模創新工作室領銜人杜亮負責焊工的培訓和考試。“項目焊接工程量424萬英寸,總長度1390千米,焊接材料多達32種,高峰期3000余名焊工在場同步施工。”杜亮說。
塔二期項目位於天山腳下戈壁灘上,佔地面積4644畝,放眼望去,猶如一座巨型“鋼鐵城堡”。如此龐大的工程,不僅需要大量焊工,還需大量吊裝塔罐、鋼結構等。
“項目關鍵性起吊設備達350台以上,大型模塊吊裝達50多套。其中,最重設備乙烯裝置2號丙烯塔,淨重1500余噸,高度達130米,吊裝作業時用到國內頂尖的4000噸履帶吊車,在2台2000噸履帶吊車輔助下,才將塔罐立了起來。”塔二期項目工程管理部經理助理關小彪說。
塔二期項目地處偏遠,國內超高、超重等超限設備難以運輸抵達。因此,項目在工地附近建設了6座超限設備移動工廠,高效完成167台、3.85萬噸超限設備現場制造。其中,乙烯裝置14台大塔刷新國內大件設備預制制造用時最短、“13天5吊”等多項紀錄。
“工程採用工廠化預制、模塊化建設模式,現場像‘搭積木’一樣拼裝模塊。”關小彪說,塔二期項目實現了“沙戈荒”無依托區域施工組織與資源管理的創新突破。
據悉,塔二期項目建設高峰期,現場有1.6萬余名工人同步施工,如此龐大規模的“鋼鐵叢林”建筑群,不僅在新疆,即便在西北也罕見。
項目全生命周期數智化
1.6萬余名工人進場施工,如何破解施工管理難題?
塔二期項目工藝技術組智能化主管楊鬆柏介紹,項目通過智慧工地來管控人材物。“進工地前,先要進行安全培訓,培訓合格后才提交照片,將個人信息錄入門禁系統。”塔二期項目鉗工黃小亮說,每天要刷臉才能進工地,進入工地后要開好電子作業票才能領到工具施工。
為保障施工作業安全,工地大量布控移動攝像頭。“攝像頭有20余種算法,可自動識別不戴安全帽等違章行為。”楊鬆柏說。
以數字化賦能工程建設,塔二期項目同步建設數字孿生工廠。以焊接工程為例,應用4D焊接智能技術,累計上傳焊口數據60萬條、無損檢測數據15萬條,實現焊接質量終身可追溯。“焊工在現場作業時會領到一個二維碼,焊接完成后,工人要掃碼將焊接參數填報上傳至數據庫。”杜亮說。
圍繞“數智中國石油”目標,塔二期項目打造全專業數字化設計、全鏈條數字化採購、數字化交付的全生命周期智能化應用場景,深度應用人工智能、大數據、雲計算等。
如果說現場建起的是實體工廠,那麼數字化交付的就是電腦上能看得見的數字孿生工廠。數字孿生工廠記錄了所有設備管線材料屬性、施工人員信息、施工參數等,這些數據將為后期運行提供堅實支撐。
深入實施“人工智能+”,塔二期項目投入運行后,還將應用大模型、機器人等開創智慧生產新模式。2021年8月,中國石油獨山子石化分公司在上庫高新區建成投運60萬噸/年乙烷制乙烯項目,通過採集該項目機泵、壓縮機等設備的振動曲線數據,成功研發出大模型,將應用到塔二期項目,能預測相關設備安全運行時限,預判重點零部件可能發生的問題。
應用AI優化生產組織,塔二期項目將敏銳快捷跟蹤市場暢銷產品,AI系統能夠自主分析該牌號產品應優選哪些原料來生產,預測裂解爐最佳裂解溫度,幫助企業節能降耗。
塔二期項目智能化工廠覆蓋工藝設備安全、碳排放等8個業務領域40個子系統。
針對設備安全運行管理,現場將應用AI監測儀,精准識別設備氣體泄漏。通過分析氣雲成像、光譜等,精准識別泄漏位置和泄漏的氣體種類。
連通塔二期項目各單元的是管道長廊,其中5號管廊長達1公裡,塔二期項目將應用挂軌機器人監測廊道管線運行。每天,挂軌機器人在軌道上來回跑,監測管廊泄漏點和罐區壓力。而地上跑的機器狗,可任意被“召喚”到不同場景,監測裝卸作業、現場輔助抄表等。
設備國產化率超98%
塔二期項目主要建設內容包括新建一套120萬噸/年乙烯、兩套45萬噸/年全密度聚乙烯、45萬噸/年聚丙烯等11套主要生產裝置。
“響應國家高水平科技自立自強戰略,塔二期項目全力突破‘卡脖子’技術難題,11套主要生產裝置中,9套採用中國石油自主工藝技術,設備國產化率超98%。乙烯三機全電驅、擠壓造粒機組等重大裝備首次國產化,獲國家發展改革委制造業創新中心專項支持。”塔二期項目設計管理部設計主管佟義說。
深入貫徹綠色發展理念,塔二期項目投資38億元配套建設綠色低碳示范工程。該工程充分利用裂解爐裝置副產的氫氣建設化肥裝置,捕集乙烯裂解爐煙氣中的二氧化碳,部分用於加工尿素,剩余部分送往塔裡木油田驅動原油開採,實現裂解爐煙氣二氧化碳近零排放。“國內首創超低濃度二氧化碳捕集與化工利用自有技術,通過‘藍氫轉藍氨+二氧化碳轉尿素’低碳模式,構建起‘碳捕集+化工利用’一體化解決方案,使乙烯裝置碳排放強度降低42%,全廠年減碳21.12萬噸。”中國石油獨山子石化分公司塔二期項目生產六部二氧化碳捕集裝置負責人王錫連說。
進入5月,王錫連緊盯裝置調試,組織工人依次向大泵注水,檢查大泵運行情況,查看參數是否正常。“一般煤化工項目排放煙氣二氧化碳濃度超80%,燃煤電廠約15%,塔二期項目僅8%。要捕盡煙氣中的二氧化碳,如同在稀飯中撈米粒,難度非常大。”王錫連解釋道。
塔二期項目原料來自塔裡木油田輪南天然氣深度處理工程輸送的乙烷、輕烴等。“從化學分子式不難看出,要將乙烷變成乙烯,必須脫出氫氣。”塔二期項目生產一部副經理萬家川解釋,裂解爐將在超1100攝氏度高溫下,裂解出氫氣。
塔二期項目將生產乙烯副產出來的氫氣,與從空氣中提純的氮氣合成氨,然后氨又與煙氣中捕集來的二氧化碳合成尿素,既實現碳減排又“變廢為寶”。
乙烯是一種氣體,以乙烯為原料,塔二期項目還將就地生產橡塑產品,主要為高密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、稀土順丁橡膠等高端聚烯烴和高性能橡膠材料,將強勢帶動烯烴產業鏈大發展,項目建成后將進一步提升國內石化產品產業鏈供應鏈國產化率,對降低進口依賴、穩定國內市場供給具有重要意義。
中國石油獨山子石化分公司發源於克拉瑪依市獨山子區,20世紀90年代建成新疆首套14萬噸/年乙烯裝置,2009年建成千萬噸煉油百萬噸乙烯工程。塔二期項目建成后,公司乙烯產能超300萬噸/年,成為全國排名前列的大型乙烯生產基地之一。
記者感言
“鋼鐵城堡”的數字血脈
採訪塔二期項目,最讓人震撼的是一串數字:60萬條焊口數據、15萬條無損檢測記錄。
塔二期項目焊接工程量424萬英寸,總長度1390千米,每一條焊口都被打上“數字烙印”,實現質量終身可追溯。
這不僅是建造一座現代化工廠,更是為實體工廠打造專屬的“數字孿生兄弟”。未來,當實體裝置平穩運轉時,千裡之外的電腦屏幕上,一個一模一樣的虛擬工廠也在同步運行。
塔二期項目建設高峰期,1.6萬余名建設者同步施工。以往,如此龐大的施工隊伍,會讓組織管理面臨巨大挑戰。但在這裡,各類管理難題被拆解成數據流,在智慧工地系統裡有條不紊地運行。
項目投產后,AI大模型將依托機泵振動曲線,提前預判設備故障﹔挂軌機器人沿著管廊晝夜巡檢﹔巡檢機器狗靈活穿梭在廠區,輔助完成抄表等工作。戈壁灘上的這座“鋼鐵城堡”,不僅有著堅硬的骨架,更擁有智慧的“硅基大腦”。
這座“鋼鐵城堡”讓記者明白,大國工程的筋骨是鋼鐵,血脈卻是技術突圍與數字基因。(於江艷)
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