【智庫研報】突破“最后一公里”實現大甲醇裝備國產化

　　進入新世紀以來，順應裝置大型化、集成化、自動化發展趨勢和重大裝備自主化浪潮，我國重大化工裝備國產化捷報頻傳，百萬噸級合成氨、百萬噸乙烯、百萬噸級PTA、大型和特大型煤氣化爐、百萬噸級煤制油、大型和特大型加氫反應器等重大化工裝備，相繼實現國產化和自主化，為產業獨立自主安全提供了國之重器。在此過程中，我國重大裝備國產化也探索出了一整套的運作機制與成功經驗，比如示范項目引領、產學研用結合、風投機制介入等等，都是經過實踐檢驗很實用有效的做法。

　　但同為基礎化學工業的百萬噸級大甲醇，目前最為核心的甲醇合成反應器卻遲遲不能國產化，百萬噸級大甲醇反應器幾乎全部為國外進口，高端甲醇裝備被幾大國外巨頭所壟斷。突破大甲醇裝備國產化的“最后一公里”，合力實現百萬噸級甲醇重大裝備的國產化，已經是一個不容回避、迫在眉睫的問題。

　　大甲醇設備都姓“洋”

　　石油化工看乙烯，煤化工看甲醇，作為重要的基礎化工原材料，甲醇既可以作為綠色甲醇燃料，也能作為原料生產乙醇、醋酸、DMC、MTBE、DMF、烯烴、芳烴等眾多的化工產品，是構筑煤化工產業大廈最為重要的平臺型化工原料。中國是全球最大的甲醇生產國和消費國，截至2023年底，中國的甲醇總產能為1.06億噸?，其中采用新型先進煤氣化技術的單醇裝置產能為7583萬噸/年，占總產能的71.4%。2024年中國甲醇總產量為9184萬噸，約占全球總產量的60%。

　　當前隨著新能源的快速發展，既能充分消納風光綠電、又能促進碳減排的綠醇綠氨發展突飛猛進，各方關注和投資的熱情很高，百萬噸級大甲醇項目在全國各地落地開花。但據華東理工大學、杭州林達化工工程公司和湖南安淳公司等甲醇設備供應商反映，現在國內新建百萬噸級大甲醇項目所需的關鍵設備甲醇合成反應器，基本是英國戴維、德國魯奇、瑞士卡薩利幾家國外巨頭的產品，國產設備因為大甲醇項目業績缺乏，一直被排除在主力供應商名單之外。

　　我們梳理匯總了截至2024年底國內年產百萬噸以上大甲醇項目的清單，包括已投產項目和在建項目，分別列表如下：

年產100萬噸以上甲醇裝置清單(截至2024年底)

　　1. 已投產項目

　　2. 在建項目

　　從統計結果來看，國外英國戴維、德國魯奇和瑞士卡薩利三家巨頭在國內大甲醇項目中占有絕對的主導權，我國大型甲醇裝置技術主要依賴進口。從全球范圍來看，這幾家巨頭也是合成反應器領域的主流技術供應商，德國魯奇公司的全球市占率超60%，適用于單系列超大規模的合成反應裝置，比如國內神華寧煤400萬噸/年煤制油項目即采用了魯奇合成反應器。此外，英國戴維、瑞士卡薩利和丹麥托普索公司的合成反應技術裝備，也在國內甲醇和煤化工領域有廣泛的應用，不少國內企業甚至已經形成了使用偏好，已建和擬建項目中都在持續進口使用。

　　對此，國內相關設備制造企業無不表示憂慮，重大裝備國產化從來不單純是一個經濟問題，而主要是一個產業安全問題。國外巨頭普遍都有百年以上的技術積淀，甲醇生產企業出于技術先進性、可靠性和實踐性等多方面考慮，在代表行業最先進水平的百萬噸級大甲醇項目中選用國外巨頭的技術裝備，從經濟上來看本無可厚非。但如果從產業安全的視角來看，一個重要基礎產業完全押注在技術設備進口上，依賴洋設備，這就實在站不住腳。何況，國外技術設備價格顯著高于國內，且特殊情況下的售后技術服務難以保障，這已經在新冠疫情期間一些國內甲醇項目技術故障頻頻無法及時解決所明證。當前隨著國內百萬噸級大甲醇項目建設趨熱，如果任由大型高端設備被外資獨攬的局面持續下去，不僅國內設備制造業不能實現由大到強的轉變，甲醇產業的安全最終也將無從依托。

　　國內相關設備制造企業普遍希望，即便從安全備份的角度出發，國內甲醇行業也應兩條腿齊走路，國產化攻堅和推廣應用工作不可偏廢。政策部門和產業界共同努力，實現百萬噸級大甲醇裝備的國產化與自主化，才能為我國甲醇產業安全提供可靠保障，助力甲醇產業高質量發展與由大變強。

　　大甲醇國產化瓶頸待破

　　大甲醇項目偏好采用洋設備，是否就表明國產設備一無是處呢?其實不盡然，與國內甲醇行業已經有半個多世紀的持續發展一樣，國產甲醇設備研制也已有相當的積淀和基礎，相繼突破了60萬噸/年以下各系列合成反應器的研制，也已經在大量的中小甲醇項目中得到應用實踐，顯示出比進口技術設備更優越的性價比。

　　華東理工大學一直致力于甲醇合成反應過程、反應動力學、大型反應器工程研究與開發，先后承擔了一系列國家“八五”“九五”“十一五”攻關項目和國家科技支撐計劃課題。華東理工大學甲醇合成反應器技術已廣泛應用于甲醇工業生產中，已在新疆廣匯、新疆天業等全國60多家企業應用，設計甲醇總產量達2000萬噸/年。其甲醇合成反應器可實現單系列大型化，單塔能力60萬噸/年，雙塔并聯實現每年百萬噸及以上規模。在單系列百萬噸級大甲醇技術設備的研制上，華東理工大學也已有技術儲備，但其穩定性仍需驗證。

　　杭州林達化工工程公司在甲醇反應工程領域已有近40年的持續創新積累，并分別于1997年獲得國家科技進步獎三等獎，2004年獲得國家技術發明獎二等獎，是迄今為止我國合成反應器技術領域獲得的最高級別國家大獎。其研制的甲醇反應器歷經多次迭代，其2013年研制成功的第五代大型高效控溫型繞管式反應器，已在甲醇、二甲醚、合成氨CO等溫變換、乙醇、H2S等溫催化氧化制硫磺、中低溫換熱甲烷化、MTBE等多個領域得到工業化應用。其甲醇合成反應器同樣應用業績眾多，單塔能力涵蓋10萬-60萬噸。比如，其第五代高效控溫型繞管式反應器已在浙江石化45萬噸/年甲醇裝置穩定運行超過4年，經中國石油和化工聯合會組織專家鑒定，技術水平國際先進，并建議盡快推進大型化應用。當前，林達化工正在研制第六代甲醇反應器技術，并跟百萬噸級大甲醇合成反應器的國產化工作緊密結合起來，助力我國甲醇產業向高效、低碳、智能的方向跨越升級。

　　在百萬噸級大甲醇技術研發上，林達化工已獲得多項國內和國際發明專利，比如已被國際授權的專利技術(專利號EP3199231B)，其中實施例中就含有與德國魯奇、英國戴維甲醇合成塔設備的技術指標對比，林達化工目前已經可以提供與英國戴維180萬噸/年大甲醇同樣氣量工況下的工程設計方案，實現均溫高效、安全可靠、節能降耗且低投資。在國內，林達化工注重縱向的聯合研發，其與中石化寧波工程公司十年前就簽訂180萬噸/年大型繞管甲醇合成反應器技術開發推廣合作協議，雙方共同開發工藝軟件包。上述浙江石化大煉油裝置配套建設甲醇項目，即是采用雙方合作研發技術成果。

　　此外，中國化學華陸工程公司聯合高校研發了等溫甲醇反應器技術，并已在寧夏鯤鵬60萬噸/年聯產甲醇項目中應用投產，在大甲醇設備國產化工作上邁出了堅實步伐。

　　結合進入新世紀以來國產甲醇設備的實際應用業績表現來看，以60萬噸/年規模為分界線，國產甲醇合成反應器在60萬噸/年規模以下項目中擁有無可爭議的競爭力，不僅投資比國外設備低20%以上，而且安全穩定性、能效和環保、使用壽命等指標，毫不遜色于洋設備，已被國內外業主單位廣泛認可和采納。但在60萬噸/年以上的百萬噸級大甲醇合成反應器中，國產設備卻一直難有大的突破，而且隨著多年來國內大甲醇項目采用洋設備的消費習慣形成，市場格局的堅冰有可能愈加難以破除，“人內心的成見和執念是一座大山”，此情此景應該引起我們所有人的警覺。

　　大型甲醇合成反應器國產化工作之所以步履維艱，在于尚存在技術、市場和產業鏈等多方面的瓶頸。一方面是核心技術尚存短板。在反應器設計能力上，國產大型反應器(直徑4米以上)的流場模擬、溫度控制精度不足，易出現“熱點”問題；高壓(8M-10MPa)材料焊接工藝不成熟，依賴進口特種鋼材(如SA-387 Gr11)。在系統集成經驗上，國產甲醇設備自動化控制、能量回收等配套技術還缺乏成熟的案例。在催化劑性能上，國產催化劑壽命(2～3年)低于國際水平(3～5年)，活性組分流失快，耐高溫性能較弱，而國外先進技術提供從反應器到催化劑的打包式集成解決方案，對項目業主而言十分省時省心。

　　另一方面是市場與應用障礙。國產合成反應器僅在百萬噸以下中小型甲醇項目中應用，大型化裝置尚無長期運行數據，缺乏從中型到大型的規模化驗證。也正因如此，用戶單位對國產大甲醇設備的信任度低，多數甲醇企業認為采用國產設備風險高，國內技術供應商抗風險能力弱，從而更傾向采購國際上成熟的先進技術設備。

　　有一家國內知名的甲醇設備制造企業，最近在跟四川某大型民營企業洽談合作時，為表達誠意也是對自己的技術抱有信心，該甲醇設備企業提出可先提供一臺百萬噸大甲醇反應器，供新建甲醇項目試用，等投產達標考核合格后再付款。但即便如此，該大型民營企業還是婉拒了，理由是一臺設備幾千萬元，他們不缺那點錢，采用沒有業績的設備，風險是不值得去冒的。這充分顯露了當前國產甲醇設備在高端市場的尷尬。

　　還有一方面是產業鏈協同不足的問題。當前，國內甲醇相關設計院、設備制造商、科研機構等合作松散，未形成“技術研發—工程化—商業化”的閉環，這從上述國產反應器和催化劑存在的“兩張皮”現象就可見一斑。而從項目建設的發展趨勢來看，甲醇項目業主越來越傾向于產線單元的“交鑰匙”、一體化解決方案，這倒逼國內技術提供商和生產性服務業加快深度融合。

　　合力攻堅“最后一公里”

　　百萬噸級大甲醇代表著當前甲醇行業的制高點，也是產業競技舞臺的最中央，國產技術設備必須拿下參賽資格，這不是一個經濟問題，而是一個講政治、顧大局的基本立場。眼下大甲醇國產化這一關之所以蹚不過去，根源說一千道一萬，歸根結底還是“先有雞還是先有蛋”的博弈問題，如果以實現國產化這個結果為導向，形成多方合力，政策給予足夠的重視和必要的支持推動，項目業主愿意給試用機會，技術設備研制單位再有足夠的精益求精，這個現存的死結是完全可以破解的，最終也一定可以取得兩全其美、各美其美、美美與共，實現多方共贏的理想結果。

　　從政策與資金支持來看，針對重大裝備國產化中首臺套研制和應用高風險的問題，參照以往經驗可以設立專項扶持基金，比如設立“大型化工裝備國產化基金”，定向支持包括百萬噸級大甲醇合成反應器在內的大型反應器研發與示范項目。此外，必須給予一定的稅收優惠，對采用國產設備的項目減免增值稅或給予設備采購補貼。

　　針對首臺套重大裝備的市場推廣問題，建議在全行業建設若干國產化示范工程，優化區域布局，以點帶面形成示范效應，比如在西北煤化工基地(如寧東、榆林)建設2-3套200萬噸級全流程國產化裝置，參照以往的“乙烯三機”等國產化示范工程運作機制給予相應的獎補政策。與此同時，在政府主導項目中強制規定國產化比例，要求國產設備占比不得低于30%，從根本上優化國產設備生存發展的環境與土壤。

　　從甲醇生產企業對國產設備的采用來看，只有使用過了，才可能有使用業績，這是一個很淺顯的道理，國產化工作總得有生產企業愿意站出來第一個吃螃蟹。

　　為破解生產企業不愿用、不敢用的問題，除了上述政策部門牽頭設立若干大型甲醇國產化示范工程、給予獎補支持外，還可以探索聯合保險公司推出“國產設備質量險”，降低用戶使用首臺套國產設備的風險顧慮。總之，除了號召國內甲醇生產企業從大局和長遠出發，提高格局站位，給予國內優秀的甲醇技術設備研發制造單位等參與市場競爭的入門機會，更重要的還是要從利益和風險兩方面做好設計，提高生產企業參與大甲醇裝備國產化的積極性，同時最大化助力消除其使用首臺套國產設備的風險顧慮。

　　據測算，以一套120萬噸/年大甲醇裝置為例，其甲醇合成反應器如果采用國產設備，論風險敞口其實也就是1個億以內的事。“我們國家搞國產化還是很有經驗的，百萬噸級‘乙烯三機’都已經成功國產化，應用的效果也蠻好。相對來說，大甲醇裝備的系統性和復雜性都沒有‘乙烯三機’那么高，真不是什么啃不動的硬骨頭，國產化風險可控、但事關重大，這一關總得有人去試、有人去闖關。”

　　從國產設備研制環節來說，需要做的工作還有很多。一方面，技術攻堅還有待加強，包括突破一批關鍵材料、進一步優化反應器設計等。設備企業需要聯合鋼鐵企業開發耐高溫高壓合金鋼(如改良型Cr-Mo鋼)，聯合設計和工程單位研發高穩定性銅基催化劑(提升抗毒化能力)。另一方面要引入AI模擬技術優化反應器流場分布，減少局部過熱風險；開發模塊化反應器制造工藝，降低大型設備加工難度等。

　　從產學研協同機制構建的角度來說，需要國產化相關方面協同發力，比如探索成立聯合創新體，由中國科學院、中國化學工程公司等牽頭，聯合設計院(如天辰、華陸)、反應器技術供應商(如杭州林達、華東理工)和制造企業(如陽煤化機、蘭石重裝)，形成強強聯合的一條龍創新聯合體，為國產化工作提供最廣泛的群眾基礎。再比如建立共享數據庫，積累國產反應器運行數據，為技術迭代提供支撐。

　　總之，我國甲醇設備研制歷史悠久、基礎扎實，當前處在由中小型向大型化跨越的關鍵階段，國產大型甲醇合成反應器也已從“實驗室突破”邁向“工程化試點”，大甲醇裝備國產化還差最后的臨門一腳。破解這“最后一公里”的難題，需要通過技術攻堅、政策引導、市場培育三管齊下，風險共擔、利益共享，以示范項目帶動、以點帶面推廣，力爭在2025—2030年實現百萬噸級大甲醇設備國產化率從不足10%提升至50%以上，真正打破國際巨頭的壟斷局面。

　　拿著放大鏡找問題，找到的都是問題；拿著顯微鏡找答案，找到的都是答案。國產甲醇設備在百萬噸級規模以上存在的短板與不足我們必須正視，但大甲醇設備國產化工作也不能因此而拖延遲滯。希望政產學研用各個環節對這一問題引起足夠重視，并在廣泛共識下協同努力、合力攻堅。相信大甲醇設備國產化一定可以突破過關，我們樂見其成，并希望其成為中國向世界甲醇產業強國跨越過程中最為濃墨重彩的一筆。

　　(智庫研報由《中國化工報》社有限公司產業發展研究中心原創出品，由劉全昌執筆撰寫，樓壽林、樓韌、劉曉明等為報告撰寫提供了素材支持與寶貴建議。報告版權歸《中國化工報》社有限公司所有，未經許可和授權不得擅自以商業目的轉載使用，否則本公司將依法追究法律責任。)