致敬國家工程師之七:我們設計中國第一臺百萬噸級乙烯壓縮機

重大裝備製造，事關國家命脈、國家安全。在這個領域付出的人們，當得起「國家工程師」之名。他們專注的，是代表國家核心製造能力的大國重器；他們的事業，撐起國民經濟的脊梁。在中華人民共和國成立65周年之際，新華網與《瞭望東方周刊》聯合推出大型報導《致敬！國家工程師》。觀察者網已刊載六篇報導：《我們解放90萬井下採煤工》、《我們掌握一流衝壓技術》、《我們製造中國商用機》、《我們鑄造8萬噸「大壓機」》、《我們擎起「國家臂膀」》、《我們創造了「高鐵大腦」》。本期，我們將向讀者介紹「中國百萬噸乙烯壓縮機設計第一人」姜妍。

作為全球第一服裝大國，中國人在很多年裡都無法用自己製造的機器生產合成纖維。因為在合成纖維技術中的關鍵設備乙烯壓縮機一直是中國裝備製造領域的短板。2006年，瀋陽鼓風機集團股份有限公司設計成功了中國第一臺乙烯壓縮機，成為乙烯裝備製造業的一個轉折點。而它的設計者正是姜妍。2011年，姜妍所在的團隊研製成功百萬噸級乙烯壓縮機，徹底改變了依賴外國的局面。

沈鼓集團透平設計院三室主任、「中國百萬噸乙烯壓縮機設計第一人」姜妍。（姜冰 攝）

以下為原文：

作為全球第一服裝大國，中國人在很多年裡都無法用自己製造的機器生產合成纖維。譬如滌綸、腈綸、錦綸，現代服裝業以它們為原料，才能製成大衣、運動服、襯衫、T恤……

合成纖維來自原油到乙烯的轉變：前者被投入到氣壓縮機，被分解為多種氣體——這個過程被稱為「裂解」。

其中一種氣體丙烯，進入丙烯壓縮機、在零下40攝氏度的環境下再分離，其結果進入可以提供零下102攝氏度低溫環境的乙烯壓縮機。

這一系列過程最終得到的乙烯，有對稱結構的兩個碳原子和4個氫原子，這使它可以用於「粘連」其他原子，結果用來製造合成纖維、合成橡膠、合成塑料等產品。

因為用途廣泛，乙烯產品在全部石化產品中的比例超過75%。

但是，在這一系列化學反應中作為關鍵設備的乙烯壓縮機，卻一直是中國裝備製造領域的短板——2006年之前，中國甚至無法製造自己的乙烯壓縮機。

乙烯壓縮機與裂解氣壓縮機、丙烯壓縮機，組成乙烯「三機」機組。

2006年，中國決定用超過600億元人民幣建設3個百萬噸乙烯項目。這也是中國引以為豪的石化工業自1978年以來最大規模的投資。

誰能為中國解決百萬噸級別的乙烯壓縮機？答案是，41歲的女工程師姜妍。

 

 

這句話改變了我一輩子

言語溫柔、神態沉靜，「中國百萬噸乙烯壓縮機設計第一人」姜妍，已在瀋陽鼓風機集團股份有限公司（以下簡稱「沈鼓集團」）工作了17年。

這家企業的前身是一家1934年日據東北時期創立的企業，主要製造礦山、建築機械以及軍需鋼製產品。1952年，國家用170萬元、相當於今天百億元資金的力量對企業進行了改造。各類壓縮機是它享譽全國的「拳頭產品」。

而當1997年姜妍從瀋陽化工學院畢業進廠時，國企改革正在衝擊著這家數年來持續下滑的企業。雖然沈鼓集團是涉及國家安全的重點企業，沒有大規模改制，但經營困難還是帶來工人離崗以及勉強維持的工資。

姜妍向我們回憶說，當時每月工資380元也曾不能按時發放，對於她這樣的年輕工程師來說，最大的挑戰是外面的誘惑。與她一同入廠的37名同學，至今留下的只有10個。

化工機械專業畢業生薑妍是和男友一起進入沈鼓集團的。因專業關係，兩人並沒有被分配到重要的壓縮機生產部門，而是輔機——為壓縮機做配套的容器、油站等。

姜妍對於那時的印象之一，就是瀋陽街頭迴響著的《從頭再來》。他們兩人一個是撫順人、一個是錦州人，一旦下崗就「不可收拾」。思慮再三，兩個年輕人決定留下。

2003年，沈鼓集團轉制。此前它承擔的「九五」國家重點科技攻關項目大型乙烯裂解氣壓縮機、丙烯壓縮機研發成功，並用於大慶乙烯裝置擴建。至此，中國只剩下「三機」中的乙烯壓縮機還未攻克。

此間姜妍曾被借調到主機部門工作一年，後來因為休產假，又回到了輔機部分。某日，主機室主任對她說：「你幹活的能力和勁頭，幹壓縮機沒有問題，我非常了解你。」

「這句話改變了我一輩子。」姜妍說，自己還在做輔機的時候，看到高級技術人員製造的壓縮機項目，內心曾十分感慨，覺得自己永遠都不可能做到。

現在她已經參與了幾百臺壓縮機的設計工作。

中國第一套乙烯裝置於1962年在蘭州石化誕生，年產能5000噸，僅為同期美國乙烯產能的四百分之一，而且全部乙烯裝備都需要進口。11年後，燕山石化標誌性的第一套30萬噸乙烯裝置，連螺絲釘都是進口的。

從1973年起，中國在乙烯裝備製造方面連續遭遇重大挫折。先是原國家計委決定建造11萬噸乙烯裝置，結果關鍵部件要麼不能按時完成，要麼存在質量問題。

1976年，原一機部、燃料化工部等決心建造30萬噸乙烯裝置，最後因關鍵設備、材料以及投資等原因，中途下馬。

直到1987年，國家級的乙烯領導小組決定將成套裝備分解為氣裂解壓縮機等6個部分進行。這樣到1988年，第一個中國人自己的乙烯關鍵設備——一萬噸級的裂解氣壓縮機終告成功。

  百萬噸乙烯裝置也是2006年開始的「十一五」期間，石油石化裝備行業三大工程之一。（王玉光 攝）

國產化的路能不能走下去

姜妍告訴我們記者，一直到新世紀，當他們到義大利企業參觀時，對方派人看守，禁止一切拍照設備，「就像防賊一樣」。

「看到國外的先進技術，還有別人的輕蔑，確實讓人心裡很受觸動。我的性格就是，如果被人瞧不起，我一定要達到一個高度。雖然他們發展比中國早100年，但現在，我相信中國只是差距10年。」姜妍說。

對於新世紀以來中國在乙烯裝置上的重大突破，沈鼓集團董事長蘇永強接受我們採訪時說，其代表就是2011年完成的百萬噸乙烯「三機」。

雖然「三機」國產化製造只需要不超過3億元人民幣，卻是單個投資200億元的百萬噸乙烯裝置的核心。

一旦乙烯壓縮機出現問題，整個裝置都要停下來，「這種裝置投料一次就要1億多元，一旦有問題，就要把料都倒出來，整個爐子就報廢了。」他說，「對於使用廠家來說，相當於用百分之一的資金承擔百分之百的風險，這就是為什麼乙烯裝置用壓縮機這麼多年不能國產化的一個重要原因。」

在2008年啟動百萬噸乙烯裝置之前，中國甚至都沒有能配合其研發的單元試驗臺。這種大型離心壓縮機試驗臺，可以用來測試機器在各種工況和速率下的表現。

一個關於乙烯裝備的例子是伊朗。雖然該國擁有豐富的石油和天然氣資源，是中東地區僅次於沙特的第二大石化生產國，但在西方制裁之下，一直無法使用大型乙烯裝置來獲得利潤更高的石化產品。

 

 

「一旦有問題，只要有沈鼓在，中國所有的煉油廠和加工廠都可以恢復。否則，損壞一個就是徹底失去一個。」蘇永強說。

2006 年 6月，根據《關於加快振興裝備製造業的若干意見》，百萬噸級大型乙烯成套設備被列為國產化攻關的重點。

百萬噸乙烯裝置也是2006年開始的「十一五」期間，石油石化裝備行業三大工程之一。當時要求，乙烯裝置、PTA成套技術裝備和天然氣長輸管線設備國產化率不低於75%。

在此背景下，中國決定在天津、鎮海、撫順各投資200億元建設3個百萬噸級乙烯項目，並給沈鼓集團下達了配套「三機組」任務。

2008年，百萬噸級乙烯裝置關鍵設備進入實質製造階段。

但國產化關鍵設備之路並不容易。立項之初，也並非所有人都理解國家和沈鼓集團的決心。

蘇永強在百萬噸乙烯壓縮機項目論證會上曾舌戰群儒，「專家不放心，認為風險太大，很難說服他們。」

中國石化原總裁王基銘一錘定音：「我用黨員幹部的烏紗帽和我全部家產作抵押，你們相信了吧？」

「輸了國家就把你『翻牌』了，輸就再也不能國產化了，我們輸不起。」蘇永強說。

本來，姜妍沒覺得接手百萬噸級乙烯壓縮機有多大難處。某日，當時的沈鼓集團總工程師王學軍對她說：「對沈鼓來說只有一次機會，如果做不好，可能沈鼓在乙烯壓縮機國產化的路上就終結了。」

一直心態坦然的她開始失眠，開始有了白頭髮。

為了25微米，不敢睜開眼睛

同在2006年，姜妍主持設計成功中國第一臺乙烯壓縮機，成為乙烯裝備製造業的一個轉折點。

這臺45噸級的裝備為後來更大型的乙烯壓縮機積累了寶貴經驗。但它在通入乙烯介質後發生了主軸彎曲。客戶給姜妍20天進行改造，一般情況下，這個時間只夠確認問題所在。姜妍確信是主軸材質出了問題，她和同事在上千種材質中一一對比，找到了適合低溫運行的材質。最終，「國產第一臺」順利交付。

在設計乙烯壓縮機時，它要求在旋轉過程中的震動振幅不超過25微米——頭髮絲的四分之一。

姜妍說，在試車現場，她一直盯著顯示數據的屏幕，振幅數據往上漲，心裡就一哆嗦。「隨著壓縮機轉速上升，最後甚至我都不太敢睜開眼睛看了。」

在沈鼓集團透平設計院副院長汪創華眼中，用東北話說，姜妍就是「橫活兒」。

而她說，最終百萬噸級乙烯裝置的成功，乃是前人積累的結果。在2011年百萬噸級乙烯壓縮機成功前，中國第一個大型國產化「三機」機組中的天津石化裂解氣壓縮機組，就是由汪創華主導設計的。

百萬噸級的規模引發了一系列挑戰。比如，「國內的設計院對我們的製造工藝不信任，他們把壓縮機的能力控制得很小，餘量留得很大，導致性能下降，但會比較可靠。」汪創華和姜妍等人最終通過精確控制系統解決了這個問題，使整個裝置的功率可以保持在百萬噸級規模。

事實上，百萬噸級乙烯壓縮機在運行中確實發生過停車，導致幾百萬元損失。

姜妍聽到議論。一方面是用戶要求立即解決問題，另一方面是來自各方的質疑。

好在，團隊協力，最終解決了問題，經驗缺失帶來的壓力，並沒有導致整個工程重蹈70年代的覆轍。

如今，在瀋陽，姜妍已經成為城市「形象大使」，屢屢出現在電視屏幕和都市報上。而她自己，最自豪的是每次下車間。

她很驕傲地走過那些大傢伙——它們正在為圖紙上的設計賦形。比如，五坐標加工中心臺上正用三元整體銑制技術雕刻乙烯壓縮機的核心部件葉輪，就是在一個約一立方米大的透明盒子裡，把鐵塊雕琢成精美的葉片。

還有身邊隆隆工作的15米龍門銑，頭頂上緩慢移動的吊軌……

她也會接到世界五百強挖牆腳的電話，但她喜愛這座城市和這座工廠：「我是東北人，喜歡在瀋陽呆著。」