压力容器是指一个专门设计能承受一定压力载荷,以盛装气体或液体的密闭容器,材质包括金属及非金属材料。为了更有效地实施科学管理和安全监检,我国《压力容器安全监察规程》中根据工作压力、介质危害性及其在生产中的作用将压力容器分为三类。
压力容器
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并对每个类别的压力容器在设计、制造过程,以及检验项目、内容和方式做出了不同的规定。压力容器已实施进口商品安全质量许可制度,未取得进口安全质量许可证书的商品不准进口。应该按照最新TSG21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》中划分,先按介质划分为第一组介质和第二组介质,然后再按照压力和容积划分类别Ⅰ类,Ⅱ类,Ⅲ类,老容规的所谓第一类、第二类、第三类已经不适用了。
压力容器形式多样、种类繁多,其分类方法有多种。根据压力等级可分为低压容器、中压容器、高压容器和超高压容器。按照工艺过程作用分类,压力容器分为反应容器、换热容器、储存容器、分离容器。
压力容器展示图
| 类别 | 示意图 |
| 换热压力容器 |
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| 分离压力容器 |
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| 反应压力容器 |
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| 储存压力容器 |
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压力容器是一种能够承受压力的密闭容器。压力容器的用途极为广泛,它在工业、民用、军工等许多部门以及科学研究的许多领域都具有重要的地位和作用。其中以在化学工业与石油化学工业中用最多,仅在石油化学工业中应用的压力容器就占全部压力容器总数的50 %左右。压力容器在化工与石油化工领域,主要用于传热、传质、反应等工艺过程,以及贮存、运输有压力的气体或液化气体;在其他工业与民用领域亦有广泛的应用,如空气压缩机。各类专用压缩机及制冷压缩机的辅机(冷却器、缓冲器、油水分离器、贮气罐、蒸发器、液体冷却剂贮罐等)均属压力容器。
1、压力容器制造工序一般可以分为:原材料验收工序、划线工序、切割工序、除锈工序、机加工(含刨边等)工序、滚制工序、组对工序、焊接工序(产品焊接试板)、无损检测工序、开孔划线工序、总检工序、热处理工序、压力试验工序、防腐工序。
2、不同的焊接方法有不同的焊接工艺。焊接工艺主要根据被焊工件的材质、牌号、化学成分,焊件结构类型,焊接性能要求来确定。首先要确定焊接方法,如手弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊等等,焊接方法的种类非常多,只能根据具体情况选择。确定焊接方法后,再制定焊接工艺参数,焊接工艺参数的种类各不相同,如手弧焊主要包括:焊条型号(或牌号)、直径、电流、电压、焊接电源种类、极性接法、焊接层数、道数、检验方法等等。
二、压力容器特点分析
压力容器广泛应用于石油、化工、煤化工、天然气储运、原油储备等领域,其中,压力容器在化工与石油化工领城,主要用于传热、传质、反应等工艺过程,以及贮存、运输有压力的气体或液化气体。
因其承压的特殊属性,决定了压力容器受国家法规监管,同时需遵守压力容器设计、制造等相关标准的要求,属于法规产品,因此对于生产制造压力容器的厂商相关资质有明确要求,对焊接、探伤、质保等生产制造各环节都有对应的标准要求。压力容器作为一种特殊容器,其主要特点在于其能够承受内部介质的高压。由于其工作环境的特殊性,压力容器具有以下主要特点:
压力容器特点
| 特点 | 介绍 |
| 爆炸危险性 | 压力容器内部介质的高压状态使其具有爆炸的危险性。一旦容器内部压力超过其设计压力,容器可能会发生爆炸,造成人员伤亡和财产损失。 |
| 介质种类繁多 | 压力容器所储存和输送的介质种类繁多,包括气体、液体、液化气体以及气液混合物等。不同介质的物理化学性质差异较大,对容器的材料、设计、制造和使用都有不同的要求。 |
| 工作条件差别大 | 压力容器的工作条件包括工作压力、工作温度、介质种类等,这些因素的变化对容器的安全性能有直接影响。 |
| 材料种类多 | 由于压力容器的工作条件复杂,因此其使用的材料种类也较多,包括碳素钢、低合金钢、不锈钢、铝、钛等。 |
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从产品来看,压力容器按照在生产工艺过程中的作用原理划分为反应压力容器、换热压力容器、分离压力容器、储存压力容器。反应压力容器主要是用于完成介质的物理、化学反应,实现液液、气液、液固、气液固等多种不同物质反应过程的装备,广泛应用于石油、化工以及冶金等领域。
换热压力容器是指将不同温度的物料间进行热量交换的设备,用于物料的加热升温、再沸、蒸发或冷却降温、冷凝等。主要作用是改变或维持物料的温度或相态,满足各种工艺操作的不同要求;进行余热回收,提高能量利用率,从而节能增效。换热压力容器在化工、炼油、冶金、动力、轻工、食品、制药、核能等领域均有广泛应用。在化工厂中,换热压力容器的费用约占设备总投资的15%至20%,而在炼油厂中则高达40%,换热压力容器的经济性与可靠性将直接影响到产品的质量和企业效益。
分离压力容器是一种用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离的装备,同时还具有蒸馏、提纯、吸收和精馏等功能,广泛应用于石油、化工等行业。分离压力容器的主要用途包括:石油开采过程中实现原油、天然气和水的分离;工业或者民用中液化石油气、汽油以及柴油的脱硫;工业尾气净化回收等。
储存压力容器是指用于储存或盛装气体、液体和液化气体等介质的设备,又称为储罐。主要用于存放酸、碱等腐蚀性介质及其提炼出的化学物质,用于保持介质压力的稳定,是石油、化工、能源、轻工、环保、制药、食品、冶金以及军工等行业必不可少的设备。储罐在盛装液化气体时,液化气体的体积会因温度的上升而膨胀,因温度的降低而收缩。当储罐装满液化气体时,如果温度升高,罐内压力也会升高,压力变化程度与液化气体的膨胀系数和温度变化率成正比。
压力容器产品特征
| 产品类别 | 核心作用 | 应用场景 | 主要特点 |
| 反应压力容器 | 完成介质的物理、化学反应,是生产工艺中 “反应过程” 的核心设备 | 广泛应用于石油、化工以及冶金等领域 | 反应压力容器是一种实现液液、气液、液固、气液固等多种不同物质反应过程的装备。。器内常设有搅拌(机械搅拌、气流搅拌等)装置,在高径较大的产品中,设置多层搅拌桨叶,如羟胺反应器、氢化反应器、汽油加氢二段反应器、苯酐反应器和氢氯化反应器等。 |
| 换热压力容器 | 实现两种或多种介质间的热量传递,用于介质加热、冷却、冷凝或蒸发 | 是炼油及石油化工、现代煤化工、化工新材料等领域大型乙烯装置、催化装置、气分装置、芳烃装置、PDH 装置、EO/EG 装置、煤制乙二醇装置、MTO 装置、DMC 装置等装置中的关键设备 | 具有传热效率高、能源消耗低、可靠性高、提高能源利用效率、减少环境污染等特点 |
| 分离压力容器 | 利用介质物理性质(密度、沸点、溶解度)差异,实现混合物分离、提纯或净化 | 广泛用于石油、化工以及海洋工程等行业。。分离压力容器的主要用途包括:在陆地石油开采及海洋开发中,实现混合物中原油、天然气和水的分离;工业或者民用中液化石油气、汽油以及柴油的脱硫等。 | 具有蒸馏、提纯、吸收和精馏等功能。 |
| 储存压力容器 | 储存生产原料、中间产物或成品介质,是 “物料缓冲与储备” 的基础设备 | 石油、化工、冶金以及军工等行业必不可少的设备 | 用于储存或盛装气体、液体和液化气体等介质的装备,主要用于存放酸、碱等腐蚀性介质及其提炼出的化学物质,用于保持介质压力的稳定。 |
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三、压力容器行业需求主体分析
压力容器作为工业生产环节中的重要过程装备,下游应用领域广泛,包括但不限于基础化工、煤化工、炼油及石油化工、光伏与医药等领域。随着近年来我国工业的快速发展,产业上下游的关联性正逐步提升,压力容器产品的需求与下游行业固定资产投资密切相关。下游行业景气度的提高将会带动相关固定资产投资的增加,进而带动压力容器需求的增长。
压力容器行业需求主体分析
| 行业 | 分析 |
| 煤化工行业 | 煤化工行业的发展对于缓解我国石油、天然气等优质能源供求矛盾,促进钢铁、化工、轻工和农业的发展,起到了重要的补充作用。压力容器广泛应用于煤化工领域。煤化工项目投资中设备占比约55%,其中压力容器占设备比重的40%,主要包括气化炉、乙二醇合成塔等设备。结合我国“富煤、贫油、少气”的能源资源结构特点,中长期内坚持走煤炭清洁高效利用发展道路是必然趋势。发展煤化工不仅是因地制宜地利用优势资源,更是应对我国能源短板的战略储备。其中,现代煤化工可提升我国对国际油气价格波动的抵御能力,为我国能源及化工战略资源安全提供了一条具有中国特色的现实路线。 |
| 炼油及石油化工行业 | 炼油及石油化工行业是国民经济重要的支柱产业,产品覆盖面广,资金技术密集,产业关联度高,对稳定经济增长、改善人民生活、保障国防安全具有重要作用。在国家政策的持续引导下,我国炼油及石油化工行业飞速发展,产业规模不断扩大,综合实力稳步提升,由石化大国向石化强国迈进。炼油及石油化工行业是对压力容器需求最大的行业,主要需要大量的反应压力容器、换热压力容器与储存压力容器等,如炼油、乙烯等生产装置中的反应器、塔器等。 |
| 基础化工行业 | 基础化工包含化学原料、化学制品、化纤、塑料、橡胶、农化制品等二级行业,其产品广泛应用于房地产、汽车、电子、冶金、纺织、医药、造纸等各个领域,其生产工艺流程都会大量使用到反应、分离、换热等压力容器。近年来,基础化工行业保持稳定增长,行业产能增加,行业集中度提高。基础化工行业的高景气发展有利于上游行业企业的订单数量保持稳定。 |
| 光伏行业 | 2021年10月26日,国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》,提出到2030年,非化石能源消费比重达到25.0%左右,单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降65.0%以上,顺利实现2030年前“碳达峰”目标。2030年前,新能源相关行业的格局将面临调整,光伏、风电与核电有望成为电力行业的主导能源,进而提升光伏市场容量。 作为光伏产业的上游,多晶硅及颗粒硅是太阳能电池片的核心材料。多晶硅与颗粒硅的生产需要大量使用换热压力容器、分离压力容器等相关设备,并且对设备的质量以及可靠性要求很高,光伏产业的持续高速发展为高端压力容器带来了广阔的市场空间。 |
| 医药行业 | 医药行业是我国国民经济的重要组成部分,是传统产业和现代产业的结合,一、二、三产业为一体的产业。我国作为世界上人口数量最多的国家,庞大的人口规模带来不可小觑的医疗卫生市场需求。随着我国经济的持续增长、人民生活水平的不断提高、医疗保障制度的逐渐完善、人口老龄化问题的日益突出、医疗体制改革的持续推进,我国医疗卫生费用支出逐年提高,医药制造业整体处于持续快速发展阶段。我国作为医药生产大国,对于冻干机设备的需求也将持续扩大,国内冻干机市场迎来良好的发展机遇。另外,随着近年来我国人们生活水平的不断提高、消费水平的不断升级、环保意识和健康意识的日益增强,对于药品、保健品和冻干食品的需求也在逐渐加大,这也将进一步带动压力容器市场的发展。 |
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四、压力容器行业基本情况介绍
压力容器行业属于装备制造业,装备制造业是国民经济的主体,是兴国之本、兴国之器、强国之基,为国民经济和国防建设提供各类技术装备,具有产业关联度高、带动能力强和技术含量高等特点。压力容器作为现代制造业工艺流程中的关键过程装备,已得到广泛运用,包括但不限于基础化工、煤化工、炼油及石油化工、光伏与医药等领域,以上行业的发展为压力容器行业提供了稳定的市场需求。
由于国内压力容器制造企业在人力成本、原材料采购成本等方面的优势,国际压力容器的制造向我国转移,提升了我国压力容器行业的企业数量、产品产量与产值规模,我国已经成为世界上最大的压力容器生产国。但另一方面,由于我国起步较晚,仍处于工业化进程中,压力容器的技术与工艺水平较国外公司仍有一定差距,存在大而不强,自主创新能力弱,关键核心技术与高端装备对外依存度高,以企业为主体的制造业创新体系不完善;产品档次不高,缺乏世界知名品牌;产业结构不合理,高端装备制造业滞后等不足,中高端压力容器的生产技术主要仍被美国、日本与欧洲掌握。
近年来,国家对高端装备制造业高度重视,出台了一系列相关的扶持政策。政策引导社会各类资源集聚至装备制造业,将加快高端装备制造的产业结构调整与优化升级,增强自主创新能力,推动装备制造业快速发展,为公司所处的压力容器行业快速发展奠定良好的基础。随着我国工业4.0时代的到来,我国装备制造业正在迎来新的发展机遇,现阶段压力容器行业正积极响应国家政策,向beplay下载软件 化、高端化、高效能发展,实现能耗“双控”和“双碳”的目标。
随着煤化工与炼油及石油化工产业的高速发展,特别是我国“十三五”期间有序推进的七大炼化一体化石化产业基地的建设与现代煤化工行业的高质量发展,给我国压力容器产业的发展提供了巨大机遇,促进了我国压力容器行业的市场规模持续扩大。2020年至2024年,我国压力容器销量持续稳步上升,从2020年的450.37万吨上升至2024年的716.93万吨,与国民经济的发展总体上呈现比较明显的正相关。
近年来,我国压力容器行业规模呈现稳步增长的趋势。我国压力容器的市场规模由2020年的1586.80亿元增长至2024年的2307.36亿元,期间实现年均复合增长率9.81%,2032年预计有望超过3900亿元。因此,压力容器行业市场发展潜力较大。
五、中国压力容器行业未来发展趋势预测
目前,我国压力容器行业的发展主要呈现出高效节能化、清洁能源领域延伸化、模块化及一体化、产品大型化的发展趋势,具体如下:
1、向高效节能化方向发展
近年来我国颁布一系列针对节能技术和装备的支持政策,《中国制造 2025》指出“加大先进节能环保技术、工艺和装备的研发力度,加快制造业绿色改造升级”、“大力研发推广余热余压回收”、“加快应用清洁高效铸造、锻压、焊接、表面处理、切削等加工工艺,实现绿色生产”。
随着石油化工、太阳能发电以及海洋工程等下游行业节能减排力度的不断加强,高效换热器——如典型的高通量换热器和高效降膜式蒸发设备,将逐渐替代换热效率低的普通换热器。
发改委在 2022 年 2 月发布的《高耗能行业重点领域节能降碳改造升级实施指南(2022 年版)》中,有针对炼化行业、乙烯行业和二甲苯行业降碳改造升级的实施指南,将推广高效换热器、高通量换热管和高效降膜蒸发技术等设备研发和应用作为重要的工作方向。
2、向清洁能源领域方向发展
近年来,发展低碳经济已经逐步成为全球各国的共识,国际间各主要经济体和工业化国家都在大力发展核电、天然气、太阳能等清洁能源。在我国的能源安全策略中,发展清洁能源已经成为未来战略的重中之重,国家发改委、能源局发布的《“十四五”现代能源体系规划》提出,加快构建现代能源体系是保障国家能源安全,力争如期实现碳达峰、碳中和的内在要求。作为能源行业未来的主要发展方向,清洁能源行业景气程度的提高将会带动相关固定资产投资的增加,而热交换器以及其他压力容器是核电、天然气开采及运输以及太阳能发电领域的核心的设备之一,未来的需求增长情况持续向好。
3、向模块化、集成化方向发展
由于能源及化工行业一般涉及加热、蒸发、冷却、分离及低高速的混配反应等多种工艺流程,各个工艺流程反应设备的装配较为复杂。近年来,压力容器设备的自动化和集成化成为行业趋势,要求进料—反应—出料均能以较高的自动化程度完成预先设定好的反应步骤,对反应过程中的温度、压力、力学控制、反应物及产物浓度等重要参数进行严格的调控,尤其是在地理、工程施工条件复杂的环境中,亟需提高装备的集成化程度、降低现场作业成本。例如:在海洋油气开采领域,由于海洋平台具有施工空间狭小、交通不便、远离基地等特点,海洋油气装置模块的应用成为海洋工程装备集成化的主要趋势。
除海洋油气开采领域外,集成化模块还可以应用到制造行业的众多领域。模块化、集成化将成为未来压力容器制造业的发展趋势。
4、向业务一体化方向发展
随着下游客户对生产环节要求的细化,压力容器的许多业务都需要根据客户需求定制,压力容器的生产将逐渐打通上下游产业链,趋向于业务一体化,即压力容器生产厂商既可以作为业务的总承包商负责整个项目,也可以作为分包商进行特定压力容器的生产。目前在国际范围内,欧美国家的企业逐渐以工程总承包的方式出现在全球市场上,在全球范围内采购所需的压力容器,将压力容器的制造环节转移到其他国家。业务一体化不仅可以简化下游客户的采购流程和降低其采购成本,而且可加强压力容器生产商的相互合作,把设备生产者从竞争关系转变为合作共赢关系,并通过分工生产,充分发挥各自的比较优势,提高生产效率。《中国制造 2025》中也指出“鼓励优势企业加快发展国际总承包、总集成”。未来,业务一体化趋势将越发明显,国内压力容器制造商将逐渐从单一产品向全国甚至全球范围内工程化、整合化迈进。
5、压力容器大型化方向发展
石化炼厂的规模和炼油装置大型化显著提升了经济效益,成为全球炼油发展的趋势。自20世纪60年代起,发达国家逐步推动炼油厂大型化,80年代后期开始广泛关注。大型设备相比小型单元具有更低的制造成本和更高的生产效率,有助于提高年产值并降低投资费用。这一趋势也推动压力容器向大型化、重型化发展,提出了对材料、设计、制造、检验、运输和安装的新要求。
随着下游化工行业一体化、规模化发展,压力容器市场结构趋于大型化,近10年来大直径压力容器的需求逐渐上升,市场规模总量与占比逐渐提高。
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