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国内外石墨设备发展动向 冯勇祥 （自贡东新电碳有限责任公司 四川自贡 643000）
摘要：本文叙述了上海卡朋罗兰化工设备有限公司与德国西格里集团石墨设备近年来的发展，也介绍了我国石墨设备的动向，重点评价了三国石墨设备工艺、应用的创新。 关键词：西格里集团 卡朋罗兰 石墨设备 发展 1.前言 石墨设备是一种重要的化工设备，它具有一系列优异性能，如传热性能好、结构简单、成本低和突出的耐腐蚀性能等，因此它的应用相当的广泛。 国外对石墨设备的生产与科研等最重视的国家是法国与德国。这两个国家的石墨设备企业是世界当今公认的历史悠久、工艺先进、质量最好、品牌最多、实力最强的两个企业，他们是法国美尔森集团（原为法国罗兰炭素公司）上海卡朋罗兰化工设备有限公司与德国西格里集团。 法国美尔森集团（原为法国罗兰炭素公司）上海卡朋罗兰化工设备有限公司是1998年成立于上海浦东，以不足200万美元起家，10年后的2008年，公司的石墨设备等年销售额超过3100万美元，生产了2000多套石墨设备等特种设备，为中国的一些化工企业的生产安全、稳定运行、延长设备使用寿命等方面，做出了贡献[1]。同时也带动了我国石墨设备行业整体水平的提升。 德国西格里集团在中国表现也不凡，有一篇报导，题名就是“十年‘专注’ 成就卓越”，说的就是该集团的光辉业绩[2]。早在1996年集团看中了中国这一具有巨大潜力的市场 。自1998年9 月取得上海营业许可证后，西格里集团千方百计来拓展这个市场，经历开垦播种的辛劳，业务不断做大。目前，在中国已拥有实体公司5家，员工已从最初的5人，增长到现在的500人。在华销售额，仅从2004年到2007年的4 年间的统计，每年都呈两位数的增长；2007年的销售突飞猛进，增长超过60%。成功的“源泉”，就是专注于应用，不断进行创新研究。同样，它也对中国石墨设备生产与研究水平的提高和发展，起到了积极的推动作用。德国西格里集团也是盛名于世的跨国公司，而且在中国拥有该公司自己的生产基地，积极地为中国客户提供有关石墨设备方面的服务。长期以来，该公司通过努力，在中国石墨设备的生产与销售，取得了很大的发展。 国内石墨设备的起步要晚些，是在上世纪60年代，但由于急起直追，特别是在80年代，随着我国化工行业迅速的发展，石墨设备行业受到了上级领导机关与有关院所的关注与重视，曾对国内生产石墨设备的主要企业进行了较全面的调查并撰写了调研报告，而对国外有关同行的发展历史、采用的原材料、产品的分类、技术性能、生产的工艺特征、检验及产品的应用等也作了全方位的搜集，在此基础上，通过系统整理与分析，先后书写出综述或评论方面的论文在专业会议上发布；另外，在化工部与有关单位的关怀与组织下，于1983年9月在南通专门召开了全国石墨设备行业成立大会，并委托南通碳素厂作为主办单位并发行不定期的《石墨设备》会刊，（该刊在十年期间共发行了九期），所有这些不仅有效加强了专业人员的相互的技术交流，还大大地活跃与促进了我国石墨设备的发展。 近十年来，在中国工业腐蚀行业协会与中国化工企业管理协会及有关部、局领导的关注与积极的工作下，石墨设备行业在剧烈竞争中获得迅速的发展，取得了很大成绩。 本文是受到程治方、单新华撰写的《近年来国内石墨换热设备发展概况》、周杰撰写的《石墨质化工设备国内生产现状》两文的启发[3-4]，再加上收集了十多年来在各种报、刊及产品样本上有关国内外石墨设备的生产、发展等信息，经汇总整理编写而成，特作如下介绍，以供大家参考。 2.国外石墨设备的发展动向 2.1法国美尔森集团（原为法国罗兰炭素公司） 法国美尔森集团石墨设备生产工艺、应用，最新的特征就是采用等静压石墨材料来制造新型石墨设备[5-6]。 众所周知，等静压石墨是当今世界不可缺少的一种高性能的工程材料。它在电子信息技术、半导体晶体生长行业、电火花加工行业、冶金及有色金属加工行业、超硬材料和硬质合金行业、光纤拉丝行业、热处理行业、原子能工业以及机械、化工、宇航、电器、生物工程等领域都有重要应用。其中半导体和太阳能电池领域的应用是等静压石墨的最重要也是最主要的市场。国际上各发达国家如美国、日本、德国、法国、俄罗斯等国家都十分重视该材料的开发和应用，长期以来不惜投入大量人力、物力购置等静压机等有关设备，建新厂、积极开展工艺研究，提高产品质量与完善产品种类，扩大产品应用范围，为各类高技术领域提供大量高端石墨产品。而法国美尔森集团采用等静压石墨材料来制造石墨设备，这是在国际上的首创。这种新产品将大大地提高石墨设备的使用质量，而有利于为主机厂节能与降低成本。下面主要是介绍该公司对等静压石墨设备生产的发展历史与一些应用情况。 用等静压石墨材料来制造石墨设备的发展历史是在本世纪初、中期。（见2008年该公司的报导）。等静压石墨来自国外，石墨设备的加工与组装是由法国美尔森集团上海卡朋罗兰化工设备有限公司完成。 该公司石墨设备基体材料，早期是采用普通的挤压浸渍石墨（热压），后期发展了模压（冷压）浸渍石墨，有一段时期，出现挤压（热压）浸渍石墨与模压浸渍石墨（冷压）共用的局面。应该说，该公司普通的石墨设备在国际上是颇有声望的品牌，也是居领先地位的产品。目前，采用高端的等静压石墨材料来制造石墨设备，确实是一个重大的科技创新，它也是具有很大的风险，因为购置等静压石墨材料相对来说，其价格远高于挤压（热压）浸渍石墨与模压（冷压）浸渍石墨，甚至于为数倍之多，起码要比普通石墨设备的价格贵2～3倍，这将大大提高石墨设备生产成本。一般的来说，它不容易得到石墨设备用户的接受，相反会引起用户的反感。另外等静压石墨在很多国家都属于战略物质，属于限制出口的产品。在美、法、德等国家，每一块等静压石墨的出口，都需要在本国国防部备案，并列明出口对象和用途。这又说明该公司从国外进口等静压石墨材料，之后在中国生产等静压石墨设备的另一难度。尽管如此，上海卡朋罗兰化工设备有限公司领导深感其意义深远，会有很大的发展潜力，为了更好地服务于用户，在经营理念上，大胆又果断的做出了发展等静压石墨设备的决定。通过短短几年的努力，这种新型等静压石墨设备的生产不仅站住了脚，而且越做越大，甚至达到每年需要使用近千吨等静压石墨来制造石墨设备，这是很了不起的业绩。当然他们也采取了一些非常有效的促销措施，最终获得了成功。 目前，国内外还没有一家企业，能大量生产等静压石墨材料并用来制造石墨设备。这确确实实，因为等静压石墨设备的价格太贵、经营理念上存在一定的问题，这反过来又证明上海卡朋罗兰化工设备有限公司领导在为用户服务方面有高度负责精神与正确的经营理念。 石墨设备使用等静压石墨材料来制造，虽然价格贵，但它也有很多优点：①能显著提高与有效保证设备整体的优异性能；②减少生产成本；③提高生产效率等。 在使用效果上，该公司认为，高强度、耐腐金属材料与普通金属材料的区别，就相当于等静压石墨与普通石墨材料之间的区别。并以安徽六国化工公司所使用的石墨设备为例，来说明两种材料之间的区别，六国化工公司原使用的普通石墨设备的面积是349m2，而选用等静压石墨设备后，换热面积仅需317m2，而且实际生产中，在同样的操作条件下，产量反而提高了16.7%，同时每吨磷酸还可节约蒸汽1.1吨。按六国化工公司磷酸产量6万吨蒸汽计算，就相当于每年节省了6.6万吨蒸汽，蒸汽按100元/吨计算，就相当于一年节省了600万元，同时设备寿命从3～5年，提高到8年。因此虽然一台普通石墨设备价格为80万元，而等静压石墨设备价格为300万元左右，但客户了解到该产品的高效、耐用、高性能和由此所带来的收益之后，自然而然的就选择了等静压石墨设备。 应该指出，该公司在等静压石墨设备应用方面，能取得如此骄人的业绩，在一定程度上取决于该公司在推广等静压石墨设备的过程中，向客户宣传产品的高性能同时，帮客户计算设备整个寿命周期内的总投入和产出，帮客户计算投资回报率，从而能够不仅让用户认识到选用等静压石墨设备从经济角度来考虑是划算的，而且也能够让客户享受到高科技带来的好处，最终实现了供需双方的“共赢”[7]。 美尔森集团上海卡朋罗兰化工设备有限公司为了有效拓展中国石墨设备市场、尽可能地降低产品成本，从解决每年需要使用上千吨等静压石墨来制造石墨设备的货源、降低从国外的运输费用、及由此而产生的关税下降，决定在中国建立等静压石墨生产基地。该公司通过多年努力，在中国对多个城市曾进行了深入的考察，最后发现重庆有多方面的优势。最终该公司决定，投资约7亿元人民币在重庆经开区建设了中国首家等静压石墨最大的生产基地。该基地占地面积5万平方米，年产5000吨等静压石墨。通过努力，2007年10月11日，世界500强企业法国卡朋罗兰集团不仅落户重庆[8-9]，而且正式开始投产，2008年5月批量供应全球市场。二年内逐步实现年产等静压石墨材料5000吨的生产能力。 2.2德国西格里集团石墨设备的一些动向 德国西格里集团石墨设备在中国，以往主要是面向高端市场；因为它的产品素以高技术含量、高质量、且价格不菲而著称，其优势是不但能生产先进的石墨材料和设备，而且还能提供系统工艺技术方案。自2006年以来，为满足更多中国化工用户的需求，集团将采取高端与中端市场并举的发展战略，积极开发了一种新产品‘探博TM (Ten Pro TM)’系列块孔式石墨设备[10]。下面将介绍高端与中端石墨设备的现状。 2.2.1高端新型石墨设备 具有世界领先水平的DIABON系列石墨设备产品仍将面向高端市场，但它将在上海组装，成本可降低10～20%，这将有利于提高在中国市场开拓中的竞争力。该产品主要用于磷酸、磷肥等行业。 表1 DIABON HF1 与DIABON NS1石墨管的性能
注：* 对存在内裂的孔管进行水压试验测得的数值；** 在150℃的空气中进行1000h后测得的数值；*** 取决于操作介质的性质；**** 数据是从孔管的热传导中计算所得。 2.2.2中端新型石墨设备 2007年初，德国西格里集团在上海宣布，日前新建的合资公司——西格里石墨技术（上海）有限公司在上海综合工业开发区正式开业。该公司成功开发的以块孔式换热器为先锋产品的‘探博TM（Ten Pro TM）’系列块孔式换热器，满足中国和亚洲市场对防腐蚀材料与设备的需求。 以上两则信息，使我们对新产品‘探博TM （Ten Pro TM）’系列块孔式换热器的发展历史有所了解。 新产品‘探博TM （Ten Pro TM）’系列块孔式换热器的特点，是最大程度采用中国本地的材料和零部件，结合德国世界一流的制造技术，成功地研发而成。这是西格里集团谋求在中国化工行业开拓新的市场，供应的产品已向本地化制造迈出了一大步。也就是集团工艺技术业务部专门针对中国市场，提供相对来说，最佳服务的重要措施之一。该集团把这种产品列为中端新型石墨设备。 这类新型‘探博TM （Ten Pro TM）’系列块孔式换热器，价格可便宜一半左右。重点应用在工艺要求高，但成本低的精细化工等领域。 西格里集团新开发的‘探博TM （Ten Pro TM）’系列块孔式换热器的主要理化性能： 体积密度 >1.87 g/cm3 抗弯强度 25～28MPa 抗压强度 ＞60MPa 抗拉强度＞16MPa 杨氏模量11～13GPa 热膨胀系数（20～200℃） 9～10μm/mk 导热系数≥100W/mK 最高温度 180℃ AND 2等级（估计值） 综上所述，德国西格里集团成功开发探博‘TM (Ten Pro TM) ’系列块孔式换热器反映了该集团在立足本地化制造战略上，迈出了可喜的一大步。它向中国市场提供的新产品，既保持了一流产品质量和性能，又拥有一定的价格优势与较短的供货时间，将帮助中国化工企业减少整个工程的生命周期成本，也大大提高了自身在中国市场的竞争力。 3.国内石墨设备发展的若干动向 3.1石墨制压力容器实行强制认证，这是石墨设备行业的一件大事 国家质检局于2002年12月下文明确了石墨制压力容器为特种设备的管理范畴，2004年6月1日起实行强制认证制度，石墨制压力容器为制造许可级别在《锅炉压力容器制造管理方法》中已明确规定为A-4类。 对石墨设备实行强制认证，是有利于保护人民生命、财产安全，促进石墨行业逐步走向正规化，也使市场走向有序化，便于优胜劣汰。 上海卡朋罗兰化工设备有限公司、南通山剑石墨设备有限公司、南通三圣石墨设备有限公司和南通扬子江石墨设备有限公司等是最早取得认证的[13-15]。 3.2石墨设备有了研发生产基地 为贯彻落实党的十八大精神、全力以赴实现中华民族伟大复兴的“中国梦”和防腐蚀行业的“防腐蚀梦”。 中国工业防腐蚀技术协会和中国化工企业管理协会于2013年5月23日在江苏省南通市南通星球石墨设备有限公司举行了“中国大型石墨化工设备研发生产基地”隆重的命名授牌仪式 。第十届全国人大常委会副委员长顾秀莲参加了授牌仪式。在这之前，中国工业防腐蚀技术协会于2013.1.10～2013.1.11派副会长董德岐等四位专家对该公司进行了实地考察。 南通星球石墨设备有限公司，位于江苏南通市，创建于1987年。自建成以来经20多年的奋斗，取得了辉煌的业绩，为国家做出了贡献。在前十年里虽然经济效益不低，但产品年销售额均未能超千万元，进入新世纪之后，企业的经济效益突飞猛进，产品年销售额2000年为1750万元、2003年为5500万元、2006年超过1.18亿元，而发展到今天已近4亿元。为了更大的发展，该公司于2001年投资近2 亿元建成占地130多亩的“星球科技园”，建设面积为40000平方米厂房，安装先进的工艺设备，如全自动控制系统浸渍釜和热处理装置，直径为4.5米立式车床、及多台数控钻床等。 在创新工艺、产品方面也做出骄人的成绩，取得了多项科技成果，如改性酚醛树脂浸渍石墨的研究与应用，能使石墨设备应用温度提高到280℃、聚四氟乙烯高分子复合碳纤维浸渍石墨生产与应用，能大大提高设备的使用寿命，由2～3年上升到10年，更能在强腐蚀介质下正常运用等，为用户解决了难题、提供了优质、低成本、符合环保要求的石墨设备[16-18]。 3.3石墨设备行业涌现出一批非常优秀的企业 2005～2009年度全国防腐蚀行业优秀耐蚀非金属压力容器生产企业有七家，它们是南通扬子江石墨设备有限公司、南通晨光石墨设备有限公司、南通山剑石墨设备有限公司、南通贝思特石墨设备有限公司、南通星球石墨设备有限公司、冀州市中意复合材料有限公司和南通久信石墨科技开发有限公司，这些企业2009年的资金总额为36374万元，而防腐蚀收入达44526万元。 2012～2013年度全国非金属压力容器企业中，外贸出口二十强中石墨设备企业就有三家，它们是：南通三圣石墨设备有限公司创汇4901万元、南通久信石墨科技开发有限公司创汇1156万元与辽宁炭素依渤石墨设备有限公司创汇300万元。 上面的信息来自中国工业腐蚀行业协会与中国化工企业管理协会的发布，虽不能全面反映，但应该说，这是石墨设备行业涌现出的一批非常优秀的企业，当然也可能有遗漏，但也是接近事实的。 3.4一些科技创新的范例 我国石墨设备行业中的很多企业，在与跨国同行进行市场竞争中敢于拼博、热衷于科技创新，取得了很多的科技创新成果，不仅为满足广大用户的需求，而且其中有一些还是当今较为世界先进水平的技术。有了它们，使我国的石墨设备的质量、应用等综合水平，大大地获得提升，从而促进了我国石墨设备的迅速发展，详见如下。 3.4.1南通扬子江石墨设备有限公司 它的前身是南通碳素厂，是上世纪我国四个最大的石墨设备厂之一，它对我国石墨设备的发展曾做出了很大的贡献。1997年该厂为了适应我国对化工石墨设备不断增长的需求，壮大公司石墨设备的科研、生产及开发能力，成立了南通扬子江石墨设备有限公司。10多年来，在它的努力下，取得了出色的业绩。世界高端石墨设备的新工艺、新产品，如浸聚四氟乙烯的石墨换热器与碳纤维增强石墨管的石墨换热器的研发，都已先后获得成功，其产品已在云、贵等地的大型化工企业中推广应用。 3.4.2南通山剑石墨设备有限公司 3.4.3南通星球石墨设备有限公司 该公司原名通州市石墨换热器厂，它创建于1987年，二十多年来坚持科技创新，获得显著成效，目前具有自主知识产权的发明专利5项、实用新型专利60多项，自主研发的副产高压蒸汽组合式氯化氢合成炉是国内最为先进的一种合成炉。为使石墨设备应用温度大大提高与使用寿命长，开发了改性酚醛树脂浸渍石墨与聚四氟乙烯高分子复合碳纤维浸渍石墨，它们的理化性能见表2与表3[21-22]。 表2 改性酚醛树脂浸渍石墨与普通酚醛树脂浸渍石墨对比
3.3.4南通三圣石墨设备科技股份有限公司 该公司原名南通三圣石墨设备有限公司，成立于2001年6月22日，是全球最大的石墨设备制造商之一，是中国科技创新中小企业100强之一。公司的历史虽不长，但确有雄厚的实力、骄人的业绩，不仅受到国内业界的称颂，也获得国外有关用户的好评。公司创新的成果累累，已拥有的我国专利就有30多个，其中包括聚四氟乙烯浸渍石墨专利等。 表3 聚四氟乙烯高分子复合碳纤维浸渍石墨物理机械性能
3.3.5南通晨光石墨设备有限公司 该公司原为南通晨光石墨换热器厂，是南京理工大学产、学、研一体企业。自八十年代从事石墨设备以来已有三十来年历史。生产能力达50000平方米/年，产品品种齐全，能充分满足客户的技术需求。具有浸渍聚四氟乙烯石墨设备及浸渍BSL高分子杂链树脂石墨设备（使用温度可达300℃）的产品，深受用户信赖。公司还拥有先进的设备，如3m龙门铣、30m3热处理专用炉、φ3000mm浸渍设备、φ1500mmF4塑化炉等专业设备。公司取得研发的最大科技成果，是在稀土生产焙烧尾气系统中，采用聚四氟乙烯浸渍石墨材料及BSL高分子杂链树脂浸渍石墨材料，这为提高我国装备制造技术水平，做出重大贡献。 还有南通天炜石墨设备有限公司与南通顺建石墨设备有限公司自主开发研制成功高交联耐酸、碱的改性树脂及高温不透性石墨设备。天炜公司还拥有石墨设备采用碳纤维布复合增强的新工艺、焦作东方海纳科技发展有限公司成功生产浸渍聚四氟乙烯石墨设备等等。 4. 几点感受 （1）德、法两个集团的石墨设备，无论是生产工艺、科研开发、还是产品应用的水平，都是当今世界最高的、一流的。特别是在技术创新方面，敢于大胆探索，勇于实践的精神，值得我们去学习的。在碳纤维增强石墨设备与聚四氟乙烯浸渍石墨设备方面，已在我们的努力下，不再是高不可攀了。而等静压石墨设备、探博TM (Ten Pro TM) 系列块孔式换热器等产品，我们对之还需进行有效的探索。 （2）德、法两个集团的经营理念，特别是营销策略，在高度的为用户服务的指导下，做大量的工作，落实到具体产品的成本降低上或最终产品效果上的理念，使人感动，值得思考。 （3）国内石墨设备企业与国外著名企业竞争的十多年中，应该说是做出了很大的贡献，也取得辉煌的业绩，深受感动，也为之祝贺与骄傲，但不足的是，也有一些生产与研发石墨设备企业，它们很有名望，曾生产出细颗粒石墨设备，并为实现国产化作出了贡献，如东新电碳有限公司等，却因多种原因被淘汰出局了，虽属正常，但还是很可惜的。 参考文献 [1]编辑部 “上海卡朋罗兰化工设备有限公司总经理宋广澄访谈录”,《全面腐蚀控制》2008(4)6-9. [2]顾定槐魏琳琳 “西格里集团在中国：十年‘专注’成就卓越”，《中国化工报》 2008.11.4. [3]程治方 单新华 “近年来国内石墨换热设备发展概况”，《石油与化工设备》2010.13 （2）5-9 . [4]周杰 “石墨制化工设备国内生产现状”，《全面腐蚀与控制》2010.24（2）22-25. [5]钱敏 “骄人业绩从何而来”，《中国化工报》2010.9.15. [6]刘全昌 “扎根中国共同成长-卡朋罗兰集团更名美尔森集团全新启程”，《中国化工报》2010.5.27. [7]何志民吴又陵，“卡拉飞罗石墨换热器在安徽六国化工公司的实际应用”,《全面腐蚀控制》2008(4)22-24. [8]孙黎明 “重庆引资3500万元建设国内首个石墨加工基地”，《重庆商报》2004.11.28. [9]陈宇，“2.4亿投资重庆对垒日本石墨”《重庆商报-汇融网》2005.10.18. [10]西格里石墨技术（上海）有限公司 “探博TM （Ten Pro TM）来到中国——与您一起战胜腐蚀！面向中国市场的专业工艺技术品牌”,《简易产品样本》2007.04. [11]洪滔 “石墨设备用石墨结构材料的几种新形式，《石墨设备》1985（2、3）总第3、4期74-79. [12]“增强浸渍石墨的结构及其生产方法”《美国专利4474233》（英文）. [13]刘全昌 “许可证为非金属压力容器设门槛”，《中国化工报》2006年9月27 日. [14]刘全昌 “非金属压力容器许可证制度开始施行”《中国化工报》2006年9月13 日. [15]冯勇祥 “国家对石墨设备实行强制认证——上海卡朋公司首家通过评审”，《电碳信息报》2005年3 月1日. [16]钱淑娟 “坚持科技创新管理创新——记星球石墨发展之路”，《全面腐蚀控制》2014，28(1)8-9. [17]编辑部 “南通星球石墨设备有限公司-中国大型石墨化工设备研发生产基地”《全面腐蚀控制》2013，27 (5)2-3. [18]夏斌 “敏感创新品牌—星球石墨设备的发展之路”《全面腐蚀控制》2007(1)24-24. [19]邵骞 “持续创新为国产石墨设备的腾飞继续奋斗——南通山剑石墨设备有限公司创精品为国扬旗纪实”《全面腐蚀控制》2014(10)5-8. [20]高艳 “在石墨设备领域树起一面旗帜-南通山剑石墨设备有限公司科技创新纪实”，《中国化工报》2011.1.1. [21]孙建军夏斌 “改性酚醛树脂浸渍石墨的研究与应用”《全面腐蚀控制》2014 (8)34-35. [22]孙建军等 “聚四氟乙烯高分子复合碳纤维浸渍石墨生产工艺与应用”，《全面腐蚀 控制》2012(6)27-45.
作者简介：冯勇祥男 1932年9月生，1955年毕业于黑龙江大学（原哈尔滨外国语专科学校）。1956、1958、1994年先后赴俄罗斯实习、考察访问。商务会谈等，高级工程师，主要从事电碳生产及国内外技术情报工作。
《炭素工艺与设备》编辑部整理供稿 |
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