这样的集装箱模块化系统将取代化工生产中的批次和连续生产

市场和原材料的发展趋势决定了化工行业的前进方向。2008~2009年的经济危机成为了化工厂工程设计和建设模式转变标志的原因之一。传统的EPC供货商（总部设在西方工业化国家的总承包商）正在面临着来自亚洲的竞争。与此同时，全球化工公司的化工厂工程设计团队正在加强自己与EPC的合作关系，并利用国际工程设计资源基础来分担这些工作负荷。ACHEMA将提供一个新合作模式和采购战略的平台，重点展示化工厂工程设计和建设能够为可持续性高效化工生产做出的贡献。

对于化工工程设计、采购和建设行业来说，经济危机已经变成了遥远的回忆。仅2011年，全球已经宣布了投资额超过1500亿美元的众多化工项目，这些项目建设工程将于之后3~4年间展开，且这之后还将有更多的项目，如从现在起到2020年，Basf正计划投资300~350亿美元兴建新的生产设施。

两种总体战略

化学工业正在遵循两种总体战略。对于肥料和包括用于塑料薄膜生产的聚乙烯和聚丙烯在内的原生塑料这类散装化学品（通用商品），生产商正在将生产设施部署在靠近原材料来源地，如中东地区。在与Sadara合资公司达成的框架协议范围内，Dow Chemical Company和Saudi Aramco已经于2010年7月开始在Jubail（沙特阿拉伯）建设一座一体化的化工生产综合体。这个200亿美元的项目正计划于2016年投产，产量将为每年300万t化学产品。

特种化学品和高性能塑料生产商正在销售地区设立生产基地。Basf、Bayer、Evonik和Lanxess在亚洲的投资项目额度达到数十亿至百亿，而且绝大多数项目都是近期宣布的。Bayer计划从现在开始至2015年在亚洲再投资18亿欧元，而BASF已经指定100~120亿欧元的投资用于各个新兴国家的建设项目。2010年，特种化学品生产商Evonik和Lanxess所开展的项目成为了关注焦点，这些项目包括诸如位于新加坡的4亿欧元的丁基橡胶项目（Lanxess）和约5亿欧元的甲硫氨酸厂（Evonik）。

但是，企业投资项目除了将目光放远到新兴国家和亚洲之外。欧洲也在开展重大扩建项目，除了一系列百万级的新建和扩建项目之外，鹿特丹港的化工簇群正在计划扩建（约100亿欧元），而且Basf公司已经宣布在其Ludwigshafen生产地投资90~100亿欧元，且公司在2012年1月批准建设一座用于生产软质泡沫塑料前体甲苯二异氰酸脂（TDI）的生产综合体。此项目计划于2014年竣工，项目成本估计约为10亿欧元。

图1 2011年11月，位于拜耳上海一体化基地的拜耳材料科技TDI生产基地投产

一系列的基础模式转变

如今的化工生产商已将可持续性和能效当作一项重大的战略优先事项来考虑，化工行业和化工厂工程设计、采购和建设领域也发生了一系列基础模式的转变，在厂址内实现生产协作增效正在变得越来越重要。“这次TDI生产设施投资决策的基础上不只是生产运行本身。评估过程包括了对Ludwigshafen厂址的能源流和热量流进行的整体评估。”Basf公司工程设计主任Peter M. Gress这样解释道。这家公司计划发挥规模和高效集成的优势，成为欧洲成本效益最高的TDI生产商。负责Evonik过程技术和工程设计业务的Claas Jürgen Klasen分享了自己的看法，他认为生产地点的协作增效正在变得越来越重要。“化学工业园区的中央基础设施提供了很好的条件，让我们可以增强能源供应的集成度和原材料资源的利用度，这正是这些工业园区在化工行业发挥着越来越大作用的原因所在。”

工程师的地位已经超越了其所在化工公司内部服务人员的角色，他们的目标是为公司增加价值。这种类似于市场夸大宣传的陈述并非单单只是口号。投资项目从来不会由任一方独立执行。反之，项目在设计时都以发挥出最大的整体价值为目标。例如，如果包括了现场其它作业在内的一体化热能管理可以降低整体能耗时，即使较高的投资成本也是可以接受的。Claas Jürgen Klasen将传统EPC与业主工程师之间的差别描述如下：“为了设计出最佳技术方案，我们需要对市场进行详尽了解，熟悉具体产品要求特性、原材料市场和整体生产成本。”Bayer Technology Services公司的工程设计主任Jürgen Hinderer对此表示赞同：“要想及时完成设计并控制在预算之内，符合全部质量和安全参数，这些都要求用户、我们技术熟练和经验丰富的国际化工程设计团队以及我们的供货商在项目所有阶段的全程通力合作，这正是业主工程师与其他工程设计和建设公司工程师的差别。客户的钱就是我们的钱。”

2011年11月，Bayer Material Science在上海投运了一座大型TDI化工厂（25万t/a）。生产采用了新技术（气相光气化），技术和扩大规模如今已不再是Ludwigshafen TDI项目首要考虑的重点了。真正的重点在于找出一种能够将这个项目各种要素集成到现场错综复杂工作方式当中的最佳方式。

图2 如果你愿意接受新工艺，你就有可能将产品开发到投入生产的时间缩短一半

新的合作模式

这种着重于整体的方法还形成了一种新的合作模式，将各项责任分配给化学品生产者（用户）、内部工程设计团队和外部EPC服务提供商。如今行业当中已经不再采用授予EPC一份在用户自己的概念设计基础上交付交钥匙型工厂总合同的形式，项目阶段之间的连接已经非常密切了。EPC服务提供商正在更深入地参与到概念设计工作当中，用户也可灵活地在项目的后续阶段做出变更。这种水平的信任和密切合作只有在超越了具体项目边界的战略性合作伙伴关系的框架之内才有可能发展起来。这些关系可以在化工公司的内部工程设计团队与独立承包商之间建立起来。

化工行业将依赖于未来数年间建立的长期合作伙伴关系和框架协议来管理大型项目的未来工作。只有在这些关系的基础上，EPC才能够成为业主工程设计团队的有力臂膀。

全球化学行业的EPC供应商已不再仅限于西方国家的企业。特别是在经济危机之后，亚洲EPC承包商已经摇身变成了非常值得重视的竞争对手。2008年之前，中国和韩国EPC承包商就经常被认为是颇受欢迎的低阶合作伙伴，它们摆脱了西方工程设计企业对设计业务中劳动密集且风险较高的建设阶段的责任。而今，三星等公司经常担任总承包商的角色，他们只是从欧洲公司买入技术而已。这类公司通过积极进取的定价吸引业务，愿意承担风险，拥有优惠的战略性融资安排，获得了政治上的支持，最重要的是他们愿意承担起确保大型项目成功渡过建设期的责任。德国EPC承包商已经理解了这个问题，目前正在努力重新起用自己的专业建设经验，提升自己的垂直集成水平并增强靠近客户所在地开展工作的能力。

EPC和内部工程设计团队还要在价格问题上做好工作。设备采购值占据了EPC合同总值的50%以上。这个战略以最佳成本国家外包为基础，更多劳动力密集型企业目前正在从低工资国家采购设备。为了让这个战略发挥作用，采购团队必须在低采购价格、保证质量成本和运输费用之间取得最佳的折衷。据行业内部人士透露，在中国，严格的控制措施及与供货商间的人际关系比起滴水不漏的合同来说更为重要。

为了系统性地培养必要的文化间交流技巧和减少质量保证的日常开支，业主工程师和欧洲承包商也有意培养自己针对采购市场的人才资源。例如，Linde公司在2010年引入了一种新的采购组织结构：6个采购中心承担起各地区供货商联络点的作用。

在中国、印度和南非投资的化工公司正在计划在这些国家雇用更多的工程设计员工。“目的是承担各国员工本地项目管理责任以及与当地承包商合作提供质量持续保证服务，”Klasen这样说。此外，化工公司还想要充分利用与全球性EPC承包商建立的战略性合作伙伴关系，获得承包商们在全球市场上的采购专业经验。“我们正在将更大的采购责任转至我们的外部合作伙伴肩上，但是我们绝对不会放弃最终决定权。”Gress表示。

欧洲和德国的工厂在亚洲进行设计工作已经变成了现实。在近年来所进行的项目工作进程当中，例如Bayer Technology Services公司已经培养出自己在亚洲的工程设计资源，并且依据德国标准开展化工厂设计工作。Jürgen Hinderer对Bayer的战略做出了如下解释：“我们将继续贴近当地客户来发展我们的工程设计专业服务，从而能够提供最优化的系统可用性和周转时间管理。业主的工程设计体现了一种生产的概念，对合作双方来说，这个概念特指可持续型的价值创造。”

订制模块化的化工厂

一种曾经在各种场合下被预言过的发展趋势并没有在化学工业变成现实，也就是由各种标准化模块组合而成的世界级化工厂。在大型工厂当中，用户可以对技术解决方案进行订制，以获得竞争优势。将来，一体化物流将变得越来越重要，超越同一化工生产地点的现有本地生产装置的边界。在未来的化学园区当中，由多家化工公司共享的一体化结构将发挥协作增效作用，为各个企业的业务成功做出贡献。

近来，在一系列传统的大规模生产过程领域中有了不少新发展，其中包括氯电解、环氧乙烷生产和氯回收，在原材料和能源消耗量、选择性和良品率方面都呈现出显著的进步。“在塑料和橡胶行业当中，在世界级工厂创新方面仍会涌现出各种质的飞跃，即使传统的硫酸生产领域也会如此。但是，批次模式生产方式在制药行业中仍处于推广阶段，还有足够的创新空间，”Jürgen Hinderer表示。

作为对比，多种产品和精细化学品生产中正在呈现出各种新的发展趋势。对于那些小批量生产的特殊产品来说，上市周期十分重要，同时还必须降低从产品开发阶段到开始生产之间存在的市场风险。在标准化模块基础上实现的小型、通用生产运行方式，其中包括了集装箱化的模块，表现出较大的发展潜力，并且目前已有一些研究项目正在展开。这种“灵活、快速、未来工厂”（F3工厂）概念以集装箱大小的系统模块为基础，并可以组合成生产线。在Leverkusen化学园区最近开放的Invite研究中心，各项研究工作正在进行之中。

特殊化学品生产商Evonik正在采取类似的方法。这家公司正在开发一种小规模生产系统，这种系统将放置在一个海运用集装箱内，这套系统可以用于各种不同的生产过程中。生产所需的全部过程步骤都容纳在这个集装箱之内。如果需求好于预期，则生产规范可以扩大至多个集装箱系统。采用这种方法，实验室开发和基本工程设计可以并行展开，从而节约了时间。这家公司自2010年以来，一直在Rheinfelden生产厂使用一套紧凑型Evotrainer系统生产着硅烷化合物。

在欧盟Copiride研究项目的支持下，这家公司一直在探索设计高度紧凑化生产系统，他们的合作伙伴有Eindhoven大学和Stuttgart大学以及德国Mainz的微技术研究所（IMM）。2012年，预计将有一套多功能集装箱系统研发成功并应用，这套系统将在Marl化学园区进行一种特种聚合物的工业级生产。

集装箱级化工生产方式的前景可能非常光明，但专门订制的多产品生产解决方案也将继续在未来生产技术领域中保有一席之地。但是，这些项目的预算通常十分紧张，很难给“未来可选配部分”留出空间。这种生产资产完全按照预定应用目标进行订制还存在一定的问题。

小结

世界经济危机3年后，化工厂工程设计和建设行业面临着大量需要完成的工作。这样沉重的工作负荷正在迫使化工公司的工程设计部门与传统EPC承包商一起打造战略合作关系。为了提高那些正处在计划阶段的生产设施的可持续性和能效，不仅化工行业需要新建世界级的化工厂，而且这些生产设施也需要越来越多地利用化学工业园区内一体能源流和原材料流的优势。定制模块化工厂设计现在仍然是一种常见的情况。目前还没有出现任何重大级别的模块和模块化标准。传统生产技术的持续发展已经引发了一系列技术创新。在特种化学品领域，采用模块化集装箱生产技术正在发展和完善当中。