化工領(lǐng)域?qū)諝鉂穸鹊囊?氣體壓縮機在石化工業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展

在聚乙烯生產(chǎn)制造過程中需檢測乙烯原料氣體的濕度，水會使鉑催化劑中毒，只有控制氣體CO2的適當(dāng)濕度，才能保證生產(chǎn)的順利進行；氯化物如漂白粉的生產(chǎn)過程中需嚴(yán)格控制載氣的濕度值，否則其會與水生成廢酸，這就需要到工業(yè)除濕機、壓縮機或者其他濕度控制設(shè)備。

壓縮氣體的生產(chǎn)過程中，需對氣體進行預(yù)干燥處理，以防壓縮過程中過飽和水汽的凝聚；液化氣體前應(yīng)對氣體進行充分的干燥，以防水汽冷凝引起閥門和部件的堵塞；液體SO2的生產(chǎn)和儲存過程中，如若不對水分進行充分地干燥，SO2與水作用可生成帶有強腐蝕性的亞硫酸和硫酸；天然氣和液化石油氣的輸送和儲存中，氣體中含水量過高時，在低于0℃時凍結(jié)，高于0℃時形成凝固水合物；在尼龍和聚酯的聚合過程及其纖維的紡織過程中，濕度控制不好，會降低生產(chǎn)效率和影響產(chǎn)品質(zhì)量。化工原理中專門有干燥氣體的論述，詳細(xì)分析干燥過程特征、干燥方法及其應(yīng)用，以干燥靜力學(xué)為理論基礎(chǔ)，分析濕空氣的狀態(tài)參數(shù)、物料的含水狀態(tài)、自由水分與平衡水分、結(jié)合水分與非結(jié)合水分等，并討論恒定干燥條件下的干燥速度、干燥曲線與干燥速率曲線、臨界含水量、恒定干燥條件下干燥時間的計算。

煉油生產(chǎn)中常用的壓縮機主要為催化裂化裝置的主風(fēng)機和富氣壓縮機，催化重整裝置和加氫裝置的循環(huán)氫壓縮機和新氫壓縮機，焦化裝置的焦化氣壓縮機等。高壓氫氣壓縮機由于規(guī)模和工藝流程不同，并且有硫化氫等介質(zhì)腐蝕，制造難度大，世界上只有少數(shù)幾個國家能夠制造，如美國德來賽—蘭德公司、意大利新比隆公司、德國博爾齊格公司等。氣體壓縮機是對氣體進行壓縮，產(chǎn)生氣體壓縮能的設(shè)備。對氣體進行壓縮的目的是輸送氣體或者為化學(xué)反應(yīng)創(chuàng)造必要的條件。氣體壓縮機是石化裝置的關(guān)鍵設(shè)備，大部分石化裝置都有氣體壓縮機。

一般常用的有離心式壓縮機、往復(fù)式壓縮機、螺桿式壓縮機等。大多數(shù)壓縮機輸送介質(zhì)為石油混合氣體、天然氣、氮氣、氫氣、氧氣、氯氣、甲烷、乙烯、丙烯、氨氣、二氧化氮等。鑒于石化生產(chǎn)裝置大多數(shù)在高溫、高壓、易燃、易爆、腐蝕、有毒、長周期連續(xù)生產(chǎn)條件下，因此要求壓縮機組必須做到整體性能好，效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，無故障運轉(zhuǎn)時間達到20000h以上，而且可以滿足各種工況的需要。乙烯成套生產(chǎn)裝置中的壓縮機數(shù)量最多，如乙烯裂解裝置的裂解氣壓縮機、丙烯壓縮機、乙烯壓縮機；聚乙烯裝置的循環(huán)氣壓縮機和乙烯壓縮機；聚丙烯裝置的循環(huán)氣壓縮機和丙烯壓縮機；PTA裝置和丙烯腈裝置的工藝空氣壓縮機等。其中乙烯裂解裝置的裂解氣壓縮機、丙烯壓縮機和乙烯壓縮機，俗稱“三機”，能耗占裝置總能耗的20%～40%，因此，降低壓縮機能耗對降低裝置能耗具有重要意義。

現(xiàn)在，國外已采用了高效率三元流動葉輪及與其匹配良好的固定元件，使其壓縮機效率比原來提高5%以上，整機效率高達82%，而且運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，檢測、報警及聯(lián)鎖停車系統(tǒng)控制水平高，可保證裝置3年的運轉(zhuǎn)周期。高壓聚乙烯裝置中的超高壓壓縮機是石化生產(chǎn)裝置中壓力最高的往復(fù)壓縮機，排氣壓力達到350MPa。世界上最大的乙烯裝置用壓縮機供應(yīng)商當(dāng)屬德來賽—蘭德公司、新比隆公司、三菱重工、德馬格公司、瑞士蘇爾壽公司等?；噬a(chǎn)中用的離心壓縮機，主要有工藝空氣壓縮機、合成氣壓縮機、二氧化碳壓縮機、氮氣壓縮機、氨壓縮機；空分空壓裝置的空氣壓縮機、氧氣壓縮機、氮氣壓縮機等。由于合成氨裝置不斷向大型化發(fā)展，用戶對壓縮機組的能耗、可靠性、配套水平等技術(shù)指標(biāo)的要求也越來越高?，F(xiàn)在，世界上先進的壓縮機制造廠家都在致力于這方面的研究，并取得了很大進展。如在壓縮機氣動性能設(shè)計上使用的程序，能適用于幾百個大氣壓，大大提高了計算精度；轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性研究，已經(jīng)研制出超二階、三階的高柔性轉(zhuǎn)子，并已成功應(yīng)用于產(chǎn)品的設(shè)計。另外，國外在壓縮機有關(guān)部件成套技術(shù)上也有了很大發(fā)展，如密封、軸承、調(diào)節(jié)系統(tǒng)、輔機配套水平、機組自動化控制及故障診斷水平等方面取得了突破性的進展。

離心壓縮機在國內(nèi)的應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)在離心式壓縮機發(fā)趨勢是：容量不斷增大，以滿足石化生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大的要求；隨著新技術(shù)的發(fā)展，新型氣體密封、磁力軸承和無潤滑聯(lián)軸器的出現(xiàn)，不斷開發(fā)高壓壓縮機和小流量壓縮機產(chǎn)品；進一步研究三元流動理論，不僅應(yīng)用到葉輪設(shè)計，還發(fā)展到葉片擴壓器靜止元件設(shè)計中，以期達到最高的機組效率；低噪聲化，采用噪聲防護以改善操作環(huán)境。

往復(fù)壓縮機在國內(nèi)的應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)在往復(fù)式壓縮機發(fā)展方向是：大容量、高壓力、結(jié)構(gòu)緊湊、能耗少、噪聲低、效率高、可靠性高、排氣凈化能力強；普遍采用撬裝無基礎(chǔ)、全罩低噪聲設(shè)計，大大節(jié)約安裝、基礎(chǔ)和調(diào)試費用；不斷開發(fā)變工況條件下運行的新型氣閥，氣閥壽命大大提高；在產(chǎn)品設(shè)計上，應(yīng)用壓縮機熱力學(xué)、動力學(xué)計算軟件和壓縮機工作過程模擬軟件等，提高了計算準(zhǔn)確度，通過綜合模擬模型預(yù)測壓縮機在實際工況下的性能參數(shù)，以提高新產(chǎn)品開發(fā)的成功率。壓縮機產(chǎn)品機電一體化得到強化，采用計算機自動控制，自動顯示各項運行參數(shù)，實現(xiàn)優(yōu)化節(jié)能運行狀態(tài)，優(yōu)化聯(lián)機運行、運行參數(shù)異常顯示、報警與保護；產(chǎn)品設(shè)計重視工業(yè)設(shè)計和環(huán)境保護，壓縮機外型美觀，更加符合環(huán)保要求。國內(nèi)可以生產(chǎn)石化行業(yè)需要的往復(fù)式壓縮機的廠家主要有沈陽氣體壓縮機廠、上海壓縮機廠、無錫壓縮機廠等。經(jīng)過20年的發(fā)展，國內(nèi)已形成L、D、DZ、H、M型等等數(shù)十個壓縮機系列、數(shù)百種產(chǎn)品。國內(nèi)的中小型壓縮機基本滿足了國內(nèi)石化行業(yè)的需求，但大型往復(fù)壓縮機還不能完全滿足需要。沈陽氣體壓縮機廠從德國BORSIG公司引進了全套的往復(fù)壓縮機設(shè)計制造技術(shù)，將產(chǎn)品市場定位于煉油化工領(lǐng)域，尤其在大中型往復(fù)壓縮機技術(shù)開發(fā)方面取得了突破性進展。1990年研制成功了符合現(xiàn)行國際標(biāo)準(zhǔn)的4M50型系列大型氫氣往復(fù)壓縮機組，1996年推出了6M50型系列氮氫氣壓縮機組，1998年研制成功了4M80型系列大型氫氣壓縮機組。往復(fù)式新氫壓縮機容積流量達到34000Nm3/h，活塞壓力達到80kN，出口壓力達到19MPa，功率達到4000kW，已用于200萬t/a渣油加氫脫硫裝置。天華化工機械及自動化研究設(shè)計院和江陰壓縮機廠合作設(shè)計制造的迷宮壓縮機流量達到980Nm3/h，出口壓力達到3.8MPa，已經(jīng)應(yīng)用于7萬t/a聚丙烯裝置。大型機組的研制成功，打破了國外廠家和銷售商長期壟斷我國煉油化工用往復(fù)壓縮機市場的局面，使同種機組的市場價格下降超過了50%，標(biāo)志著國內(nèi)的往復(fù)壓縮機制造能力正向A水平邁進。

現(xiàn)在國內(nèi)往復(fù)壓縮機技術(shù)水平同國外相比，主要差距為基礎(chǔ)理論研究差，產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)能力低，工藝裝備和實驗手段落后，產(chǎn)品技術(shù)起點低，規(guī)格品種、效率、制造質(zhì)量和可靠性還有相當(dāng)差距，技術(shù)含量高和特殊要求的產(chǎn)品滿足不了國內(nèi)需要。