化工领域对空气湿度的要求 气体压缩机在石化工业的应用和发展

化工领域对空气湿度的要求 气体压缩机在石化工业的应用和发展

　　在聚乙烯生产制造过程中需检测乙烯原料气体的湿度，水会使铂催化剂中毒，只有控制气体CO2的适当湿度，才能保证生产的顺利进行；氯化物如漂白粉的生产过程中需严格控制载气的湿度值，否则其会与水生成废酸，这就需要到工业除湿机、压缩机或者其他湿度控制设备。

　　压缩气体的生产过程中，需对气体进行预干燥处理，以防压缩过程中过饱和水汽的凝聚；液化气体前应对气体进行充分的干燥，以防水汽冷凝引起阀门和部件的堵塞；液体SO2的生产和储存过程中，如若不对水分进行充分地干燥，SO2与水作用可生成带有强腐蚀性的亚硫酸和硫酸；天然气和液化石油气的输送和储存中，气体中含水量过高时，在低于0℃时冻结，高于0℃时形成凝固水合物；在尼龙和聚酯的聚合过程及其纤维的纺织过程中，湿度控制不好，会降低生产效率和影响产品质量。化工原理中专门有干燥气体的论述，详细分析干燥过程特征、干燥方法及其应用，以干燥静力学为理论基础，分析湿空气的状态参数、物料的含水状态、自由水分与平衡水分、结合水分与非结合水分等，并讨论恒定干燥条件下的干燥速度、干燥曲线与干燥速率曲线、临界含水量、恒定干燥条件下干燥时间的计算。

　　炼油生产中常用的压缩机主要为催化裂化装置的主风机和富气压缩机，催化重整装置和加氢装置的循环氢压缩机和新氢压缩机，焦化装置的焦化气压缩机等。高压氢气压缩机由于规模和工艺流程不同，并且有硫化氢等介质腐蚀，制造难度大，世界上只有少数几个国家能够制造，如美国德来赛—兰德公司、意大利新比隆公司、德国博尔齐格公司等。气体压缩机是对气体进行压缩，产生气体压缩能的设备。对气体进行压缩的目的是输送气体或者为化学反应创造必要的条件。气体压缩机是石化装置的关键设备，大部分石化装置都有气体压缩机。

　　一般常用的有离心式压缩机、往复式压缩机、螺杆式压缩机等。大多数压缩机输送介质为石油混合气体、天然气、氮气、氢气、氧气、氯气、甲烷、乙烯、丙烯、氨气、二氧化氮等。鉴于石化生产装置大多数在高温、高压、易燃、易爆、腐蚀、有毒、长周期连续生产条件下，因此要求压缩机组必须做到整体性能好，效率高，结构紧凑，占地面积小，运转平稳可靠，无故障运转时间达到20000h以上，而且可以满足各种工况的需要。乙烯成套生产装置中的压缩机数量最多，如乙烯裂解装置的裂解气压缩机、丙烯压缩机、乙烯压缩机；聚乙烯装置的循环气压缩机和乙烯压缩机；聚丙烯装置的循环气压缩机和丙烯压缩机；PTA装置和丙烯腈装置的工艺空气压缩机等。其中乙烯裂解装置的裂解气压缩机、丙烯压缩机和乙烯压缩机，俗称“三机”，能耗占装置总能耗的20%～40%，因此，降低压缩机能耗对降低装置能耗具有重要意义。

　　现在，国外已采用了高效率三元流动叶轮及与其匹配良好的固定元件，使其压缩机效率比原来提高5%以上，整机效率高达82%，而且运转平稳，检测、报警及联锁停车系统控制水平高，可保证装置3年的运转周期。高压聚乙烯装置中的超高压压缩机是石化生产装置中压力最高的往复压缩机，排气压力达到350MPa。世界上最大的乙烯装置用压缩机供应商当属德来赛—兰德公司、新比隆公司、三菱重工、德马格公司、瑞士苏尔寿公司等。化肥生产中用的离心压缩机，主要有工艺空气压缩机、合成气压缩机、二氧化碳压缩机、氮气压缩机、氨压缩机；空分空压装置的空气压缩机、氧气压缩机、氮气压缩机等。由于合成氨装置不断向大型化发展，用户对压缩机组的能耗、可靠性、配套水平等技术指标的要求也越来越高。现在，世界上先进的压缩机制造厂家都在致力于这方面的研究，并取得了很大进展。如在压缩机气动性能设计上使用的程序，能适用于几百个大气压，大大提高了计算精度；转子稳定性研究，已经研制出超二阶、三阶的高柔性转子，并已成功应用于产品的设计。另外，国外在压缩机有关部件成套技术上也有了很大发展，如密封、轴承、调节系统、辅机配套水平、机组自动化控制及故障诊断水平等方面取得了突破性的进展。

　　离心压缩机在国内的应用和发展现在离心式压缩机发趋势是：容量不断增大，以满足石化生产规模不断扩大的要求；随着新技术的发展，新型气体密封、磁力轴承和无润滑联轴器的出现，不断开发高压压缩机和小流量压缩机产品；进一步研究三元流动理论，不仅应用到叶轮设计，还发展到叶片扩压器静止元件设计中，以期达到最高的机组效率；低噪声化，采用噪声防护以改善操作环境。

　　往复压缩机在国内的应用和发展现在往复式压缩机发展方向是：大容量、高压力、结构紧凑、能耗少、噪声低、效率高、可靠性高、排气净化能力强；普遍采用撬装无基础、全罩低噪声设计，大大节约安装、基础和调试费用；不断开发变工况条件下运行的新型气阀，气阀寿命大大提高；在产品设计上，应用压缩机热力学、动力学计算软件和压缩机工作过程模拟软件等，提高了计算准确度，通过综合模拟模型预测压缩机在实际工况下的性能参数，以提高新产品开发的成功率。压缩机产品机电一体化得到强化，采用计算机自动控制，自动显示各项运行参数，实现优化节能运行状态，优化联机运行、运行参数异常显示、报警与保护；产品设计重视工业设计和环境保护，压缩机外型美观，更加符合环保要求。国内可以生产石化行业需要的往复式压缩机的厂家主要有沈阳气体压缩机厂、上海压缩机厂、无锡压缩机厂等。经过20年的发展，国内已形成L、D、DZ、H、M型等等数十个压缩机系列、数百种产品。国内的中小型压缩机基本满足了国内石化行业的需求，但大型往复压缩机还不能完全满足需要。沈阳气体压缩机厂从德国BORSIG公司引进了全套的往复压缩机设计制造技术，将产品市场定位于炼油化工领域，尤其在大中型往复压缩机技术开发方面取得了突破性进展。1990年研制成功了符合现行国际标准的4M50型系列大型氢气往复压缩机组，1996年推出了6M50型系列氮氢气压缩机组，1998年研制成功了4M80型系列大型氢气压缩机组。往复式新氢压缩机容积流量达到34000Nm3/h，活塞压力达到80kN，出口压力达到19MPa，功率达到4000kW，已用于200万t/a渣油加氢脱硫装置。天华化工机械及自动化研究设计院和江阴压缩机厂合作设计制造的迷宫压缩机流量达到980Nm3/h，出口压力达到3.8MPa，已经应用于7万t/a聚丙烯装置。大型机组的研制成功，打破了国外厂家和销售商长期垄断我国炼油化工用往复压缩机市场的局面，使同种机组的市场价格下降超过了50%，标志着国内的往复压缩机制造能力正向A水平迈进。

　　现在国内往复压缩机技术水平同国外相比，主要差距为基础理论研究差，产品技术开发能力低，工艺装备和实验手段落后，产品技术起点低，规格品种、效率、制造质量和可靠性还有相当差距，技术含量高和特殊要求的产品满足不了国内需要。