趙月剛，高玉林，胡福生

（陜西未來能源化工有限公司，陜西 榆林 719000）

0 引 言

陜西未來能源化工有限公司兗礦榆林1000kt／a煤間接液化示范項目低溫甲醇洗工藝軟件包引進(jìn)德國Linde工藝，配套的循環(huán)氣壓縮機(jī)是凈化裝置的關(guān)鍵設(shè)備，用于回收甲醇洗滌塔洗滌富甲醇溶液中的一氧化碳和氫氣，進(jìn)口氣體溫度為－36℃，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后溫度升高到70℃，再經(jīng)后冷器冷卻到40℃，送到變換氣主管線，循環(huán)利用，從而提高裝置運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。介質(zhì)易燃易爆，有毒且低溫，在壓縮機(jī)的選型、配置、材料，設(shè)計、制造等方面都有其自身的特點(diǎn)?，F(xiàn)簡介我公司循環(huán)氣壓縮機(jī)在選型方面的經(jīng)驗，以期與同類型化工項目的兄弟單位進(jìn)行探討。

1 我公司低溫甲醇洗壓縮機(jī)技術(shù)參數(shù)

（1）壓縮機(jī)技術(shù)參數(shù)

排氣量（吸入狀態(tài)） 13.75m3／min

各級（1級／2級）吸氣壓力 0.95／2.05MPa（A）

各級進(jìn)氣溫度 －36／20℃

各級排氣溫度 20／75℃

潤滑油壓力 0.25～0.40MPa（G）

進(jìn)水壓力 0.4MPa（G）

壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速 370r／min

軸功率 560kW

按照建筑建設(shè)過程中使用的材料來說，一般有鋼筋混凝土建筑、磚瓦建筑等。相對于傳統(tǒng)民居使用的磚瓦建筑來說，一些現(xiàn)代化的城市高層建筑多數(shù)都是采用鋼筋混凝土構(gòu)建而成的。鋼筋混凝土建筑要比磚瓦結(jié)構(gòu)的建筑更容易發(fā)生冷橋現(xiàn)象。

活塞行程 280mm

各級氣缸直徑 430／260mm

最大零件重量 14000kg

（2）（配套）電動機(jī)技術(shù)參數(shù)

型號 TAW1800－18－2150

型式 增安高壓三相異步電動機(jī)

額定功率 560kW

額定轉(zhuǎn)速 372r／min

額定電壓 10000V

電機(jī)重量 12410kg

2 選型及設(shè)計、制造要點(diǎn)

2.1 機(jī) 型

機(jī)型2D20－13.3／8.6－36.1，額定流量＝數(shù)據(jù)單所需流量／0.97。無油機(jī)型，采用對稱平衡D型往復(fù)式壓縮機(jī)，兩列兩級；制造廠家為沈陽遠(yuǎn)大壓縮機(jī)制造股份有限公司。

2.2 級 數(shù)

在選擇壓縮機(jī)級數(shù)時，一般應(yīng)遵循下列原則：壓縮機(jī)消耗的功率最小，排氣溫度應(yīng)在使用條件許可的范圍內(nèi)，機(jī)器重量輕，造價低；而要使機(jī)器具有較高的熱效率，則級數(shù)越多越好（各級壓力比越小越好）［1］。

循環(huán)氣壓縮機(jī)進(jìn)口0.95MPa（A），出口3.7MPa（A），壓縮比3.7／0.95≈3.9。選用一級壓縮，容積效率低，排氣溫度過高；選用二級壓縮，1級壓縮比2.16、排氣溫度20℃，2級壓縮比1.8、排氣溫度75℃，容積效率75%～76%。

2.3 機(jī)身、曲軸、連桿、軸承和十字頭

大型壓縮機(jī)的選型首先考慮的是其安全可靠性，并注意基礎(chǔ)件的選取。在曲軸、活塞桿、連桿螺栓、十字頭等主要部件的選取上，應(yīng)選用結(jié)構(gòu)合理的，安全系數(shù)要大一些［2］?；A(chǔ)件選取20t機(jī)型，機(jī)身材質(zhì)HT250，鑄造采用樹脂砂工藝。曲軸、連桿采用整體鍛件，材質(zhì)35CrMo；連桿螺栓35CrMo；連桿軸承20／ZSnSb11－6；十字頭軸承ZCuSn10Pb1；十字頭ZG230－450，上下滑板便捷調(diào)節(jié)；十字頭滑履20／ChSnSb11－6，巴氏合金采用電噴法噴鍍到十字頭滑板上；錐銷42CrMoA；主軸承螺栓、拉桿螺栓及連桿螺栓采用鍛鋼制造，螺紋滾制。油管采用球頭密封，材質(zhì)S30408。

2.4 隔離件

采用API618D型長短雙室隔離件，可承受0.2MPa的壓差；刮油環(huán)、密封環(huán)為剖分式，帶不銹鋼卡緊彈簧；中間密封填料函充氮保護(hù)；刮油器殼體35；主填料漏氣回收、接筒漏氣回收分別放空，其材質(zhì)為S30408，設(shè)有單向閥。

2.5 氣 缸

循環(huán)氣壓縮機(jī)進(jìn)口介質(zhì)溫度－36℃，氣體成 分 為：CO 27.318%、CO255.582%、H216.163%、 H2S 0.422%、 N20.321%、 Ar 0.125%、CH3OH 0.035%、COS 0.03%、CH40.004%。

沈陽遠(yuǎn)大壓縮機(jī)制造股份有限公司自2006年就為兗州煤業(yè)榆林能化有限公司、江蘇索普（集團(tuán)）有限公司、惠生（南京）化工有限公司、神華包頭煤化工有限公司等單位設(shè)計和制造低溫甲醇洗循環(huán)氣壓縮機(jī)，目前有19臺低溫甲醇洗循環(huán)氣壓縮機(jī)在役，運(yùn)行良好；在低溫甲醇洗循環(huán)氣壓縮機(jī)的設(shè)計、制造方面獲得并總結(jié)了經(jīng)驗，在壓縮機(jī)的配置和材料的選擇上都有其特點(diǎn)。一級氣缸采用該公司專有配方的低溫球鐵材料QT350－22L，可耐低溫－80℃，缸套材料為JT25－47D；二級氣缸材料為JT25－47C，缸套材料為JT25－47D。各級氣缸采用干式缸套，過盈配合，氣缸和接筒、中體的連接設(shè)有止口。兩級氣缸及氣缸蓋設(shè)獨(dú)立夾套，并采用冷卻水強(qiáng)制冷卻。

2.6 活塞桿、活塞

活塞桿采用整體鍛鋼制造，螺紋滾制，材質(zhì)05Cr17Ni4Cu4Nb，表面鈷碳化鎢硬化處理，最低硬度 HRC60，表面粗糙度 Ra0.2～0.4μm，與十字頭采用液壓聯(lián)接。在任何操作工況下，活塞桿和十字頭銷實際負(fù)荷不應(yīng)超過制造廠設(shè)定的最大連續(xù)負(fù)荷額定值的85%；安全閥啟跳時，活塞桿和十字頭銷實際負(fù)荷應(yīng)小于制造廠設(shè)定的最大連續(xù)負(fù)荷額定值。對于多級壓縮機(jī)，應(yīng)分別校核每級安全閥啟跳時綜合活塞力和氣體力的載荷情況。

一級氣缸為低溫工況，活塞材質(zhì)ZA12（表面陽極硬化）；二級活塞材質(zhì)35，要求支承環(huán)所承受的比壓不得大于0.030MPa，活塞體采取電加熱緊固。

2.7 氣 閥

使用頂開吸氣閥卸荷，所有卸荷閥為有風(fēng)卸荷。閥座硬度RC32，淬硬表面深度至少為1.6mm。一級閥座、閥片、升程限制器材質(zhì)S30408；二級閥座、升程限制器材質(zhì)20Cr13（表面非晶態(tài)），閥片PEEK，彈簧17－7PH（表面非晶態(tài)）。

2.8 聯(lián)軸器、防護(hù)罩、盤車機(jī)構(gòu)

剛性聯(lián)軸器，聯(lián)軸器法蘭與主軸為整體鍛造。防護(hù)罩由無火花材料制造（鋁合金材質(zhì)，厚度4mm），帶鉸鏈門。盤車機(jī)構(gòu)為電動盤車裝置。

2.9 潤滑系統(tǒng)

設(shè)獨(dú)立油箱，材質(zhì)S30408，設(shè)最高和最低油面顯示，并設(shè)置恒溫電加熱器。二臺螺桿油泵互為主輔，主、輔油泵應(yīng)具有120%的容積流量。各有獨(dú)立的外置安全閥和止回閥。一臺管殼式油冷器，管程走水，壓力損失不大于0.07MPa，溫升不低于6℃，材質(zhì)S30408，管板和管束采用脹焊結(jié)合，管束為可拆管束；設(shè)計熱負(fù)荷130%。兩臺自力式壓控閥，一臺控制油泵后總管壓力，可以實現(xiàn)兩臺油泵的全量回流；另一臺控制供油總管壓力，廠家為美國fisher。一套雙聯(lián)過濾器，材質(zhì)為不銹鋼，帶恒流量切換閥、跨線、孔板；過濾精度不小于25μm。系統(tǒng)管道、管件和閥門材質(zhì)均為S30408，墊片為不銹鋼石墨纏繞墊。

2.10 相關(guān)壓力容器

2.10.1 漏氣回收罐及排污罐

材質(zhì)S30408（筒體直徑DN＜400mm時，采用不銹鋼管）。帶現(xiàn)場液位計、手動排氣閥，現(xiàn)場液位計為磁翻板液面計。

2.10.2 緩沖器

設(shè)計及制造應(yīng)符合GB150－2011《壓力容器》標(biāo)準(zhǔn)，材質(zhì)S30408。安裝就地溫度指示。緩沖器的最小容積按API618標(biāo)準(zhǔn)確定，并不小于與其連接的所有氣缸每轉(zhuǎn)活塞排量的16倍，要求排氣緩沖器長徑比不超過4倍。

2.10.3 氣液分離器

設(shè)計及制造應(yīng)符合GB150－2011《壓力容器》標(biāo)準(zhǔn)，材質(zhì)S30408。設(shè)置安全可靠的排液系統(tǒng)，裝有高液位報警和聯(lián)鎖用的單獨(dú)接頭和液位開關(guān)，高液位報警和聯(lián)鎖之間至少應(yīng)有間隔5min時間的容量。設(shè)有磁性浮子液位計、液位變送器。

2.10.4 冷卻器

設(shè)計及制造應(yīng)符合GB150－2011《壓力容器》、GB150－1999《管殼式換熱器》標(biāo)準(zhǔn)。采用U形管，可拆卸式管束，要求有115%的冷卻面積（即換熱能力較額定負(fù)荷富余15%）。管程為循環(huán)冷卻水，殼程為工藝氣，材質(zhì)S30408，循環(huán)水側(cè)最大壓降不得超過0.1MPa，循環(huán)水的流速不應(yīng)小于0.9m／s，循環(huán)水溫升10℃；管板與管子的連接采用脹焊工藝。

3 結(jié) 語

大型煤化工裝置動設(shè)備的選型，首先要考慮的是先進(jìn)性、成熟性、安全可靠性，需到制造廠家、使用廠家進(jìn)行深入細(xì)致的調(diào)研。循環(huán)氣壓縮機(jī)是低溫甲醇洗工藝中的關(guān)鍵設(shè)備，只有選擇優(yōu)秀的制造廠家及最優(yōu)化的設(shè)計、制造工藝，才能保證其連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，保證企業(yè)利益的最大化和化工裝置的長周期運(yùn)行。

［1］活塞式壓縮機(jī)設(shè)計編寫組編.活塞式壓縮機(jī)設(shè)計 ［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1974，P16.

［2］劉林.4M32型甲醇聯(lián)合壓縮機(jī)的應(yīng)用 ［J］.壓縮機(jī)技術(shù)，2009，47 （1）：20～23.