容积式压缩机在石油化工装置中的应用

中国石化工程建设公司  甘永昌

1、容积式压缩机：

⑴ 往复式：

石油化工装置中往复压缩机低压（1.6MPa以下）、中压（1.6MPa以上）、高压（10MPa以上）、超高压（320MPa）均有使用。高压、超高压压缩机目前我国还不能生产，低压、中压压缩机国内基本上能满足要求。但随着石油化工能力的扩大，设备的重量、流量不断提高，大流量压缩机国内制造还有一定的难度，中石化已经立项委托沈鼓集团进行研发。例如2D125型往复压缩机，活塞推力达到120吨。石油、化工装置工艺流程上采用的压缩机，包括有油润滑和无油润滑的机型均有难度，炼油工艺中基本上使用有油润滑的方式，而化工工艺中基本上都采用无油润滑方式。在无油润滑机型中又可分为活塞环型和迷宫型，这与工艺要求有关。化工的高压聚乙烯装置中采用的压缩机为有油润滑柱塞型，化工中，膜式压缩机用的较少。

⑵ 旋转式：

a、石油化工装置中，绝大部分是采用螺杆式压缩机。螺杆压缩机分干式和湿式。这与工艺要求有关，我们在数据表中有说明。石油化工的大型化要求螺杆压缩机也跟随大型化，在传递功率允许的情况下，可以提高转速来满足要求，但有局限性，因此应设计大通径螺杆机组，目前有的厂商有Φ630的螺杆，压力达3.0Mpa（出口）。

b、液环式压缩机也有应用，因它的功耗大部分消耗在密封中，只有特定工艺中选用。过去化工在火炬气回收和有汽油相的工艺抽真空中。目前，火炬气大多采用螺杆机组，也有采用往复机（要求在后述）。

⑶ 在石油化工装置中两种机型的应用和要求

往复机在下列装置中采用：180万吨/年（单线）蜡油加氢，新氢压缩是往复机，循环气是离心机。200万吨/年渣油加氢是往复机，流量34000m³/h，压力19MPa，功率4000Kw；也有13MPa，17MPa高压加氢，提高加氢压力，增加氢的加氢收率。400万吨/年柴油加氢，新氢是往复机，循环氢是离心机。400万吨/年加氢裂化新氢是往复机，循环氢是离心机。以上是有油润滑机型。

化工装置使用的往复机基本都是无油型，早期的甲烷压缩机是无油，以后装置大型化，加上无油润滑压缩机有活塞环粉末，而改为离心式压缩机。其它在乙烯输送，罐区制冷，聚丙烯装置均采用迷宫型或低温－100℃的迷宫型。

螺杆机组：工艺流程中，炼油化工中均有使用，如丁二烯压缩机和火炬气回收中使用的螺杆压缩机组，进口、国产均采用。

从上述可以看出：石油化工装置中，压缩机输送的气体绝大多数都是易燃、易爆，有的压缩是不可燃气体，如空气，但它放在防爆区内，因此，石油化工中两种机型的电气、仪表均要求防爆，隔爆、增安、本质安全型（仪表用）。具体是什么型式均在数据表或工程规定中说明。

先说往复压缩机，正因为是压缩可燃气体，如氢、甲烷、氧气、火炬气等什么气体都有，从C1~C6均有，因此，我建议往复机（迷宫除外）均设计成长双室（API-618中的C型），我国部标JB/T8685-1998中的长两腔室接筒。这给活塞的设计带来很多困难（活塞杆稳定、下沉要求，密封等都有高的要求，但一次到位，适应性很强，都能包括，如国外有的电动机隔爆型BIICT5一样，全满足，尽管要求高，品种少，模具也少。）

迷宫压缩机不受此限，但它在设计上已考虑到各种危险气体的使用。

除在结构上，化工装置有特殊要求外，在活塞的速度上也有特殊要求，即对API-618的修正，如下述：

a.（2.2）压缩机的速度和对应的活塞速度将不超过下列值

压缩机在一般速度下，压缩饱和烃类气体和无油润滑缸时，活塞速度不超过3.5m/s。

立式迷宫活塞型压缩机的最大速度为420rpm，驱动机功率可以不限。

空压机、氧压机可以不受上述限制。

b. 压缩机的排出温度，若有限制，在数据表中应有表示。

c．材料（2.14.2.1）

由于石油化工装置的特殊性，压缩机的汽缸和别的受压件材料不允许采用灰铸铁。汽缸上的泻放阀（安全阀）压力超过70bar，阀体材料不允许采用球墨和可煅铸铁。

d. 也由于石油化工的特殊性，卧式布置的缸体，应顶部（上）吸入，底部（下）排出，特别是压缩易饱和的气体（2.6.1.2，部标JB/T 8685-1998 7.10.2）

e．特别提起注意，对外连接法兰和内连接法兰化工装置不采用GB-9112～9123钢制法兰标准，应采用HG-20615美标系列。炼油装置不强求。

对于API-618修正的很多，不一一列出，如果你们有机会接受我公司化工装置的询价书，我们会有工程规定附上，要求都在里面。

（2）螺杆压缩机－旋转型

石油和化工装置中，均有螺杆压缩机。工艺上用的，石油是塔顶气（常减压），化工是丁二烯装置，火炬气回收系统。石油和化工均采用过。石油工艺用螺杆机，全为国内采购，化工用的螺杆机，国内外均有采购，尤其是丁二烯螺杆压缩机均是国外采购。近期有国内制造商与我公司联合开发丁二烯螺杆压缩机组，也希望国内有资质的制造商参与合作。丁二烯螺杆压缩机的物料是丁烯，若压缩机温度超过80℃时，物料在机壳、转子上易结焦，因此要高效率且压缩比小，一般采用两端压缩，而螺杆机组不可能在一个机壳内完成，因此一般由两组螺杆来完成。这样压缩机的厂家就各有各的招式，就看谁的招式省功耗，占地小，易操做，谁就有优势。其中有电动机驱动内串联布置，电动机厂通过齿轮箱一进轴双出轴驱动两台压缩机，也有纯两机组，也有用联轴器驱动的。

密封：有双机械密封，也有干气密封的，干气密封要防止N2进入物料。

用于燃料回收（火炬气）螺杆压缩机是湿式，喷工艺水，因此机组要自带一套分离设备，能自动外接补水，且利用出口压力把回收水压入喷嘴。由于排气温度不受限制，一级压缩就能满足要求。

2、容积式压缩机采用的标准规范

我们公司是由北京设计院和北京石化工程公司合二为一的公司。石油和化工的做法不尽一致。化工部份，不论是国内采购还是国外采购，都采用API-618/619，而且根据工程需要，对API做一些适当的修改，因此我们称之为工程规定，包括电气、仪表、配管的工程规定，所以要重视。在文字里我们已经说明，制造商有不能接受的条款应提出偏离，否则视为完全接受。

炼油在国内采购的，工艺装置上使用的容积式压缩机也采用API标准，其它采用国标：

GB/T 7777-2003 往复活塞压缩机振动测量与评价

GB/T 3853-98   容积式压缩机验收与试验流程

GB/T 13280-91  工艺流程用螺杆压缩机技术条件

我个人建议：API标准不是高标准，你们根据API标准，制定一套完整的工艺规程和厂的规范，这样我们在做合资项目时国际上也认可。

3、文件交付要求

若你们按API标准，文件交付讲的很清楚，技术报价交些什么文件，在标准中都有说明，中标后开条件会准备文件，中途交确认文件，确认后首交文件，均有说明，文件名的解释都有。

国内厂商提供文件较难的是机器的基础条件。静载荷还能提出，但动载荷（X、Y、Z）重心，振幅等数据就困难。还有管口的力和位移，许用力矩等。

螺杆机组振幅要求：12um（峰-峰值）

有的厂商，设备还未制造完就提出最终资料，这怎么可能。至于维修空间，维修重量，卧式往复机填料抽出空间，有些厂商提不准或根本就未提，造成检修困难。