低温甲醇洗循环气压缩机选型及设计要点

赵月刚，高玉林，胡福生

（陕西未来能源化工有限公司，陕西 榆林 719000）

0 引 言

陕西未来能源化工有限公司兖矿榆林1000kt／a煤间接液化示范项目低温甲醇洗工艺软件包引进德国Linde工艺，配套的循环气压缩机是净化装置的关键设备，用于回收甲醇洗涤塔洗涤富甲醇溶液中的一氧化碳和氢气，进口气体温度为－36℃，经压缩机压缩后温度升高到70℃，再经后冷器冷却到40℃，送到变换气主管线，循环利用，从而提高装置运行的经济效益。介质易燃易爆，有毒且低温，在压缩机的选型、配置、材料，设计、制造等方面都有其自身的特点。现简介我公司循环气压缩机在选型方面的经验，以期与同类型化工项目的兄弟单位进行探讨。

1 我公司低温甲醇洗压缩机技术参数

（1）压缩机技术参数

排气量（吸入状态） 13.75m3／min

各级（1级／2级）吸气压力 0.95／2.05MPa（A）

各级进气温度 －36／20℃

各级排气温度 20／75℃

润滑油压力 0.25～0.40MPa（G）

进水压力 0.4MPa（G）

压缩机转速 370r／min

轴功率 560kW

按照建筑建设过程中使用的材料来说，一般有钢筋混凝土建筑、砖瓦建筑等。相对于传统民居使用的砖瓦建筑来说，一些现代化的城市高层建筑多数都是采用钢筋混凝土构建而成的。钢筋混凝土建筑要比砖瓦结构的建筑更容易发生冷桥现象。

活塞行程 280mm

各级气缸直径 430／260mm

最大零件重量 14000kg

（2）（配套）电动机技术参数

型号 TAW1800－18－2150

型式 增安高压三相异步电动机

额定功率 560kW

额定转速 372r／min

额定电压 10000V

电机重量 12410kg

2 选型及设计、制造要点

2.1 机 型

机型2D20－13.3／8.6－36.1，额定流量＝数据单所需流量／0.97。无油机型，采用对称平衡D型往复式压缩机，两列两级；制造厂家为沈阳远大压缩机制造股份有限公司。

2.2 级 数

在选择压缩机级数时，一般应遵循下列原则：压缩机消耗的功率最小，排气温度应在使用条件许可的范围内，机器重量轻，造价低；而要使机器具有较高的热效率，则级数越多越好（各级压力比越小越好）［1］。

循环气压缩机进口0.95MPa（A），出口3.7MPa（A），压缩比3.7／0.95≈3.9。选用一级压缩，容积效率低，排气温度过高；选用二级压缩，1级压缩比2.16、排气温度20℃，2级压缩比1.8、排气温度75℃，容积效率75%～76%。

2.3 机身、曲轴、连杆、轴承和十字头

大型压缩机的选型首先考虑的是其安全可靠性，并注意基础件的选取。在曲轴、活塞杆、连杆螺栓、十字头等主要部件的选取上，应选用结构合理的，安全系数要大一些［2］。基础件选取20t机型，机身材质HT250，铸造采用树脂砂工艺。曲轴、连杆采用整体锻件，材质35CrMo；连杆螺栓35CrMo；连杆轴承20／ZSnSb11－6；十字头轴承ZCuSn10Pb1；十字头ZG230－450，上下滑板便捷调节；十字头滑履20／ChSnSb11－6，巴氏合金采用电喷法喷镀到十字头滑板上；锥销42CrMoA；主轴承螺栓、拉杆螺栓及连杆螺栓采用锻钢制造，螺纹滚制。油管采用球头密封，材质S30408。

2.4 隔离件

采用API618D型长短双室隔离件，可承受0.2MPa的压差；刮油环、密封环为剖分式，带不锈钢卡紧弹簧；中间密封填料函充氮保护；刮油器壳体35；主填料漏气回收、接筒漏气回收分别放空，其材质为S30408，设有单向阀。

2.5 气 缸

循环气压缩机进口介质温度－36℃，气体成 分 为：CO 27.318%、CO255.582%、H216.163%、 H2S 0.422%、 N20.321%、 Ar 0.125%、CH3OH 0.035%、COS 0.03%、CH40.004%。

沈阳远大压缩机制造股份有限公司自2006年就为兖州煤业榆林能化有限公司、江苏索普（集团）有限公司、惠生（南京）化工有限公司、神华包头煤化工有限公司等单位设计和制造低温甲醇洗循环气压缩机，目前有19台低温甲醇洗循环气压缩机在役，运行良好；在低温甲醇洗循环气压缩机的设计、制造方面获得并总结了经验，在压缩机的配置和材料的选择上都有其特点。一级气缸采用该公司专有配方的低温球铁材料QT350－22L，可耐低温－80℃，缸套材料为JT25－47D；二级气缸材料为JT25－47C，缸套材料为JT25－47D。各级气缸采用干式缸套，过盈配合，气缸和接筒、中体的连接设有止口。两级气缸及气缸盖设独立夹套，并采用冷却水强制冷却。

2.6 活塞杆、活塞

活塞杆采用整体锻钢制造，螺纹滚制，材质05Cr17Ni4Cu4Nb，表面钴碳化钨硬化处理，最低硬度 HRC60，表面粗糙度 Ra0.2～0.4μm，与十字头采用液压联接。在任何操作工况下，活塞杆和十字头销实际负荷不应超过制造厂设定的最大连续负荷额定值的85%；安全阀启跳时，活塞杆和十字头销实际负荷应小于制造厂设定的最大连续负荷额定值。对于多级压缩机，应分别校核每级安全阀启跳时综合活塞力和气体力的载荷情况。

一级气缸为低温工况，活塞材质ZA12（表面阳极硬化）；二级活塞材质35，要求支承环所承受的比压不得大于0.030MPa，活塞体采取电加热紧固。

2.7 气 阀

使用顶开吸气阀卸荷，所有卸荷阀为有风卸荷。阀座硬度RC32，淬硬表面深度至少为1.6mm。一级阀座、阀片、升程限制器材质S30408；二级阀座、升程限制器材质20Cr13（表面非晶态），阀片PEEK，弹簧17－7PH（表面非晶态）。

2.8 联轴器、防护罩、盘车机构

刚性联轴器，联轴器法兰与主轴为整体锻造。防护罩由无火花材料制造（铝合金材质，厚度4mm），带铰链门。盘车机构为电动盘车装置。

2.9 润滑系统

设独立油箱，材质S30408，设最高和最低油面显示，并设置恒温电加热器。二台螺杆油泵互为主辅，主、辅油泵应具有120%的容积流量。各有独立的外置安全阀和止回阀。一台管壳式油冷器，管程走水，压力损失不大于0.07MPa，温升不低于6℃，材质S30408，管板和管束采用胀焊结合，管束为可拆管束；设计热负荷130%。两台自力式压控阀，一台控制油泵后总管压力，可以实现两台油泵的全量回流；另一台控制供油总管压力，厂家为美国fisher。一套双联过滤器，材质为不锈钢，带恒流量切换阀、跨线、孔板；过滤精度不小于25μm。系统管道、管件和阀门材质均为S30408，垫片为不锈钢石墨缠绕垫。

2.10 相关压力容器

2.10.1 漏气回收罐及排污罐

材质S30408（筒体直径DN＜400mm时，采用不锈钢管）。带现场液位计、手动排气阀，现场液位计为磁翻板液面计。

2.10.2 缓冲器

设计及制造应符合GB150－2011《压力容器》标准，材质S30408。安装就地温度指示。缓冲器的最小容积按API618标准确定，并不小于与其连接的所有气缸每转活塞排量的16倍，要求排气缓冲器长径比不超过4倍。

2.10.3 气液分离器

设计及制造应符合GB150－2011《压力容器》标准，材质S30408。设置安全可靠的排液系统，装有高液位报警和联锁用的单独接头和液位开关，高液位报警和联锁之间至少应有间隔5min时间的容量。设有磁性浮子液位计、液位变送器。

2.10.4 冷却器

设计及制造应符合GB150－2011《压力容器》、GB150－1999《管壳式换热器》标准。采用U形管，可拆卸式管束，要求有115%的冷却面积（即换热能力较额定负荷富余15%）。管程为循环冷却水，壳程为工艺气，材质S30408，循环水侧最大压降不得超过0.1MPa，循环水的流速不应小于0.9m／s，循环水温升10℃；管板与管子的连接采用胀焊工艺。

3 结 语

大型煤化工装置动设备的选型，首先要考虑的是先进性、成熟性、安全可靠性，需到制造厂家、使用厂家进行深入细致的调研。循环气压缩机是低温甲醇洗工艺中的关键设备，只有选择优秀的制造厂家及最优化的设计、制造工艺，才能保证其连续、稳定运转，保证企业利益的最大化和化工装置的长周期运行。

［1］活塞式压缩机设计编写组编.活塞式压缩机设计 ［M］.北京：机械工业出版社，1974，P16.

［2］刘林.4M32型甲醇联合压缩机的应用 ［J］.压缩机技术，2009，47 （1）：20～23.