3BCL459甲醇合成气离心压缩机的研制

景阳 刘亮 张洋

摘 要：甲醇作为一种优良燃料已经颇受关注，尤其前些年我国汽车用“高比例甲醇汽油”的研制和应用取得成果，使用这种燃料汽车发动机无需改装，燃料辛烷值高，造成空气污染远比柴油、汽油要小，对促进煤炭深加工和环境保护有重要意义。另外在宇宙航空中甲醇能作火箭燃料，对于大力发展航空航天事业的中国有重大意义。甲醇还是一种重要的有机化工原料，主要用于生产甲醛，甲醛则是生产各种合成树脂不可少的原料。从我国石油接续资源考虑，适度发展甲醇工业具有重要的战略意义。我国甲醇市场受下游需求强力拉動，甲醇产品的需求呈现出稳步上扬走势，使得我国甲醇的产能急剧增加。

关键词：甲醇；合成气；压缩机；结构布置；不平衡响应分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.034

1 产品的主要性能和结构参数

1.1 主要结构说明

3BCL459压缩机组是10万吨/年甲醇合成气离心压缩机。工作分为两个部分：一部分为将新增原料气体（又称转化气）增压到合成压力（称为合成段）；另一部分是将合成塔内没有参加合成反应的剩余气体增压后进入合成塔进行再循环（称为循环段），以提高气体原料的利用率。通常采用两套压缩机机组来实现这一工艺流程，本机组由于采用了合理的技术方案，将两部分合并在一台压缩机内。机组共三段9级，叶轮串列布置。气体经过一段（四级）压缩、冷却分离和二段（四级）压缩，在压缩机内与来自合成塔的循环气进行混合后，再经过第三段（一级）压缩送入合成塔[1]。压缩机采用了可倾瓦支撑轴承和可以自动调平的金丝伯雷式推力轴承，轴端密封采用性能可靠的干气密封与拉别令密封的组合。压缩机、变速机、电机由膜盘联轴器联接，压缩机、变速机，电机安装在同一钢底座上，整个机组采用润滑联合油站供油，压缩机的轴端密封四川日机密封件股份有限公司的干气密封，电机采用南阳电机有限公司的电机。电机与变速机之间、变速机与压缩机之间都采用膜盘挠性联轴器连接传动。

1.2 产品规格及主要参数

1.2.1 压缩机设计工况

1.2.2 外形尺寸、动力特性参数及重量

2 技术关键

2.1 创新性

（1）大流量、高压力合成气压缩机设计、制造技术的开发。该压缩机的合成段，循环段的压比分配，及循环段加气压力的设计，如果循环段加气压力远大于合成段出口压力则会引起混合区紊流甚至逆流从而加大损失，降低机组效率，影响机组稳定性，如果循环段加气压力小于合成段出口压力则无法实现加气，所以压比分配需经过反复计算来确定，使压缩机结构设计合理是非常重要的[2]。

（2）压缩机是共5个进，出气口的筒型压缩机，其中合成段一段进气口，二段进气口，最终出气口方向朝上，合成段一段出气口，循环段进气口方向朝下的结构，紧凑的压缩机风口布置，缩短了压缩机跨距，在保持压缩机高效率的前提下，解决了由于压缩机工作压力高、级数多而带来的变形和转子动力学问题[3]。

（3）压缩机轴端密封为干气密封。干气密封应用在这么高压力的压缩机上，能够保证压缩机的损失最低，同时最大程度地减少了机组泄漏量。

2.2 先进性

（1）性能计算采用CALC300程序，该计算程序已达到国际先进水平；

（2）采用RBSP软件包和CALC47程序进行转子稳定性的计算、叶轮强度的计算；

（3）对重要的零部件，通过CAD自动生成包括五座标加工的数控程序，实现了透平压缩机CAD/CAM一体化，大大缩短产品设计周期。

2.3 可靠性

压缩机组的设计符合API617[4]、新比隆标准、部标及厂标，完全满足产品的各项性能指标，投入运行后必将为用户带来巨大的经济效益及社会效益。

3 经济效益和社会效益分析

3.1 企业效益

实现甲醇合成气压缩机装置的国产化，在提高企业技术水平的同时，可以大量占有国内市场。随着煤代油工程的不断发展，市场前景广阔。

3.2 社会效益

在石油紧缺和巨大能源消耗的双重压力下，提高我国能源安全水平迫在眉睫，国内石油开发和生产不能适应市场经济和社会发展的需要，供需矛盾日益突出。在这样的大背景下，加快大型“煤代油”甲醇合成气离心压缩机装置的国产化进程，将有效缓解我国能源压力，确保国家不受他国牵制。

参考文献：

[1]徐忠.离心式压缩机原理[J].机械工业出版，1990.

[2]沈维道等.工程热力学[J].高等教育出版社.2000.

[3] 景思睿 张鸣远.流体力学[D].西安交通大学出版社.2001.

[4]美国石油学会.API617石油、化工、和气体工业用离心压缩机[M].2005.