氢氮压缩机改造为二氧化碳压缩机的开发利用

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Revamp Syngas Compressor into CO2 CompressorWU Yangbo，DU Fangbo，WANG Zhiliang(1.Shaanxi Shanhua Chemical Group Co.，Ltd，Huaxian 714100，China；2.Shaanxi Bidiou Chemical Co.，Ltd，Huaxian 714100，China；3.Shaanxi Shanhua Coal-to-Chemical Co.，Ltd，Huaxian 714100，China)Abstract：Through revamping and improving on the cylinder and control instruments，the left unused 6M25-1 85/3 1.4 syngas compressor was revamped into CO2 compressor，became one of key equipments in 300 kt/aurea plant.It S capacity reached the design target after putting into use，and it S running was steady。

Key W ords：syngas compressor；CO2 compressor；revamp；capacity1 立项背景陕西陕化煤化工有限公司 60·52”节能减排项 目经可行性研究批复立项 ，决定对原产量1 10 kt/a的尿素-系统进行增产节能优化，根据工艺要求需要增加 2台打气量为 155 m /min的二氧化碳压缩机，而国内 1台压力 22 MPa、打气量 155 m /min的二氧化碳压缩机的价格在700万元左右，国外设备价格更高，而且制造周期长。该公司的规划是 60·52”节能减排项 目建成后，原合成氨系统全部停运，包括其中5台6M25.185/31.4氢氮压缩机〖虑到该氢氮压缩机是完好设备，设计的机型是平衡式，运行周期[收稿日期]2013-Ol-3O[作者简介]仵杨波(1961- )，男，陕西浦城人 ，高级工程师陕西陕化化工集团有限公司副总经理。

长，检修费用低，而且压力等级高，其厂房、基储桁车、配电室设施完好，该公司决定对其进行开发利用。经过细致地调查、咨询、研究，认为将氢氮压缩机开发成二氧化碳压缩机在技术上可行，在经济上也能节约大量资金，所以决定实施将 6M25.185/31.4型氢氮压缩机开发为6M25-155/220二氧化碳压缩机项目。

2 6M25-185/31.4氢氮压缩机主要技术参数6M25.185/31.4氢氮压缩机机体布置结构为M型六列对动式，设计打气量 185 m /min，曲轴转速300 r/min，压缩机行程 360 mm，曲轴直径 264 mm，活塞杆直径 90 mm；各级气缸直径分别为：-级 1 180 mm，二级 700 mm，三级O0 mm，四级 270 mm，五级 180 mm，六级160 mm；所配电机型号 TK-2800-20/2150，额定功率 2 800 kW，额定电压 6 000 V；各级进、· 36· 中 氮 肥 第5期排气温度和压力见表 1。

表 1 氢氮压缩机各级进、排气温度和压力注：-级进口压力为0.001 5～0.015 MPa。

3 项目的技术内容将 6M25-185/31.4型氢 氮压缩机 开发为6M25-155/220二氧化碳压缩机，开发后的二氧化碳压缩机为5级压缩，重新制作两列-级气缸组件，配置-级进排气阀组件，其填料组件用原机配置～原机的二级气缸、三级气缸镶套，使其气缸内径达到设计尺寸，并按气缸尺寸配置活塞及缸盖等相关零件。由于开发后四级气缸的承受压力高于原机四级缸压力，故重新制作新缸组件 (原四级气缸镶套后进行强度校核与压力试验，合格后也可使用)。原机六级气缸不变，作为开发后的五级气缸-发后除-级气缸外，其余各缸的进、排气活门组件和填料组件均用原机配置。辅机部分：排气缓冲器沿用原有容器；因开发后的工作介质为二氧化碳气体，含水分后对碳钢有腐蚀作用，故-、二、三、四级冷却器及回路冷却器管芯部件及分离器均更换为不锈钢材料；根据工艺要求，5级压缩后的气体不需要冷却，不再设置冷却器及分离器。

3.1 产品特点(1)产品旧能利用了原有的零部件，厂房、主机基储检修桁车、主电机、稀油站、盘车机构等均不改动，达到节约成本的目的。

(2)二氧化碳遇水产生碳酸，具有腐蚀性 ，但考虑到各级气缸及出口段温度高于 100 oC，不会产生碳酸腐蚀，故采用碳钢材料以降低造价。

(3)控制方式由传统的继电器控制开发为PLC控制，将压缩机的信号送入控制室，在控制室就可实现运行状态监控及紧急停车等操作，操作方便。

(4)压缩机采用 M平衡式设计，压缩机的惯性力小，运行平稳，连续运行时间长，可靠性高，寿命长。

(5)机组按原结构采用卧式布置，整个机组均在操作者的视线范围内，便于巡视、安装、拆卸。

3.2 压缩机各级气缸技术参数的确定经过压缩机热力计算，确定了各级气缸的直径分别为：-级 800.0 mln，二级 670.0mm，三级 6385.0 mm，四级 6235.0 mm，五级 160.0 mm；按照各级气缸的直径，设计制作了各级气缸及其配套的缸盖等部件；各级进气温度为：-级 40℃，二级 50℃，三级 50qC，四级 50℃，五级 50℃；各级排气温度为：-级 136℃，二级 150℃，三级 144 oC，四级 150 oC，五级 129℃，根据其计算确定各级水冷器。复核压缩机的各级活塞力在设计取值标准的范围内。

3.3 6M25-155/220型压缩机主要技术参数开发后的6M25-155/220二氧化碳压缩机流量 9 300 In /h，人 口流量 155 nl /h，抽气系数1.0，入口压力0.02 MPa，出口压力22 MPa，人口温度 40℃，出口温度≤160 oC，压缩级数 5级。压缩机本体主要技术参数见表 2。

表2 压缩机本体主要技术参数项 目 参 数 备 注各段进气压力/MPa各段排气压力/MPa各段气缸出口温度/qC轴功率/kW曲轴额定转速/r·rain活塞行程/mm各级气缸内径/mm活塞杆直径/mm最大允许活塞力/kN0.02/0.23/0.85/2.95/7.5 公称值0.23/0.85/2.95/7.5/22 公称值≤ 1702 065 用原电机3003602×810/670/385/235/160 双/单作用902803.4 控制和仪表开发后的6M25-155/220二氧化碳压缩机采用 PLC监控系统，通过系统完成对压缩机组工艺参数的采集、处理、显示，实现报警和安全联锁控制等功能。系统组成中的压力测量项目见表3，温度测量项目见表4。

3.5 开发后机组的竞争力评价开发后的6M25-155/220与国内尿素生产常用的4D12.55/220二氧化碳压缩机以及意大利进口的4HE.4压缩机的主要技术指标比较见表5。

第5期 仵杨波等：氢氮压缩机改造为二氧化碳压缩机的开发利用 ·37·表 3 压力测量项 目表4 温度测量项目从表 5可 以看 出：6M25-155/220机 与4D12.55/220机的进、出口压力和温度条件相同，但 6M25-155/220机的打气量几乎是 4D12。

55/220机的3倍，就是说 1台6M25-155/220机可以代替 3台 4D12.55/220机进行生产，并且6M25.155/220机中间各级的压力与转速均小于4D12-55/220机，大大降低了传动部分、承压部分的损耗 ，使用寿命得到延长；6M25-155/220机与意大利进 口的4HE.4机相比，轴功率相差不大，6M25.155/220机的轴功率是4HE-4机的1.07倍，但6M25-155/220机的打气量是4HE-4机的 1.29倍，节约了能耗，并且 6M25.155/220机的转速比4HE-4机的低，减少了传动部分的损耗，实践证 明其检修频率与 4HE-4机几乎相当。

表 5 3种压缩机的主要技术指标比较4 运行情况6M25-185/31.4氢氮压缩机改造为 6M25-155/220二氧化碳压缩机项 目于 2011年 6月开始实施，2012年 2月开车成功投入运行。投运后的6M25.155/220二氧化碳压缩机运行非常平稳，各段进、出口压力和温度等指标均在设计范围之内，打气量达到设计值，完全能满足生产的需要；该压缩机 1台可以代替该公司原 3台4D12-55/220压缩机，操作简单 ，维修方便、费用低，大大节约了生产成本；在该压缩机投入系统之前，该公司 300 kt/a尿素系统最大产量为600 t/d，该压缩机投入系统后，尿素系统最大产量可达 1 000 t/d。

5 结束语目前国内很多企业在进行改型、扩产，有许多完好设备被废弃。陕化将氮氢气压缩机改造为二氧化碳压缩机的开发利用为国内首例，其本身的设计，如高压段少油润滑、气阀的宽通道设计均遵循了节能降耗的科学设计理念，该压缩机的开发成功使得废弃的设备能够重新发挥作用，节约了企业资金，节约了社会资源，为众多企业提供了-种崭新的理念和借鉴。