生成氣壓縮機的案例
國產化大型生成氣壓縮機的設計選型
編 輯 | 化工活動家
來 源 | 石油化工設備技術 SEI
作 者 | 張貴軍
關鍵詞 | 國產 生成氣壓縮機 設計選型
共 2547 字 | 建議閱讀時間 11 分鐘
導 讀
Introduction
丁二烯是石化工業的基礎原料，在石油化工烯烴原料中的地位僅次于乙烯和丙烯，是合成橡膠和高分子材料的重要單體，可以和多種化合物共聚生成各種合成橡膠和合成樹脂。以丁烷或丁烯為原料氧化脫氫制取丁二烯是生產丁二烯的工藝技術之一。生成氣壓縮機組是氧化脫氫制丁二烯裝置的核心設備，一旦出現故障，整個裝置將被迫停車，造成重大經濟損失。做好大型生成氣壓縮機組的國產化開發設計，既可以替代進口，也有助于氧化脫氫制丁二烯裝置的連續穩定運行。
2012年末，國內某10萬t/a氧化脫氫制丁二烯裝置對生成氣壓縮機組的機型、關鍵配置進行了專家論證，原則上同意生成氣壓縮機組采用國產螺桿壓縮機，替代進口產品。此時國內正在建設的幾套氧化脫氫制丁二烯裝置單條線還僅是2.5萬t/a的規模，雖然也采用國產螺桿壓縮機組，但由于裝置規模差別太大且還未建成投產，參考意義不大，10萬t/a規模的生成氣壓縮機組的具體配置及布置方案還需重新研發。本文對機組配置及布置方案的設計選型過程進行詳細闡述，并通過現場實際運行數據來驗證其合理性，同時提出優化方向。
PART.1
機組選型設計
生成氣壓縮機輸送丁二烯混合氣體，其主要氣體組成為丁二烯、丁烯、丁烷、氮氣和少量氧氣、含氧化合物。
展開 陳珂，等：天然氣管道摻氫輸送對離心壓縮機氣動性能的影響
與純天然氣時相比，天然氣摻氫比分別為 10％、20％、30％時，壓縮機入口標準體積流量分別降低了 13％、26％、42％；喘振區分別擴大約 7％、16％、28％。上述研究主要是采用一維簡化模型和相似理論方法對管道與壓縮機聯合工作系統建立管網模型，模型中氣體采用理想狀態氣體方程并對壓縮機模型進行簡化，忽略摻氫后壓縮機內部能量損失和性能變化。Meira等[11]擴展了美國航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）提出的沖擊損失理論，考慮到壓縮機內部的單向可壓縮流，結合索阿韋-雷德利希-鄺氏（Soave-Redlich-Kwong，SRK）和貝內迪克特-韋德-魯賓（Benedict-Webb-Rubin，BWR）兩種狀態方程對壓縮機模型進行修正，該模型對于壓縮機摻氫后的性能預測更加準確。
綜上，目前采用 CFD 軟件研究摻氫比例對天然氣管網性能的影響已較為普遍，但天然氣管道摻氫比對壓縮機性能影響的研究主要采用相似理論，這需要壓縮機流動完全相似；而天然氣摻氫會導致壓縮機工質物性的變化，降低了摻氫后壓縮機的性能預測精度。因此，為了提高天然氣管道摻氫輸送的安全性和可靠性，深入探究天然氣摻氫后對離心壓縮機氣動性能和喘振裕度的影響尤為重要。根據現有川氣東送管道的GE PCL503 天然氣壓縮機實測工況數據[12-13]和搜集到的主要幾何尺寸，對其進行三維數學建模，利用數值模擬手段分析了不同摻氫比、環境溫度下壓縮機內部的三維流場，重點研究不同天然氣摻氫比對離心壓縮機氣動性能和喘振邊界的影響，以期為天然氣摻氫管網的安全運行、管網壓縮機的設計及選型提供理論指導。
展開 如何提高曝氣壓縮機的效率，節約成本和能源？
使用Ansys集成的渦輪機設計平臺，來設計離心式壓縮機，在廢水處理操作過程中可節省2%至5%的能源。此外，還能夠減少下一代產品的開發成本和設計時間。
多數污水處理廠利用廢水中自然發生
的微
生物快速分解有機物，形成二氧
化碳和水。
曝氣通過
向廢水中添加空氣來促進有機
污染物的好氧生物降解，在這些植物中起著不可或缺的作用。
噴射這種空氣的壓縮機消耗大量的電力來克服水高度的背壓和空氣噴射系統中的損失。
因此，功率的大小是很重要的。
例如，美國大約
20000
個城市污水處理廠消耗的電能約占美國所產生的電能的
4%
，而用于曝氣過程的空氣壓縮量估計約占這一電能的
60%
。
提高曝氣壓縮機的效率能有效節約成本和能源。
曝氣是城市污水處理廠的一項巨大開支，提高曝氣壓縮機的效率能有效節約成本和能源。某公司使用Ansys渦輪機綜合設計系統設計了一種用于廢水曝氣應用的離心式壓縮機，與前代壓縮機相比，效率提高了2%至5%。可為一般污水廠節省15千瓦至50千瓦。按每年運行2 000小時和每千瓦時0.20美元計算，每臺壓縮機每年可節省6000至20000美元。
利用Ansys Workbench的幾何圖形和CFD模擬工作流程原理圖設計新型壓縮機
| 舊式設計方法
離心式壓縮機涉及的設計變量很多，每一個變量對成品產品的性能都有復雜的影響，而且往往是相互影響的。為了設計這些壓縮機的前一代，有經驗的設計師使用了經驗方法。該過程首先使用一維分析和工程直覺，獲得了具有合理效率水平的初始設計。其次建立了一個臺架模型，方便進行粗略的性能測試。
展開 聚丙烯裝置往復式壓縮機隔離氣系統分析及探討
載氣壓縮機隔離氣系統改進措施及效果
01
改進措施
在該壓縮機原始壓力遠傳變送器與隔離氣減壓閥之間新增加壓力變送器，并將信號引入DCS實時監控隔離氣壓力，減壓閥后隔離氣管線增加30mm厚度的保溫棉并纏繞電伴熱帶，冬天時投用設定溫度為60℃。同時在隔離氣管線進載氣壓縮機末端增加切斷閥，用于正常啟動載氣壓縮機對隔離系統暖管和隔離氣壓力測試使用。該壓縮機隔離氣系統改進措施流程如下所示。
02
應用效果
該壓縮機隔離氣系統改進后，丙烯隔離氣壓力平穩，能保證持續不斷地進入該壓縮機隔離腔，防止了工藝介質沿著活塞桿泄漏至隔離腔。在運行18個月后拆檢發現該壓縮機的填料、活塞桿、活塞、導向軸承等無明顯磨損。長時間運行后潤滑油的品質依然保持良好，壓縮機級間緩沖罐再無夾帶潤滑油的情況發生。
1）丙烯單耗降低。該壓縮機隔離氣系統改進后，在啟停壓縮機3次的情況下，對比日平均單耗，改進前，生產每噸聚丙烯產品所消耗的單體丙烯為1.08t，1.09t，1.12t；改進后為1.0009t，1.0009t，1.0009t。因此該壓縮機隔離氣系統改進后丙烯單耗比改進前下降約0.1t。
2）載氣壓縮機運行周期增長。該壓縮機隔離系統改進前，因為隔離氣壓力問題載氣壓縮機頻繁停機，連續運行周期為7~8個月；隔離氣系統改造后，載氣壓縮機運行平穩，沒有因隔離氣問題而出現停機，連續運行周期達到18個月，有效保證了該壓縮機的平穩長周期運行。
展開 
仿真案例｜使用Ansys綜合設計提高曝氣壓縮機的效率
作者：Brice Caussanel、Renaud Signoret
翻譯：上海安世亞太
前言
某家旋轉機械公司使用Ansys集成的渦輪機設計平臺設計出一款離心式壓縮機，在廢水處理操作過程中可節省2%至5%的能源。此外，該公司還能夠在開發下一代產品時減少成本和設計時間。
多數污水處理廠利用廢水中自然發生的微生物快速分解有機物，形成二氧化碳和水。曝氣通過向廢水中添加空氣來促進有機污染物的好氧生物降解，在這些植物中起著不可或缺的作用。噴射這種空氣的壓縮機消耗大量的電力來克服水高度的背壓和空氣噴射系統中的損失。因此，功率的大小是很重要的。例如，美國大約20000個城市污水處理廠消耗的電能約占美國所產生的電能的4%，而用于曝氣過程的空氣壓縮量估計約占這一電能的60%。
提高曝氣壓縮機的效率能有效節約成本和能源。
曝氣是城市污水處理廠的一項巨大開支，提高曝氣壓縮機的效率能有效節約成本和能源。大陸工業公司在離心鼓風機和排氣產品的研究、開發和制造方面有40年的經驗。該公司的工程師使用Ansys渦輪機綜合設計系統設計了一種用于廢水曝氣應用的下一代離心式壓縮機，與前代壓縮機相比，效率提高了2%至5%。這應可為一般污水廠節省15千瓦至50千瓦。按每年運行2 000小時和每千瓦時0.20美元計算，每臺壓縮機每年可節省6000至20000美元。工程師使用優化算法。來探索一維、二維和三維設計，以便在最小化建模和計算工作量的同時，可以第一時間獲得正確的設計。
1 利用Ansys Workbench的幾何圖形和CFD模擬工作流程原理圖設計新型壓縮機
舊式設計方法
離心式壓縮機涉及的設計變量很多，每一個變量對成品產品的性能都有復雜的影響，而且往往是相互影響的。
展開 仿真案例｜提高曝氣壓縮機的效率，有效節約成本和能源
上海安世亞太公司
某家旋轉機械公司使用Ansys集成的渦輪機設計平臺設計出一款離心式壓縮機，在廢水處理操作過程中可節省2%至5%的能源。此外，該公司還能夠在開發下一代產品時減少成本和設計時間。
多數污水處理廠利用廢水中自然發生的微生物快速分解有機物，形成二氧化碳和水。曝氣通過向廢水中添加空氣來促進有機污染物的好氧生物降解，在這些植物中起著不可或缺的作用。噴射這種空氣的壓縮機消耗大量的電力來克服水高度的背壓和空氣噴射系統中的損失。因此，功率的大小是很重要的。例如，美國大約20000個城市污水處理廠消耗的電能約占美國所產生的電能的4%，而用于曝氣過程的空氣壓縮量估計約占這一電能的60%。
提高曝氣壓縮機的效率能有效節約成本和能源。
曝氣是城市污水處理廠的一項巨大開支，提高曝氣壓縮機的效率能有效節約成本和能源。大陸工業公司在離心鼓風機和排氣產品的研究、開發和制造方面有40年的經驗。該公司的工程師使用Ansys渦輪機綜合設計系統設計了一種用于廢水曝氣應用的下一代離心式壓縮機，與前代壓縮機相比，效率提高了2%至5%。這應可為一般污水廠節省15千瓦至50千瓦。按每年運行2 000小時和每千瓦時0.20美元計算，每臺壓縮機每年可節省6000至20000美元。工程師使用優化算法。來探索一維、二維和三維設計，以便在最小化建模和計算工作量的同時，可以第一時間獲得正確的設計。
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