H12IA-57.320型氫氮壓縮機(jī)六段缸擴(kuò)缸技術(shù)改造

孫彩軍

（安徽金禾實業(yè)股份有限公司，安徽滁州239200）

1 引言

安徽金禾實業(yè)股份有限公司合成氨生產(chǎn)原來的是中壓醇技術(shù)，壓縮機(jī)的六段出口壓力為12 MPa的原料氣去中壓醇塔，進(jìn)入觸媒層進(jìn)行反應(yīng)，將原料氣中部分少量的CO、CO2反應(yīng)生成甲醇和水。公司為進(jìn)一步降低原料消耗及生產(chǎn)成本，提高合成氨產(chǎn)量和生產(chǎn)裝置的安全性能，決定加上一套低壓醇生產(chǎn)裝置，即在壓縮機(jī)的五段出口氣體進(jìn)入六段缸的前面增加一套低壓醇生產(chǎn)裝置，五段出口氣體改去低壓醇，從而原料氣中的部分少量CO、CO2提前進(jìn)行反應(yīng)生成甲醇和水，達(dá)到降低壓縮機(jī)負(fù)荷。通過技改，低壓醇生產(chǎn)裝置投入運(yùn)行后，使用效果非常顯著。未技改前壓縮機(jī)的五段出口壓力在6.4 MPa，而根據(jù)現(xiàn)在的技術(shù)更新狀況，此套低壓醇裝置設(shè)計壓力為6.0 MPa，為滿足該裝置的設(shè)計要求壓力，在保證壓縮機(jī)六段缸缸套的強(qiáng)度的前提下，公司決定對壓縮機(jī)的六段缸缸套進(jìn)行擴(kuò)缸，以滿足生產(chǎn)及安全需要。成功擴(kuò)缸后的壓縮機(jī)對生產(chǎn)成本及原料消耗的下降，提高合成氨的產(chǎn)量，確保生產(chǎn)裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

2 傳統(tǒng)單一中壓醇技術(shù)與現(xiàn)有低壓串中壓甲醇技術(shù)各自的特點

與傳統(tǒng)的中壓醇技術(shù)相比，現(xiàn)有的低壓醇技術(shù)具有以下特點：

（1） 采用低壓串中壓甲醇技術(shù)后，壓縮機(jī)的五段出口氣體中含有部分少量的CO、CO2先去低壓醇系統(tǒng)提前進(jìn)行反應(yīng)生產(chǎn)甲醇和水；

（2） 低壓醇出口去壓縮機(jī)六段缸的進(jìn)口氣量減少，壓力變低，壓縮機(jī)消耗功率相應(yīng)也減少，原料氣再去中壓醇后少量的CO、CO2反應(yīng)更安全；

（3） 合成烴化進(jìn)口常量降低在0.4以內(nèi)，更加有利于烴化觸媒的保護(hù)和操作。

傳統(tǒng)中壓醇技術(shù)是壓縮機(jī)將原料氣由五段加壓至6.4 MPa送至六段進(jìn)口再加壓至12 MPa，經(jīng)過冷卻油分后，氣體送至中壓醇系統(tǒng)進(jìn)行反應(yīng)，把原料氣中的部分少量CO、CO2反應(yīng)生產(chǎn)甲醇和水。壓縮機(jī)需消耗部分功率對這部分氣體進(jìn)行壓縮，同時合成烴化進(jìn)口常量升壓0.6。同比之下，低壓醇技術(shù)裝置投入運(yùn)行后，極大地降低了壓縮機(jī)的五段出口壓力，提高了壓縮機(jī)的打氣量，提高了設(shè)備的出力率，合成氨的產(chǎn)量也比此前有較大幅度提升。

3 壓縮機(jī)六段缸尺寸

（1） 原壓縮機(jī)六段缸套尺寸為Φ125 mm×Φ145 mm，在實際生產(chǎn)時，壓縮機(jī)的五段出口壓力在6.35～6.4 MPa（圖1），而根據(jù)低壓醇生產(chǎn)裝置的要求（其設(shè)計壓力為6.0 MPa），必須要將壓縮機(jī)的五段壓力降低在6.0 MPa以下，以消除對低壓醇生產(chǎn)裝置安全運(yùn)行所構(gòu)成的安全隱患和因壓縮機(jī)的段間壓力高而引起生產(chǎn)裝置運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)的影響。

（2） 公司通過與專業(yè)生產(chǎn)壓縮機(jī)的廠家進(jìn)行溝通聯(lián)系后，在確保壓縮機(jī)六段缸強(qiáng)度安全的前提下，決定對現(xiàn)有的壓縮機(jī)六段缸徑進(jìn)行改造。由于輔管道無需改動，因而可以得到縮短改造周期，所以公司僅對六段缸及相關(guān)件進(jìn)行改造，13臺壓縮機(jī)的總費(fèi)用為5.85萬元，改造每臺機(jī)組的時間約需7天左右。方案確定后，首先公司準(zhǔn)備加工件，為不影響正常生產(chǎn)，開始逐臺改造。原壓縮機(jī)六段缸缸套為Φ125 mm×Φ145 mm，如擴(kuò)缸為Φ130 mm后，缸壁厚由10 mm減薄為7.5 mm，強(qiáng)度降低，通過計算后將壓縮機(jī)六段缸體鏜為Φ152 mm，新缸套為Φ130 mm×Φ152 mm，缸壁厚為11 mm，同時缸套壁厚可以滿足安全及生產(chǎn)工藝條件。由Φ125 mm×Φ145 mm，改為Φ130 mm×Φ152 mm，見表1、圖2。

4 改造中注意事項

（1） 時間方面，合理計劃，制定詳細(xì)的整體計劃，拆卸、運(yùn)輸、加工、安裝、找正、試車盡量科學(xué)合理；

（2） 由于改造，應(yīng)仔細(xì)校對各件改動后能否使用及改造拆卸過程中不能損壞的機(jī)組易損件，以備安裝使用；

（3） 改造后必須保證機(jī)組在安裝時找正的同心度機(jī)水平安裝的條件，對不合適的管道及附件要堅決改動，不能出現(xiàn)殘余安裝應(yīng)力，否則會影響壓縮機(jī)的使用。

5 改造成效

此次改造后的壓縮機(jī)在以下幾個方面取得良好的效果：

（1） 壓縮機(jī)的運(yùn)行安全穩(wěn)定性明顯加強(qiáng)，將舊壓縮機(jī)六段缸套進(jìn)行鏜孔，對舊缸體進(jìn)行加工，重新鑲?cè)敫滋祝缓笸度胂到y(tǒng)進(jìn)行測試，經(jīng)測試壓縮機(jī)五段出口壓力由原來6.4 MPa降低到5.8 MPa，壓力下降了0.5～0.6 MPa左右，完全可以滿足低壓醇裝置生產(chǎn)的要求；

表1

圖1

圖2

（2） 改造后的壓縮機(jī)單機(jī)打氣量有所增加，由于段間壓力有所下降，單機(jī)電耗同比以前下降10 kW·h，同時生產(chǎn)裝置的安全性能得到了極大地提高；

（3） 改造前壓縮機(jī)的五段出口壓力為單機(jī)壓力，六段活門壞，巡檢發(fā)現(xiàn)不及時，易發(fā)生五段安全閥超壓起跳現(xiàn)象，若安全閥失靈不起跳，更易造成憋壓發(fā)生爆管安全事故，嚴(yán)重危及到人身、設(shè)備的安全。改造后因開低壓醇流程，壓縮機(jī)五出壓力變成系統(tǒng)壓力，同時壓力也有所下降，使得壓縮機(jī)的運(yùn)行更加平穩(wěn)。

通過此次改造后，壓縮機(jī)六段缸徑較改造前增加了8%，缸徑的加大使壓縮機(jī)的六段壓縮比降低，單機(jī)打氣量增加。改造前壓縮機(jī)因六段活門壞經(jīng)常發(fā)生五段出口超壓安全閥起跳現(xiàn)象。擴(kuò)缸后壓縮機(jī)五段出壓力下降，系統(tǒng)管網(wǎng)因壓力降低，壓縮機(jī)單機(jī)出力率增大，壓縮機(jī)能耗同比未擴(kuò)缸前下降10 kW·h，系統(tǒng)壓力下降后，壓縮機(jī)的生產(chǎn)運(yùn)行更加安全、穩(wěn)定。