3BCL459甲醇合成氣離心壓縮機(jī)的研制

景陽(yáng) 劉亮 張洋

摘 要：甲醇作為一種優(yōu)良燃料已經(jīng)頗受關(guān)注，尤其前些年我國(guó)汽車(chē)用“高比例甲醇汽油”的研制和應(yīng)用取得成果，使用這種燃料汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)需改裝，燃料辛烷值高，造成空氣污染遠(yuǎn)比柴油、汽油要小，對(duì)促進(jìn)煤炭深加工和環(huán)境保護(hù)有重要意義。另外在宇宙航空中甲醇能作火箭燃料，對(duì)于大力發(fā)展航空航天事業(yè)的中國(guó)有重大意義。甲醇還是一種重要的有機(jī)化工原料，主要用于生產(chǎn)甲醛，甲醛則是生產(chǎn)各種合成樹(shù)脂不可少的原料。從我國(guó)石油接續(xù)資源考慮，適度發(fā)展甲醇工業(yè)具有重要的戰(zhàn)略意義。我國(guó)甲醇市場(chǎng)受下游需求強(qiáng)力拉動(dòng)，甲醇產(chǎn)品的需求呈現(xiàn)出穩(wěn)步上揚(yáng)走勢(shì)，使得我國(guó)甲醇的產(chǎn)能急劇增加。

關(guān)鍵詞：甲醇；合成氣；壓縮機(jī)；結(jié)構(gòu)布置；不平衡響應(yīng)分析

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

1 產(chǎn)品的主要性能和結(jié)構(gòu)參數(shù)

1.1 主要結(jié)構(gòu)說(shuō)明

3BCL459壓縮機(jī)組是10萬(wàn)噸/年甲醇合成氣離心壓縮機(jī)。工作分為兩個(gè)部分：一部分為將新增原料氣體（又稱(chēng)轉(zhuǎn)化氣）增壓到合成壓力（稱(chēng)為合成段）；另一部分是將合成塔內(nèi)沒(méi)有參加合成反應(yīng)的剩余氣體增壓后進(jìn)入合成塔進(jìn)行再循環(huán)（稱(chēng)為循環(huán)段），以提高氣體原料的利用率。通常采用兩套壓縮機(jī)機(jī)組來(lái)實(shí)現(xiàn)這一工藝流程，本機(jī)組由于采用了合理的技術(shù)方案，將兩部分合并在一臺(tái)壓縮機(jī)內(nèi)。機(jī)組共三段9級(jí)，葉輪串列布置。氣體經(jīng)過(guò)一段（四級(jí)）壓縮、冷卻分離和二段（四級(jí)）壓縮，在壓縮機(jī)內(nèi)與來(lái)自合成塔的循環(huán)氣進(jìn)行混合后，再經(jīng)過(guò)第三段（一級(jí)）壓縮送入合成塔[1]。壓縮機(jī)采用了可傾瓦支撐軸承和可以自動(dòng)調(diào)平的金絲伯雷式推力軸承，軸端密封采用性能可靠的干氣密封與拉別令密封的組合。壓縮機(jī)、變速機(jī)、電機(jī)由膜盤(pán)聯(lián)軸器聯(lián)接，壓縮機(jī)、變速機(jī)，電機(jī)安裝在同一鋼底座上，整個(gè)機(jī)組采用潤(rùn)滑聯(lián)合油站供油，壓縮機(jī)的軸端密封四川日機(jī)密封件股份有限公司的干氣密封，電機(jī)采用南陽(yáng)電機(jī)有限公司的電機(jī)。電機(jī)與變速機(jī)之間、變速機(jī)與壓縮機(jī)之間都采用膜盤(pán)撓性聯(lián)軸器連接傳動(dòng)。

1.2 產(chǎn)品規(guī)格及主要參數(shù)

1.2.1 壓縮機(jī)設(shè)計(jì)工況

1.2.2 外形尺寸、動(dòng)力特性參數(shù)及重量

2 技術(shù)關(guān)鍵

2.1 創(chuàng)新性

（1）大流量、高壓力合成氣壓縮機(jī)設(shè)計(jì)、制造技術(shù)的開(kāi)發(fā)。該壓縮機(jī)的合成段，循環(huán)段的壓比分配，及循環(huán)段加氣壓力的設(shè)計(jì)，如果循環(huán)段加氣壓力遠(yuǎn)大于合成段出口壓力則會(huì)引起混合區(qū)紊流甚至逆流從而加大損失，降低機(jī)組效率，影響機(jī)組穩(wěn)定性，如果循環(huán)段加氣壓力小于合成段出口壓力則無(wú)法實(shí)現(xiàn)加氣，所以壓比分配需經(jīng)過(guò)反復(fù)計(jì)算來(lái)確定，使壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理是非常重要的[2]。

（2）壓縮機(jī)是共5個(gè)進(jìn)，出氣口的筒型壓縮機(jī)，其中合成段一段進(jìn)氣口，二段進(jìn)氣口，最終出氣口方向朝上，合成段一段出氣口，循環(huán)段進(jìn)氣口方向朝下的結(jié)構(gòu)，緊湊的壓縮機(jī)風(fēng)口布置，縮短了壓縮機(jī)跨距，在保持壓縮機(jī)高效率的前提下，解決了由于壓縮機(jī)工作壓力高、級(jí)數(shù)多而帶來(lái)的變形和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)問(wèn)題[3]。

（3）壓縮機(jī)軸端密封為干氣密封。干氣密封應(yīng)用在這么高壓力的壓縮機(jī)上，能夠保證壓縮機(jī)的損失最低，同時(shí)最大程度地減少了機(jī)組泄漏量。

2.2 先進(jìn)性

（1）性能計(jì)算采用CALC300程序，該計(jì)算程序已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平；

（2）采用RBSP軟件包和CALC47程序進(jìn)行轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的計(jì)算、葉輪強(qiáng)度的計(jì)算；

（3）對(duì)重要的零部件，通過(guò)CAD自動(dòng)生成包括五座標(biāo)加工的數(shù)控程序，實(shí)現(xiàn)了透平壓縮機(jī)CAD/CAM一體化，大大縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期。

2.3 可靠性

壓縮機(jī)組的設(shè)計(jì)符合API617[4]、新比隆標(biāo)準(zhǔn)、部標(biāo)及廠標(biāo)，完全滿(mǎn)足產(chǎn)品的各項(xiàng)性能指標(biāo)，投入運(yùn)行后必將為用戶(hù)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。

3 經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益分析

3.1 企業(yè)效益

實(shí)現(xiàn)甲醇合成氣壓縮機(jī)裝置的國(guó)產(chǎn)化，在提高企業(yè)技術(shù)水平的同時(shí)，可以大量占有國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。隨著煤代油工程的不斷發(fā)展，市場(chǎng)前景廣闊。

3.2 社會(huì)效益

在石油緊缺和巨大能源消耗的雙重壓力下，提高我國(guó)能源安全水平迫在眉睫，國(guó)內(nèi)石油開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)不能適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需要，供需矛盾日益突出。在這樣的大背景下，加快大型“煤代油”甲醇合成氣離心壓縮機(jī)裝置的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，將有效緩解我國(guó)能源壓力，確保國(guó)家不受他國(guó)牽制。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐忠.離心式壓縮機(jī)原理[J].機(jī)械工業(yè)出版，1990.

[2]沈維道等.工程熱力學(xué)[J].高等教育出版社.2000.

[3] 景思睿 張鳴遠(yuǎn).流體力學(xué)[D].西安交通大學(xué)出版社.2001.

[4]美國(guó)石油學(xué)會(huì).API617石油、化工、和氣體工業(yè)用離心壓縮機(jī)[M].2005.