解析氣機組機型比選

徐冬野

（中國石油天然氣股份有限公司錦西石化分公司，遼寧 葫蘆島 125001）

一、前言

某X 石化公司60000Nm3/h PSA 裝置配套100 萬噸/年連續(xù)重整裝置，裝置進料包括重整氫、渣油加氫低分氣、渣油加氫廢氫、加氫裂化低分氣，采用成都華西化工科技股份有限公司的變壓吸附氫提純技術(shù)，從原料氣中分離出純度大于99.9%的氫氣，送出界區(qū)去氫氣管網(wǎng)。本單元采用10-2-4 PSA工藝流程，即：裝置的10個吸附塔中有2個吸附塔始終處于進料吸附的狀態(tài)。其吸附和再生工藝過程由吸附、連續(xù)四次均壓降壓、逆放、沖洗、連續(xù)四次均壓升壓和產(chǎn)品最終升壓等步驟組成。來自解吸氣混合罐的解吸氣經(jīng)解吸氣壓縮機升壓至 0.6MPa（g），送至燃料氣管網(wǎng)或 VPSA 裝置做原料，設(shè)計操作彈性為60%～120%。

解析氣是化工產(chǎn)業(yè)中產(chǎn)生的一種氣體，其主要成分為一氧化碳，硫化氫等氣體。其特點易爆，壓力波動大，熱值低，廢棄多。

二、解析氣機組主要參數(shù)

表1 PSA 解析氣機組主要參數(shù)

該裝置采用了無油噴液（水）螺桿機作為解析氣壓縮機組，主要優(yōu)點有：（1）可靠性高，零部件少，沒有易損件，因而它運轉(zhuǎn)可靠，壽命長，一般螺桿機主機頭設(shè)計壽命達30 年。（2）操作維護方便，自動化程度高，操作人員不需要經(jīng)過長時間專業(yè)培訓(xùn)，實現(xiàn)無人值守運轉(zhuǎn)。（3）動力平衡性好，沒有不平衡慣性力，機器可平穩(wěn)地高速工作，實現(xiàn)無基礎(chǔ)運轉(zhuǎn)。（4）適應(yīng)性強，具有強制輸氣的特點，容積流量幾乎不受排氣壓力的影響，在寬廣的工況范圍內(nèi)能保持較高的效率，在壓縮機結(jié)構(gòu)不做任何改動的情況下，適用于多種工況，所以易于 定型批量生產(chǎn)。（5）多相混輸，轉(zhuǎn)子齒面間實際上留有間隙，因而能耐液體沖擊，可壓送含液體的氣體，含粉塵氣體，易聚合氣體等。

主要缺點有：（1）造價高，由于螺桿壓縮機的轉(zhuǎn)子齒面是一空間曲面，需利用特制刀具在價格昂貴的專用設(shè)備上 進行加工，另外對螺桿機汽缸的加工精度也有較高要求。（2）不能用于超高壓場合：由于受到轉(zhuǎn)子剛度和軸承壽命等方面的限制，螺桿機只適用于低、中、高壓范圍，排氣壓力一般不超過10MPa，超高壓還是由往復(fù)機占主導(dǎo)地位。

既然螺桿壓縮機有優(yōu)點也有缺點，就讓我們探究一下做出比選結(jié)果決定的過程是如何進行的？下文將從使用工況、設(shè)計工況、實際工況以及機組特點等方面來看看技術(shù)人員是如何一步一步比選出最佳機型的。

三、調(diào)研比選

表2 調(diào)研比選情況表

從調(diào)研情況看，往復(fù)機存在控制手段單一、使用周期短、檢修費用較高的缺點，另外由于解析氣中有吸附劑粉末，往復(fù)機更換氣閥頻率過高造成維護成本增加，往復(fù)機需要進行兩級或三級壓縮離心機存在機組喘振的缺點，且往復(fù)機需要進行兩級壓縮，離心機需要兩段七級壓縮，均需要帶級間冷卻器、級間分液罐和后冷卻器，導(dǎo)致能耗增加。根據(jù)最近幾年新建設(shè)項目的解析氣機組選型可以看出，螺桿機的選擇比例在逐漸上升。

表3 設(shè)計比選機型參數(shù)表

四、設(shè)計比選

設(shè)計院機械設(shè)計專業(yè)表示往復(fù)機在PSA 解析氣機組選型中已經(jīng)逐漸被淘汰，中小流量機組優(yōu)選螺桿機，大流量機組優(yōu)選離心機，而該裝置屬于中小流量?，F(xiàn)將各種機型之間的對比數(shù)據(jù)展示如下：

表4 設(shè)計比選機型的優(yōu)缺點

五、對比同期建設(shè)的J 石化

由于同期X 石化和J 石化項目同步，所以車間在機組選型的問題上與J石化新裝置進行了同步比較，該機組選型差異的原因分析如下：

表5 與J 石化選型的差異

六、工藝包推薦

工藝包成都華西技術(shù)人員分析了該PSA 單元實際情況后推薦使用螺桿式壓縮機，而螺桿式壓縮機分為無油噴液（水）螺桿機、干式螺桿壓縮機和濕式螺桿壓縮機三種形式，而該解析氣進入制氫VPSA 裝置，根據(jù)吸附劑特點廠家提出解析氣中不能含有可聚集的油類和非飽和水，所以只能將濕式螺桿壓縮機淘汰出局。

七、綜述

綜上所述，（1）由于工況、平面等問題，該裝置無法選擇與J 石化相同的往復(fù)機型，J石化也無法選擇與該裝置相同的螺桿機型；（2）無油噴液（水）螺桿機具有結(jié)構(gòu)簡單、易損件少、單級壓縮、振動小、無氣流脈沖、附屬設(shè)施無振動疲勞風(fēng)險、調(diào)節(jié)方式多元化、可長周期運行、占地面積小、投資少和維修價格較低等優(yōu)點，最終確定使用無油噴液（水）螺桿機。