淺談LNG工藝中壓縮機的選型

高 源，侯珍珍

(中海油石化工程有限公司，山東 濟南 250000)

淺談LNG工藝中壓縮機的選型

高 源，侯珍珍

(中海油石化工程有限公司，山東 濟南 250000)

在我國科學技術日益進步的推動之下，現(xiàn)如今我國的LNG行業(yè)迎來了高速發(fā)展的新時期，而作為LNG處理當中至關重要的一項轉動設備，壓縮機的重要性不言而喻。如何在LNG工藝當中選擇合適的壓縮機類型也逐漸成為最為關注的一項重點問題，基于此，本文將從簡單介紹LNG工藝中現(xiàn)有的壓縮機類型出發(fā)，通過結合在LNG工藝當中選擇壓縮機類型時應當注意的具體事項，以具體實例闡述說明LNG工藝中的壓縮機選型。

LNG工藝；壓縮機；選型

隨著時間的推移，天然氣行業(yè)已經(jīng)發(fā)展至了一個全新的高度，而LNG的出現(xiàn)則具有里程碑式的意義。不同于傳統(tǒng)的成品油以及CNG，LNG本身具有較高的清潔度和安全性，加之其便于運輸和使用的特點使得其被許多人看做是石油的替代品，并得到了廣泛使用。通過運用LNG一方面可以有效推動我國社會經(jīng)濟實現(xiàn)全面發(fā)展，另一方面也能夠較好地解決目前我國城市日益嚴重的環(huán)境污染問題。因此研究LNG工藝中的壓縮機選型問題具有較高的現(xiàn)實意義。BOG壓縮機的壓縮工藝特點是壓縮介質溫度低，最低能夠達到-150℃左右；BOG需從常壓增壓到6～7×105Pa，壓縮比大；需采用無油潤滑，且要求工藝設備能夠長期穩(wěn)定運行。

1 LNG工藝中的壓縮機類型

1.1 離心式壓縮機

在當前LNG工藝當中比較常見的壓縮機類型之一便是離心式壓縮機，因其結構簡單、尺寸小重量輕、方便制造且具有較高轉速和運行可靠性等優(yōu)點而得到了廣泛使用，加之其較大的單機處理量和適應各種氣體的優(yōu)勢特征使其可以被直接用在工業(yè)汽輪機以及燃氣、煙氣輪機的驅動當中。但離心式壓縮機的價格相對較高，且隨著流量的變化排氣壓力也會隨之發(fā)生相應變化，特別是在低流量情況下經(jīng)常會出現(xiàn)喘振等問題[1]。

1.2 往復式壓縮機

往復式壓縮機同樣也是LNG工藝中的一種常見壓縮機類型，其具有較高且穩(wěn)定性較好的排氣壓力，能夠有效避免因調節(jié)氣量而產生的干擾影響。加之其方便簡單的操作流程同時支持多臺并機運行等特點，同樣也使其得到廣泛運用。但該種類型的壓縮機也同樣存在一定問題，譬如說轉速比較低、體積和噪音比較大等。

1.3 螺桿式壓縮機

螺桿式壓縮機不僅結構簡單方便制造，同時其小巧的尺寸和體積也使其重量得到有效控制；對于氣體中的雜質、油、水以及其他物質均具有較好的耐受性，對氣體也有著較強的適應性。但同時此類壓縮機的壓力相對比較低，并且對材料等要求比較嚴苛，因此具有較高的生產成本[2]。

2 LNG工藝中壓縮機的選型注意事項

2.1 結構形式

壓縮機的結構形式也是選型的重要依據(jù)，立式壓縮機占地面積雖然比較小，但廠房高，穩(wěn)定性相對比較差，同時在安裝、維修等方面也存在較大的難度；而臥式壓縮機則恰恰相反，其占地面積比較大，但廠房比較低具有較高的穩(wěn)定性，安裝和維修也比較方便，因此在進行LNG工藝壓縮機選型時需要結合實際情況選擇合適的結構形式。

2.2 進出口管道振動

另外，還需要考慮壓縮機的進出口管道的振動情況，盡量避免引起管線的振動。在某些特殊情況下例如高速運轉等狀況時，管道容易出現(xiàn)激烈的振動，從而減小壓縮機的運行區(qū)域，甚至嚴重時會直接對管道安全運行以及相關工作人員造成不良影響，因此在進行壓縮機選型時同樣也需要注意進出口管道的振動問題[3]。

3 LNG工藝中的壓縮機選型實例

3.1 大型LNG接收站BOG壓縮機

無論是天然氣的節(jié)流還是LNG的裝卸與存儲，經(jīng)常會產生低壓、低溫和較大氣量波動的BOG，因此在對大型LNG接收站的BOG壓縮機進行選型時，必須與工廠自身的建設規(guī)模緊密結合，按照能否加熱和具體的加熱程度將BOG細分為超低溫、低溫以及常溫等不同等級，在此基礎之上制定出相適應的運行方案。一般情況下，隨著溫度的逐漸升高BOG會需要耗費更多的能源，因此壓縮機的投資也將逐漸降低。在常溫和低溫的運行方案當中，排氣壓力較低和較高時，分別適宜使用螺桿式壓縮機和往復式壓縮機。在LNG接收站當中通常至少需要設置不少于兩臺壓縮機，進而使得LNG可以根據(jù)其是否需要裝卸任意選擇多機和單機運行。如果不需要加熱BOG，則采用立式迷宮式壓縮機或者臥式往復式壓縮機即可。另外，受制于我國現(xiàn)有的超低溫大型LNG接收站BOG壓縮機工藝技術，目前我國在這一方面進行壓縮機選擇時，幾乎只能完全依靠進口立式迷宮式壓縮機、超低溫臥式往復壓縮機等，但由于成本過高并且需要花費一定的時間，因此當前選擇進口這兩種壓縮機的工廠數(shù)量還比較少[4]。

3.2 增壓及運輸原料氣

有關輸氣、煤制氣等為LNG工廠提供其必須的原料氣，如果原料氣本身氣壓比較低，則需要對其進行適當增壓使其能夠有效滿足液化壓力要求，而在此過程中需要使用原料氣增壓壓縮機。在對此類壓縮機進行選型的過程中，需要重點考慮原料氣介質，如果原料氣的介質有著比較高的潔凈度并且輸氣量又大又穩(wěn)，譬如說管道氣、煤制氣等，則推薦使用離心式壓縮機。但如果原料氣的介質本身潔凈度比較低需要進行凈化處理，同時氣量處理有著比較大的變化情況，則往復式壓縮機更加適宜。相比于離心式壓縮機，往復式壓縮機的適應能力更強，比較不容易受到調節(jié)氣量的影響，不僅價格低廉同時可以在一定程度上忍受雜質、液滴等，更適用于原料氣介質潔凈度不足的情況。

3.3 分子篩再生氣增壓

在LNG工廠當中，通常需要對原料氣進行預處理，而用于分子篩脫水裝置的再生氣壓縮機，需要面對的工況往往是再生氣量和氣壓均比較小，同時傳統(tǒng)的兩塔脫水工藝無法保障再生氣量的連續(xù)性，一般情況下壓縮機想要實現(xiàn)連續(xù)不間斷運轉往往需要依靠再生氣量回流的方式，從這一點出發(fā)，在選擇再生氣壓縮機的過程當中，往復式壓縮機往往更受歡迎。但隨著我國經(jīng)濟實力的不斷上升，在我國部分專門進行輕烴回收天然氣的企業(yè)當中，已經(jīng)開始嘗試使用具有高速旋轉特性的離心式壓縮機作為再生氣壓縮機，但由于此種離心式壓縮機目前我國尚且無法進行獨立生產，完全依賴于從國外進口，因此相比于其他類型的壓縮機，其可供選擇的廠家數(shù)量明顯不足，因此此種具有高速旋轉特性的離心式壓縮機還未得到廣泛的使用[5]。

4 制冷劑壓縮機

在LNG生產當中最為關鍵和重要的裝置便是液化裝置，而液化裝置中最為關鍵和重要的設備便是制冷劑壓縮機，通常情況下在液化裝置中的制冷劑壓縮機主要是由一種或是多種組分共同組合而成，相比于其他的壓縮機，制冷劑壓縮機的組成并不復雜，不僅氣流量相對比較穩(wěn)定同時介質中的雜質相對較少，即具有較高的潔凈度。因此工作人員在進行制冷劑壓縮機選型工作時，通常會從壓縮機功率的角度出發(fā)，如果N大于5000kW代表著制冷劑壓縮機功率比較大，屬于大型壓縮機，通過前文對壓縮機類型的介紹我們可以得知此時更加適宜適應離心式壓縮機。如果N在1500kW到5000kW之間，測代表著制冷劑壓縮機的功率為普通狀態(tài)，此種壓縮機屬于中型壓縮機，結合LNG工廠的實際情況可以選擇往復式壓縮機、臥式壓縮機或者是立式迷宮型壓縮機。如果N小于1500kW,則代表著制冷劑壓縮機功率相對比較小，此時的壓縮機屬于小型壓縮機，因此從投資成本以及性能等各方面出發(fā)，螺桿式低溫壓縮機更為合適。

5 結束語

總而言之，在LNG工藝當中選擇壓縮機時需要對工藝本身以及介質、環(huán)境、投資等各方面因素進行綜合考慮，但在選擇壓縮機之前工作人員還必須對壓縮機的結構性、進出口管道的振動情況等進行著重考量，在與實際情況進行充分結合認真挑選壓縮機類型，從而使得壓縮機能夠更好地為LNG工藝發(fā)揮自身的應有作用。

[1] 李瑩珂,蒲黎明,祁亞玲,等. LNG工藝中壓縮機的選型研究[J]. 天然氣與石油,2014(5):25-28.

[2] 吳 朔. LNG接收站BOG處理系統(tǒng)的計算及選型[D].廣州:華南理工大學,2015.

[3] 徐啟俊,方江敏,談 震. LNG液化工藝中壓縮機驅動裝置的選型[J].低溫與超導,2015(11):33-37,71.

[4] 郭 琦,黃 宇,宋 坤. LNG接收站BOG壓縮機新工藝系統(tǒng)配置及選型研究[J].化工設備與管道,2016(6):61-66.

[5] 郭揆常.液化天然氣(LNG)工藝與工程[M].北京:中國石化出版社,2014.

(本文文獻格式：高 源，侯珍珍.淺談LNG工藝中壓縮機的選型[J].山東化工,2017,46(15):126,129.)

2017-07-02

高 源(1984—)，男，山東淄博人，中海油石化工程公司管道工程師，目前主要從事LNG接收站方面的工程設計工作。

TE964

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