關(guān)于螺桿壓縮機(jī)在石油化工工藝中的應(yīng)用研究

朱付強(qiáng)，張志勇，張代春

（山東恒業(yè)石油新技術(shù)應(yīng)用有限公司，山東 東營(yíng) 257100）

引言

目前，螺桿壓縮機(jī)在石油化工工藝中應(yīng)用范圍持續(xù)擴(kuò)大。大量研究認(rèn)為，螺桿壓縮機(jī)可促進(jìn)石油化工工藝裝備完善，提高石油化工生產(chǎn)效率，進(jìn)而促進(jìn)我國(guó)石油化工領(lǐng)域的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。當(dāng)前，我國(guó)螺桿壓縮機(jī)在石油化工工藝中的應(yīng)用仍存在諸多問題，為此需加強(qiáng)研究分析，準(zhǔn)確把握相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)，以確保螺桿壓縮機(jī)發(fā)揮應(yīng)有作用。

1 螺桿壓縮機(jī)簡(jiǎn)介及其優(yōu)勢(shì)分析

1.1 螺桿壓縮機(jī)簡(jiǎn)介

螺桿壓縮機(jī)也稱為螺旋式壓縮機(jī)，1934 年瑞典皇家理工學(xué)院A.Lysholm 成功研制螺桿壓縮機(jī)SRM技術(shù)，并將其應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，進(jìn)而帶動(dòng)螺桿壓縮機(jī)的全面發(fā)展[1]。螺桿壓縮機(jī)主要包括螺桿工藝壓縮機(jī)、螺桿空氣壓縮機(jī)等類型，也可依據(jù)內(nèi)部構(gòu)造不同可劃分為單螺桿壓縮機(jī)、雙螺桿壓縮機(jī)，其中雙螺桿壓縮機(jī)應(yīng)用范圍較廣，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括相互嚙合且平行的陰陽螺桿等。

螺桿壓縮機(jī)憑借自身具有的多元化優(yōu)勢(shì)，在空氣運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，其中的螺桿空氣壓縮機(jī)，能夠靈活應(yīng)用在各類風(fēng)動(dòng)工具中，特別是在氣體凈化技術(shù)以及油氣分離技術(shù)全面發(fā)展的帶動(dòng)下，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展。目前，大量使用在對(duì)空氣品質(zhì)要求極高的各類應(yīng)用場(chǎng)合，比如，藥品、食品、棉紡織等行業(yè)，都是螺桿壓縮機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域；螺桿工藝壓縮機(jī)能夠?qū)⒏鞣N工藝流程中的氣體進(jìn)行有效壓縮，從而達(dá)到生產(chǎn)目的，比如，能夠?qū)鹁?、天然氣、氫氣、甲烷、乙烯、二氧化碳等氣的工藝流程進(jìn)行壓縮；空壓機(jī)改良工藝的用途十分廣泛，主要是將螺桿的空氣壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子改造成工藝氣體壓縮用途。此類機(jī)型雖然成本較低，但是局限性非常大，只能適用于某一類氣體。

1.2 螺桿壓縮機(jī)的優(yōu)勢(shì)分析

螺桿壓縮機(jī)性能優(yōu)良，在石油化工工藝中應(yīng)用效果顯著。螺桿壓縮機(jī)主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)如下，第一，螺桿壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)便，且維護(hù)簡(jiǎn)單。螺桿壓縮機(jī)兼具旋轉(zhuǎn)式與活塞式兩種機(jī)械的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，內(nèi)部構(gòu)造簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定性較強(qiáng)、且尺寸小、容量大、無振動(dòng)、無慣性力和較強(qiáng)的防污染性等優(yōu)點(diǎn)。無油螺桿壓縮機(jī)內(nèi)部無液壓油成分，對(duì)空氣無污染，且內(nèi)部氣體中存在的液體成分及雜質(zhì)對(duì)螺桿壓縮機(jī)運(yùn)行無影響。第二，螺桿壓縮機(jī)具有較長(zhǎng)的使用壽命。螺桿壓縮機(jī)內(nèi)部零件總體數(shù)量較少，無易損零部件，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性及可靠性強(qiáng)，通常情況下使用壽命可達(dá)30 年[2]。螺桿壓縮機(jī)內(nèi)部珠子可在無基礎(chǔ)狀態(tài)下平穩(wěn)運(yùn)行，轉(zhuǎn)子齒面區(qū)域存在縫隙結(jié)構(gòu)，使其具有良好的耐液體沖擊能力，可完成多種粉塵氣體與易聚合氣體的壓送，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多相混輸。第三，螺桿壓縮機(jī)適應(yīng)能力較強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制性輸氣，且排氣壓力對(duì)螺桿壓縮機(jī)自身容積流量影響輕微，使其具有較大的使用范圍，并可承受高效工作的基本要求。螺桿壓縮機(jī)在特定應(yīng)用基礎(chǔ)條件下適應(yīng)能力較強(qiáng)，可能夠滿足多種生產(chǎn)活動(dòng)要求，并可實(shí)現(xiàn)批量定型生產(chǎn)。另外，螺桿壓縮機(jī)應(yīng)用于石油化工工藝中可有效調(diào)節(jié)流量，并可降低能耗。

2 螺桿壓縮機(jī)的主要用途及在石油化工工藝中的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 螺桿壓縮機(jī)的主要用途分析

石油化工生產(chǎn)期間，氣體壓縮為重點(diǎn)環(huán)節(jié)，螺桿壓縮機(jī)可利用較大的壓強(qiáng)完成氣體壓縮，并可合成聚合物，如氫氣與氮?dú)夂铣桑M(jìn)而滿足石油化工工藝需求。同時(shí)，螺桿壓縮機(jī)可實(shí)現(xiàn)氣體制冷與分離，也可對(duì)氣體液化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)融合氣體的分離，比如石油化工工藝中可利用螺桿壓縮機(jī)將氧氣與氮?dú)夥蛛x。另外，螺桿壓縮機(jī)可輔助完成氣體運(yùn)輸。石油化工生產(chǎn)中需要大推力推動(dòng)氣體以完成運(yùn)輸，螺桿壓縮機(jī)可提供氣體運(yùn)輸所需壓強(qiáng)，使氣體壓縮至0.3×102kg/cm2，進(jìn)而滿足運(yùn)輸條件[3]。

2.2 螺桿壓縮機(jī)在石油化工工藝中的應(yīng)用現(xiàn)狀

螺桿壓縮機(jī)對(duì)于我國(guó)石油化工工業(yè)的發(fā)展具有重要促進(jìn)作用，目前螺桿壓縮機(jī)的制作工藝及質(zhì)量顯著提升，管理水平持續(xù)提高，應(yīng)用范圍持續(xù)擴(kuò)大。相關(guān)研究資料顯示，我國(guó)三十余家大型石油化工企業(yè)均應(yīng)用螺桿壓縮機(jī)開展相關(guān)工藝生產(chǎn)，國(guó)產(chǎn)螺桿壓縮機(jī)占比逐年提高，可認(rèn)為螺桿壓縮機(jī)在我國(guó)石油化工工藝中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

3 螺桿壓縮機(jī)在石油化工工藝中應(yīng)用要點(diǎn)分析

我國(guó)關(guān)于螺桿壓縮機(jī)的研究起步較晚，為滿足石油化工工藝需求，多家大型及中型石油化工生產(chǎn)企業(yè)均從歐美發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)口螺桿壓縮機(jī)系統(tǒng)，如苯乙烯裝置、丁二烯抽提裝置、低溫制冷系統(tǒng)、火炬氣回收系統(tǒng)等，上述裝置主要生產(chǎn)廠家包括德國(guó)GHH 公司、美國(guó)A-C 公司等。為確保螺桿壓縮機(jī)在石油化工工藝中發(fā)揮應(yīng)有作用，相關(guān)企業(yè)需加強(qiáng)研究分析，準(zhǔn)確把握應(yīng)用要點(diǎn)。

3.1 合理選型

生產(chǎn)廠家的技術(shù)能力可對(duì)螺桿壓縮機(jī)的整體質(zhì)量產(chǎn)生較大影響，且石油化工工藝對(duì)各類生產(chǎn)設(shè)備質(zhì)量要求嚴(yán)格，應(yīng)用質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的設(shè)備可影響生產(chǎn)進(jìn)度，甚至引發(fā)安全事故。比如石油化工生產(chǎn)工藝對(duì)于苯乙烯裝置、丁二烯抽提裝置要求嚴(yán)格，美國(guó)A-C 公司生產(chǎn)的苯乙烯裝置壓縮機(jī)應(yīng)用廣泛，質(zhì)量過硬，可優(yōu)先選用。英國(guó)HowDNE 公司生產(chǎn)的丁二烯抽提裝置工藝成熟完善，運(yùn)行穩(wěn)定性較高，可優(yōu)先選用。國(guó)產(chǎn)螺桿壓縮機(jī)在制造技術(shù)方面與西方發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大差距，石油化工企業(yè)需謹(jǐn)慎選擇[4]。

3.2 規(guī)范完成相關(guān)技術(shù)操作

目前，大部分石油化工企業(yè)應(yīng)用國(guó)外進(jìn)口螺桿壓縮機(jī)輔助完成相關(guān)工藝，部分操作人員對(duì)設(shè)備使用方法缺乏了解，未嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)規(guī)范完成設(shè)備操作，繼而導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行問題無法得到及時(shí)有效的解決，使石油化工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益受損，并可危及自身安全。比如某石油化工企業(yè)操作人員應(yīng)用丁二烯抽提裝置期間，丁二烯物料聚合堵塞出口消音器，導(dǎo)致壓縮機(jī)處于過載狀態(tài)，機(jī)體與驅(qū)動(dòng)透平間的聯(lián)軸斷裂，透平上方蓋板飛起，引發(fā)此事故的主要原因?yàn)椴僮魅藛T未準(zhǔn)確判斷溫度變化，對(duì)出口壓力控制不合理。為確保螺桿壓縮機(jī)在石油化工工藝中發(fā)揮應(yīng)有作用，操作人員需深入研究設(shè)備技術(shù)原理及熟練掌握操作規(guī)范。

3.3 加強(qiáng)設(shè)備安裝維護(hù)

螺桿壓縮機(jī)要求較高的安裝精度，進(jìn)口螺桿壓縮機(jī)安裝技術(shù)保密，僅提供少量安裝數(shù)據(jù)，導(dǎo)致用戶安裝期間缺乏參照標(biāo)準(zhǔn)，而國(guó)產(chǎn)螺桿壓縮機(jī)則安裝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及尺寸均存在一定缺陷，使用期間極易導(dǎo)致轉(zhuǎn)子報(bào)廢等不良事件。為此，石油化工生產(chǎn)企業(yè)在應(yīng)用螺桿壓縮機(jī)完成相關(guān)工藝期間需不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，制定科學(xué)的安裝及維護(hù)措施，并不斷總結(jié)各類故障的處理方法，進(jìn)而帶動(dòng)我國(guó)石油化工領(lǐng)域的持續(xù)健康發(fā)展[5]。

4 螺桿壓縮機(jī)應(yīng)用于石油化工工藝中的發(fā)展趨勢(shì)

未來螺桿壓縮機(jī)應(yīng)用于石油化工工藝中的主要趨勢(shì)為三維工程設(shè)計(jì)，技術(shù)人員可利用三維設(shè)計(jì)開發(fā)技術(shù)優(yōu)化螺桿壓縮機(jī)，并可提高機(jī)組結(jié)構(gòu)安排的合理性。通過三維工程設(shè)計(jì)開發(fā)可實(shí)現(xiàn)螺桿壓縮機(jī)的自動(dòng)檢查，并可進(jìn)行結(jié)構(gòu)自動(dòng)化分析，進(jìn)而有效解決設(shè)計(jì)缺陷，最大程度上缺乏設(shè)計(jì)的精確度。同時(shí)，技術(shù)人員需加強(qiáng)對(duì)螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子及軸承的研發(fā)，充分分析影響因素，合理設(shè)定結(jié)構(gòu)參數(shù)，不斷提高設(shè)備的智能化及自動(dòng)化[6]。

5 結(jié)語

目前，我國(guó)石油化工工業(yè)處于高速發(fā)展階段，螺桿壓縮機(jī)應(yīng)用范圍持續(xù)擴(kuò)大。相關(guān)企業(yè)在應(yīng)用螺桿壓縮機(jī)期間需加強(qiáng)研究分析，詳細(xì)了解設(shè)備原理及操作規(guī)范，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷加強(qiáng)技術(shù)研究，以確保螺桿壓縮機(jī)發(fā)揮應(yīng)有作用。