張保申，劉 玲

(山東三維石化工程股份有限公司，山東 青島 266071)

國內(nèi)大多數(shù)煉油廠都設置了變壓吸附裝置用于回收煉廠氣中有價值的氣體，變壓吸附裝置解吸氣增壓用壓縮機一般選用往復壓縮機、螺桿壓縮機。但隨著企業(yè)對節(jié)能降耗越來越重視，往復壓縮機、螺桿壓縮機的高故障率、高維修量、高維修成本，與節(jié)能降耗相違背。在這形勢下，一些煉油廠開始嘗試將液環(huán)壓縮機應用于變壓吸附裝置中，并取得成功。本文以中石化某煉化分公司變壓吸附裝置改造項目為例對液環(huán)壓縮機在變壓吸附裝置中的應用技術(shù)進行探討。

1 液環(huán)壓縮機工作原理

液環(huán)壓縮機的葉輪偏心地配置在氣缸內(nèi)，當葉輪(轉(zhuǎn)子)旋轉(zhuǎn)且達到一定轉(zhuǎn)速時，由于離心力的作用，液體被甩出，形成一個貼在氣缸內(nèi)表面的液環(huán)。液環(huán)的內(nèi)表面與葉輪輪轂之間形成一個個月牙形空間[1]，每個月牙形空腔的容積隨著葉輪的轉(zhuǎn)動周期性的擴大和縮小，從而達到吸氣和壓縮氣體的過程。

解吸氣被吸入以水為工作液的主機殼內(nèi)，經(jīng)過壓縮，氣液兩相混合物進入氣液分離器，經(jīng)分離后解吸氣進入瓦斯管網(wǎng)。分離后的工作液經(jīng)冷卻器冷卻后進入主機殼作為工作液繼續(xù)循環(huán)使用。

由圖1可知，液環(huán)壓縮機組工藝流程簡單，無復雜儀表控制。為保持較大幅度調(diào)節(jié)范圍，采用入口壓力調(diào)節(jié)控制，以防入口壓力過低，壓縮比過大，造成電機電流過大，損壞電機。

2 變壓吸附裝置解吸氣特點

從表1參數(shù)可見，變壓吸附裝置解吸氣的氣體組分可知，解吸氣含有較高比例的輕烴及氫氣，屬于易燃易爆氣體，火災類別為甲類。根據(jù)變壓吸附裝置的操作及運行特點可知解吸氣壓力波動范圍大、氣量波動范圍大、氣體組分波動范圍大，氣體中含有一定吸附劑等雜質(zhì)，固體顆粒含量較大。

表1 變壓吸附裝置解吸氣參數(shù)

3 壓縮機選型方案對比

壓縮機選擇必須要滿足氣量、壓力、溫度等工藝參數(shù)的要求；滿足介質(zhì)特性的要求；滿足現(xiàn)場安裝條件的要求[2]。根據(jù)以上壓縮機選型原則，結(jié)合項目開展時對不同形式壓縮機進行了對比，詳細對比見表2。

表2 壓縮機選型對比

從表2可知，往復式壓縮機靠活塞的往復運動來壓縮氣體。往復式壓縮機要求輸送的氣體必須潔凈，對氣體組分波動較大的介質(zhì)適用性差。使用往復式壓縮機需要匹配相應的氣體凈化、冷卻等輔助設備，使用往復式壓縮機整體占地面積大、管理維護設備量大、維修量大，維修成本高。

從表2可知，螺桿壓縮機采用同步齒輪結(jié)構(gòu)，即螺桿轉(zhuǎn)子由同步齒輪帶動，同步齒輪的配合間隙很小。螺桿壓縮機對轉(zhuǎn)子的制造水平要求高，部件多，結(jié)構(gòu)復雜，密封結(jié)構(gòu)復雜，裝拆困難，使用螺桿壓縮機時維護保養(yǎng)工作量大，費用高。機械密封容易損壞，更換密封時拆卸困難，耗費時間長，給裝置的正常運行帶來很大的困難。

從表2可知，離心壓縮機通過葉輪對氣體作功，在葉輪和擴壓器的流道內(nèi)，利用離心升壓作用和降速擴壓作用，將機械能轉(zhuǎn)換為氣體壓力能。離心式壓縮機不適用于氣量太小及壓比過高的場合，其氣量調(diào)節(jié)雖較方便，但經(jīng)濟性較差，且一次性投資較大。

從表2可知，液環(huán)壓縮機對氣體組分變化波動的適應性強，氣體摩爾質(zhì)量的變化對壓縮機運行沒有任何影響。允許吸入的氣體中夾帶粉塵、顆粒和液體。氣體的壓縮過程幾乎為等溫壓縮過程，特別適合易燃易爆氣體。液環(huán)壓縮機針對抽吸的介質(zhì)不同可以采用不同的工作液、采用不同的金屬材質(zhì)來滿足不同的介質(zhì)要求。由于液環(huán)壓縮機只有葉輪一個轉(zhuǎn)動部件，部件少，裝拆容易，操作簡單，維護量小，維修成本最低。

通過上述比較，中石化某煉化分公司變壓吸附裝置采用液環(huán)壓縮機組對解吸氣進行增壓具有可行性及先進行。由于液環(huán)壓縮機結(jié)構(gòu)簡單，維修量低，可不設備機，一次性投資最低，在降低投資方面，其它壓縮機組與液環(huán)壓縮機組相比，具有相當大的劣勢。

4 液環(huán)壓縮機運行效果

從表3可知，中石化某煉化分公司采用兩級串聯(lián)液環(huán)壓縮機組對解吸氣進行增壓，從現(xiàn)場運行參數(shù)可知，液環(huán)壓縮機設計參數(shù)與現(xiàn)場實際運行參數(shù)符合性好。由此可知液環(huán)壓縮機組應用于解吸氣增壓上具有適用范圍廣，軸功率低，效率高，溫度低，噪聲小，耗水量少等優(yōu)點。

表3 液環(huán)壓縮機組設計參數(shù)及現(xiàn)場運行參數(shù)一覽表

5 結(jié)論

( 1)液環(huán)壓縮機適用于易燃易爆氣體、氣體組分變化范圍大、氣量變化范圍大、有腐蝕、有顆粒、夾液等工況。

(2)液環(huán)壓縮機結(jié)構(gòu)簡單，易損件少，壽命長，維修成本低，可靠性高，自動化程度高，特別適合變壓吸附裝置解吸氣增壓。