對化工壓縮機(jī)發(fā)展及其應(yīng)用的淺析

曹萬林 劉超 于震遠(yuǎn)(沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)股份有限公司，遼寧 沈陽 110869)

0 引言

我國在石油行業(yè)不斷發(fā)展的今天，為了在石油開采方面得到更大的創(chuàng)新發(fā)展和應(yīng)用范圍，石油壓縮機(jī)的發(fā)展也在不斷擴(kuò)大。為了增加生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，給人們帶來舒適的安逸生活，本文針對石油化工壓縮機(jī)在當(dāng)今的發(fā)展，對幾種化工壓縮機(jī)在當(dāng)今的應(yīng)用發(fā)展進(jìn)行探討。從而為加快我國機(jī)械設(shè)備的不斷發(fā)展創(chuàng)造有利的條件。

1 石油化工壓縮機(jī)的現(xiàn)狀及應(yīng)用

1.1 石油化工壓縮機(jī)的現(xiàn)狀

我國石油化工壓縮機(jī)在目前使用過程中已經(jīng)投入了較大的技術(shù)研究和設(shè)備改造研究，從而加大了生產(chǎn)管理中的質(zhì)量建設(shè)。我國大中小企業(yè)使用化工壓縮機(jī)的類型也較多，它的制造使我國產(chǎn)品占據(jù)了較大的發(fā)展市場。沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)在發(fā)展壓縮機(jī)方向上處于領(lǐng)先水平，它利用大型的壓縮機(jī)在使用與推廣中發(fā)揮了重大作用。

1.2 石油化工壓縮機(jī)的應(yīng)用

化工壓縮機(jī)主要是氣體增壓作用。如果在天然氣輸送管線上利用氣體輸送，通過管道的長短決定壓力的大小，實(shí)現(xiàn)的壓縮機(jī)不僅功率較大，在運(yùn)行中更安全、可靠，而且更方便管理。壓縮氣體在應(yīng)用上也能實(shí)現(xiàn)制冷與氣體的分離，由于氣體在壓縮、冷卻以及膨脹方向上會(huì)發(fā)生液化現(xiàn)象，所以在人工制冷中就可以進(jìn)行調(diào)節(jié)和冷藏作用。例如：氨或氟利昂壓縮機(jī)就是實(shí)現(xiàn)制冷作用的機(jī)械。如果實(shí)現(xiàn)的液化現(xiàn)象為混合氣體，在各個(gè)裝置中就要分離出來，從而得到各種氣體。例如純氧、純氫等氣體。如果在石油化工企業(yè)中對油進(jìn)行加氫精制，這種人工的加熱方法在反應(yīng)中，能夠使碳?xì)浠衔镌谥亟M分中形成輕組分，例如重油的輕化、加氫精制的潤滑油等。壓縮機(jī)的應(yīng)用范圍非常廣，這種機(jī)械化在石油發(fā)展中已經(jīng)形成了專業(yè)的壓縮機(jī)。

2 石油化工壓縮機(jī)的發(fā)展方向

2.1 大型壓縮機(jī)的發(fā)展

對于大型的離心壓縮機(jī)來說。它屬于一種技術(shù)比較密集型的、難度較高的技術(shù)產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)、制造方向上必須要具有專業(yè)的、先進(jìn)的技術(shù)才能有效的發(fā)展。由于我國的石油化工企業(yè)在發(fā)展設(shè)備上已經(jīng)開始向大型化設(shè)備發(fā)展，為了實(shí)現(xiàn)低能耗、高質(zhì)量的設(shè)備水平，對石油化工壓縮機(jī)的建立要求也越來越高。對于二氧化碳?jí)嚎s機(jī)來說，由于傳統(tǒng)的壓縮機(jī)制造在性能與工藝上都容易產(chǎn)生一些事故，所以研究優(yōu)化二氧化碳?jí)嚎s機(jī)成為解決這一問題的主要方向。在這一建立方向上有些地區(qū)、企業(yè)也已經(jīng)開始實(shí)現(xiàn)，例如沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)、西安交大建立的二氧化碳閉式試驗(yàn)臺(tái)建設(shè)等。改進(jìn)石油化工壓縮機(jī)的發(fā)展技術(shù)是在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的，不僅僅是我國在基礎(chǔ)性能上進(jìn)行改進(jìn)，世界各國中研究的先進(jìn)設(shè)備也是在這一方展方向上解決的。

例如改進(jìn)壓縮機(jī)在氣動(dòng)性能上的設(shè)計(jì)，這種使用程序在使用過程中能夠在幾十種復(fù)雜的氣體、幾百種大氣壓條件下進(jìn)行，從而使運(yùn)行中的計(jì)算精度達(dá)到更準(zhǔn)確的程度。對于比較穩(wěn)定的轉(zhuǎn)子研究，它在研制的超二階、超三階這種高柔性的轉(zhuǎn)子方向上已經(jīng)成功投入使用，特別對一些成套的部件技術(shù)研究創(chuàng)造了較大的發(fā)展。例如在轉(zhuǎn)子葉輪上的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、密封材料和密封間隙、調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及軸承等配套設(shè)備上的發(fā)展，所以說，學(xué)習(xí)世界上的先進(jìn)水平，認(rèn)真改進(jìn)壓縮機(jī)技術(shù)的制造成為當(dāng)前石油行業(yè)發(fā)展大設(shè)備運(yùn)行的主要趨勢。

2.2 往復(fù)式壓縮機(jī)的發(fā)展

往復(fù)式壓縮機(jī)在石油化工企業(yè)的煉制過程中，它的應(yīng)用范圍是最廣泛的。由于它在應(yīng)用中是催化裂化反應(yīng)現(xiàn)狀，所以在進(jìn)行石油產(chǎn)品的加工過程中就要采用氫氣進(jìn)行脫硫和精制。石油在下游生產(chǎn)過程中所需要的煉油裝置在種類以及功率、壓力上都有所不同，所以在利用方向上就要采用不同的壓縮機(jī)。目前，我國在油田開發(fā)方向上對壓縮機(jī)的要求越來越高，特別是一些創(chuàng)新技術(shù)的研究成為不斷的發(fā)展方向。

活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

例如國內(nèi)壓縮機(jī)企業(yè)已經(jīng)引進(jìn)了國外的先進(jìn)技術(shù)，往復(fù)式活塞壓縮機(jī)設(shè)備的引進(jìn)在功率上達(dá)到了最大的生產(chǎn)產(chǎn)品，它在結(jié)構(gòu)上不僅表現(xiàn)了活塞桿的較低受力，剛性比較強(qiáng)的機(jī)身，而且它的承受能力也比較大、運(yùn)行的壽命也較長。往復(fù)式壓縮機(jī)在發(fā)展研究上主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一種是對天然氣壓縮機(jī)的研究，它的研究品種比較多、功率比較大、形成了一種高壓式的天然氣壓縮機(jī)。一種是加氣站用的壓縮機(jī)，對于油田壓縮機(jī)的注氣類型，它在注氣期間是一個(gè)穩(wěn)定、高產(chǎn)的過程，應(yīng)用的工藝范圍比較早，目前這種高壓的、大排量的壓縮機(jī)在新疆油田的建設(shè)、中原的油田建設(shè)都有廣泛的使用。對于集輸用天然氣壓縮機(jī)來說，在應(yīng)用上比較廣的為RDS壓縮機(jī)系列、整體式的燃?xì)鈮嚎s機(jī)。RDS壓縮機(jī)如圖2所示。

圖1 活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)圖

圖2 RDS壓縮機(jī)

例如將自主研發(fā)與技術(shù)合作成功地結(jié)合起來的沈陽氣壓機(jī)股份有限公司，其擁有往復(fù)活塞式大型壓縮機(jī)的專利技術(shù)(活塞力100～1250kN)，生產(chǎn)了全系對稱平衡型大型壓縮機(jī)，現(xiàn)已上市的機(jī)型，最大功率為5000kW，最大活塞力為800kN，最多6列。

大型往復(fù)壓縮機(jī)是沈陽氣體壓縮機(jī)股份有限公司生產(chǎn)的，從單機(jī)功率、活塞力等方面來說，已經(jīng)躋身于世界最大壓縮機(jī)之列。例如，4M80—30/22—200— BX型新型氫氣壓縮機(jī)系廣東茂名石油化工股份有限公司等大型石化企業(yè)在二百萬噸/年渣油脫硫加氫裝置中采用的四列對稱平衡活塞力800 kN，排出壓力20MPa，軸功率3250kW，質(zhì)量為68.6t，冷卻等輔助設(shè)備質(zhì)量為16.2t，電機(jī)質(zhì)量為47t，外形9690mm×4680mm×1950mm。目前，僅廣東茂名石化公司就擁有4M80級(jí)大型壓縮機(jī)20臺(tái)，為我國石化行業(yè)的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。

整體而言，由于國內(nèi)壓縮機(jī)制造企業(yè)和科研單位的共同努力，國產(chǎn)大型往復(fù)式壓縮機(jī)不僅成功地取代了進(jìn)口壓縮機(jī)，而且其實(shí)際運(yùn)行狀況也優(yōu)于部分進(jìn)口機(jī)組。因其具有綜合性能-性價(jià)比優(yōu)勢，已具備走出石化成套設(shè)備的良好條件。

3 對我國離心式壓縮機(jī)產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的思考

對離心式壓縮機(jī)而言，除了航天航空部門的特殊要求(如質(zhì)量最輕、壽命較短)外，對一般民用工業(yè)，應(yīng)以氣動(dòng)性能、運(yùn)行效率、轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)、強(qiáng)度、機(jī)組質(zhì)量、加工工藝性為主要追求目標(biāo)，而滿足氣動(dòng)要求乃是第一位的，其他都是為其服務(wù)的。就目前國內(nèi)的現(xiàn)狀而言，高校和研究院所偏重于本專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)氣動(dòng)性能和基礎(chǔ)理論的研究，對于企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中出現(xiàn)的疑難雜癥(如能效的提升；壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速提高僅功率升高很快而流量卻幾乎不變；同一臺(tái)機(jī)組不做任何改變放置幾天后可以由振動(dòng)超差變得合格或相反；等等)，或因?yàn)槊Σ贿^來、或認(rèn)為題目太小成果的意義不大而一般不愿意介入；企業(yè)則重于應(yīng)用，科研力量一般都比較薄弱，雖然有產(chǎn)品開發(fā)規(guī)劃，卻沒有或不能合理分解(細(xì)化)為技術(shù)開發(fā)計(jì)劃自行進(jìn)行前期預(yù)研或?qū)で笈c高校進(jìn)行專項(xiàng)合作，到產(chǎn)品設(shè)計(jì)完成時(shí)給產(chǎn)品留下許多遺憾甚至技術(shù)隱患。

企業(yè)對于高校和研究院所已有的對自己有用的科研成果也不是很了解，造成常說的科技成果不能很快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。這些都妨礙了行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。所幸近些年研究所、各大院校、設(shè)備制造廠、企業(yè)等能夠組織交流，旨在提供展現(xiàn)所在技術(shù)創(chuàng)新中各自的優(yōu)勢和已有成果的平臺(tái)；交流產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的經(jīng)驗(yàn)，推進(jìn)成果的轉(zhuǎn)化和對接，推動(dòng)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展；探尋企業(yè)技術(shù)需求，探討未來研究熱點(diǎn)及方向，提高壓縮機(jī)的前沿研究水平，實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)的原始創(chuàng)新。此為行業(yè)破冰之舉，可謂切中時(shí)弊，用心良苦。

4 結(jié)語

壓縮機(jī)在石油化工企業(yè)中的使用是一種技術(shù)密集型的、難度高的產(chǎn)品使用，要發(fā)展它的創(chuàng)新使用必須利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和專業(yè)的技術(shù)水平才能有效的實(shí)現(xiàn)。所以要發(fā)展大型的、可靠的化工裝置，不僅要解決能耗在利用上的節(jié)約方式，還要掌握一定的相關(guān)技術(shù)。雖然該項(xiàng)技術(shù)在我國已經(jīng)廣泛使用，但有些技術(shù)故障問題還沒有解決，所以在研究領(lǐng)域的發(fā)展方向上我們就要學(xué)習(xí)一些國外的先進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上，也要重視創(chuàng)新發(fā)展。以達(dá)到國產(chǎn)壓縮機(jī)處于世界先進(jìn)水平，更不能受外國人的控制。