BDO装置氢气循环压缩机国产化选型分析

崔广林

(中国石化仪征化纤股份有限公司BDO生产中心，江苏仪征 211900)

BDO装置氢气循环压缩机国产化选型分析

崔广林

(中国石化仪征化纤股份有限公司BDO生产中心，江苏仪征 211900)

通过对国内外几家知名压缩机厂家提供的选型方案进行分析比较，综合各方面的因素，选择沈阳鼓风机集团股份有限公司BCL602型筒形两端支撑离心压缩机作为仪化BDO项目中氢气循环压缩机，为BDO项目进口关键设备的国产化替代提供了合理的途径。

1，4-丁二醇 离心压缩机 氢气 国产化

仪征化纤0.1 Mt/a 1，4-丁二醇项目BDO单元氢气循环压缩机C2201为离心式压缩机，电机驱动，配有调速齿轮箱，在线单台设置，无备台，正常工作时入口压力为6.08 MPa(绝压)，出口压力为6.38 MPa(绝压)，轴功率约2 100 kW，供给加氢反应器所需的氢气流。该设备运行压力较高，功率大，可靠性要求高，工艺介质是循环氢气，与加氢反应器联锁，是装置生产的关键设备，其性能好坏及运行稳定性直接影响BDO装置的正常运行。

1 方案特点

Davy生产工艺的BDO装置使用的氢气循环压缩机基本为悬臂式离心压缩机，而此类型机组在世界上化工类行业应用较多，技术成熟的国外设备制造商有西门子股份公司、GE公司、阿特拉斯-科普柯工业公司等，而国内仅沈阳鼓风机集团股份有限公司(以下简称“沈鼓”)具有相对较强的离心机设计制造技术，但其悬臂式离心机在氢气介质上应用还不成熟。

各制造商最初为该项目的氢气循环压缩机组提供的各类方案可归结为以下3种方案:

a)整体组装的两级压缩、齿轮增速型悬臂式离心压缩机［1］，即两个叶轮悬臂安装在小齿轮轴外端，干气密封安装在叶轮与轴承中间，电机通过较大齿轮带动小齿轮转动，见图1。特点是:①两端闭式叶轮，效率高;②轴向进气，效率较高;③两级对称布置，轴向力平衡，运行平稳;④悬臂式叶轮质量大，挠度较大，不利于平稳运行;⑤干气密封位于叶轮与轴承之间，使轴较长，又增加了挠度。为尽量缩短轴长，使干气密封处较短，安装困难，拆装工作量大，每次都须先拆下叶轮;⑥对叶轮的安装要求较高，要过盈配合，增加其平稳性;⑦进口导叶调节，利于均匀改变流量，能量损失小，调节范围宽，但导叶传动杆部位密封寿命短，此处易泄露;⑧其悬臂式压缩机在有毒、易燃易爆气体的应用实践较少。

图1 两级悬臂式压缩机

b)单级压缩、悬臂式离心压缩机，即单个叶轮悬臂安装在齿轮外侧，干气密封位于叶轮和轴承中间，见图2。特点是:①叶轮转速较高，为降低应力采用半开式叶轮，运行初期间隙较小，运行效率较高，但随着时间增长，间隙增大，效率降低;②单级叶轮，两侧不对称，轴向力较大，不利于平稳运行，对轴承损害大;③结构简单，仅一个叶轮和密封，拆装维修方便;④其他特点同上述两级压缩悬臂式压缩机。

图2 单级悬臂式压缩机

c)两端支撑、两级压缩、垂直剖分的筒形压缩机，即两个叶轮串联排列在轴承中间，级间设有隔板束和迷宫密封，两端支承，干气密封位于叶轮与轴承之间，采用电机+增速箱+压缩机串联方式，电机与增速箱、增速箱与压缩机间均设有联轴节，见图3。特点是:①运行平稳;②悬臂质量小，只有联轴器端悬臂;③两级压缩的转速较低;④齿轮箱为常规的增速箱，便于检修;⑤入口节流阀调节流量，能量损失较大，调节范围窄。

图3 筒形两端支撑压缩机

2 选型分析

综上所述3种方案，b方案最佳，压缩机效率最高，功耗最低。国外如西门子和阿特拉斯等著名压缩机生产商均推荐使用b方案的单级悬臂式压缩机，效率高，流量调节范围广［2］，但目前国内压缩机在细节设计的合理性、机加工精度、装配精度及材料热处理工艺与国外知名厂商仍存在一定的差距，悬臂式压缩机在氢气介质中应用不多，主要是因为国内在入口导叶调节杆处密封和叶轮悬臂长度问题上技术不够成熟，易发生泄露和振动过大问题，限制了国内这种方案压缩机的应用。

沈鼓在山西三维BDO项目上应用的a方案压缩机效果不理想，主要是因为国产设备内在导叶调节杆处密封和叶轮悬臂长度问题上技术仍不够成熟，限制了这种方案压缩机的应用。

沈鼓推荐了c方案的压缩机机型，即筒形两端支撑，入口节流调节的离心压缩机。该机型为几十年前引进意大利新比隆技术。其最大特点是运行平稳，振动小，密封效果好，技术应用成熟，业绩较多。沈鼓应用在氢气介质上的筒形压缩机有近200台业绩，均运行良好。但从原理分析，该种机型效率相对较低，能耗较大。

通过对沈鼓、GE以及西门子3家技术报价方案的对比计算得到，该筒型压缩机的运行功耗要超出约11.3%，折合年运行费用约100万人民币，但考虑到BDO装置中的这台循环氢压机组是装置中的关键设备，仅有1台，其工作好坏直接影响到整个装置是否能正常运行，故在满足工艺要求和设备运行可靠性的前提下，适当增加的功耗可以接受。

筒形压缩机密封性较好，运行平稳，噪音小，无需拆卸叶轮即可更换检修干气密封系统，拆装较为方便。从售后技术支持的及时性和便利性来说，沈鼓要优于国外厂家。另外，国内设备造价相对较低也是该设备国产化选型的一个重要原因。

该机组在现场机械运转试验时，径向机械振动仅7 μm，远小于API规定的“机械运转试验时的径向轴承处振幅不超过25 μm”的标准，属于沈鼓厂优质机组。试验时运转平稳，噪音极低，说明了此种类型压缩机的技术成熟和可靠性。

3 结论

经过对比分析，仪征化纤0.1 Mt/a 1，4-丁二醇项目BDO单元氢气循环压缩机最终选择了沈鼓生产的BCL602型筒形两端支撑离心压缩机。该压缩机在仪化项目中的应用，为BDO项目关键机组的国产化提供了合理的途径，同时也为国内厂家离心机设计制造技术不断的发展和进步赶超世界先进水平提出了新的课题。

［1］API 617-2002.石油化学和气体工业用轴流离心压缩机及膨胀机-压缩机.

［2］姜培正.过程流体机械［M］.北京:化学工业出版社，2001.

Selection and analysis of localization of hydrogen centrifugal compressor in BDO plant

Cui Guanglin
(Sinopec Yizheng Chemical Fibre Company Limited BDO Production Center，Yizheng Jiangsu 211900，China)

This passage compares several schemes offered by some well-known compressor suppliers at home and abroad and synthesizes merits and drawbacks of different types of compressors and finally makes a conclusion that ShenGu BCL 602 type cylindrical centrifugal compressor of two supports is the best choice for hydrogen compressor of BDO projects.The conclusion provides sufficient theoretical references for mass production of hydrogen compressors of BDO projects at home.

BDO;centrifugal compressor;hydrogen;localization

223.162

B

1006-334X(2012)03-0056-03

2012-08-01

崔广林(1986—)，男，山东德州人，助理工程师，现主要从事化工设备的现场管理工作。