浅谈LNG工艺中压缩机的选型

2017-04-08侯珍珍

山东化工 2017年15期

关键词：往复式离心式接收站

高源，侯珍珍

(中海油石化工程有限公司，山东济南 250000)

浅谈LNG工艺中压缩机的选型

高源，侯珍珍

(中海油石化工程有限公司，山东济南 250000)

在我国科学技术日益进步的推动之下，现如今我国的LNG行业迎来了高速发展的新时期，而作为LNG处理当中至关重要的一项转动设备，压缩机的重要性不言而喻。如何在LNG工艺当中选择合适的压缩机类型也逐渐成为最为关注的一项重点问题，基于此，本文将从简单介绍LNG工艺中现有的压缩机类型出发，通过结合在LNG工艺当中选择压缩机类型时应当注意的具体事项，以具体实例阐述说明LNG工艺中的压缩机选型。

LNG工艺；压缩机；选型

随着时间的推移，天然气行业已经发展至了一个全新的高度，而LNG的出现则具有里程碑式的意义。不同于传统的成品油以及CNG，LNG本身具有较高的清洁度和安全性，加之其便于运输和使用的特点使得其被许多人看做是石油的替代品，并得到了广泛使用。通过运用LNG一方面可以有效推动我国社会经济实现全面发展，另一方面也能够较好地解决目前我国城市日益严重的环境污染问题。因此研究LNG工艺中的压缩机选型问题具有较高的现实意义。BOG压缩机的压缩工艺特点是压缩介质温度低，最低能够达到-150℃左右；BOG需从常压增压到6～7×105Pa，压缩比大；需采用无油润滑，且要求工艺设备能够长期稳定运行。

1 LNG工艺中的压缩机类型

1.1 离心式压缩机

在当前LNG工艺当中比较常见的压缩机类型之一便是离心式压缩机，因其结构简单、尺寸小重量轻、方便制造且具有较高转速和运行可靠性等优点而得到了广泛使用，加之其较大的单机处理量和适应各种气体的优势特征使其可以被直接用在工业汽轮机以及燃气、烟气轮机的驱动当中。但离心式压缩机的价格相对较高，且随着流量的变化排气压力也会随之发生相应变化，特别是在低流量情况下经常会出现喘振等问题[1]。

1.2 往复式压缩机

往复式压缩机同样也是LNG工艺中的一种常见压缩机类型，其具有较高且稳定性较好的排气压力，能够有效避免因调节气量而产生的干扰影响。加之其方便简单的操作流程同时支持多台并机运行等特点，同样也使其得到广泛运用。但该种类型的压缩机也同样存在一定问题，譬如说转速比较低、体积和噪音比较大等。

1.3 螺杆式压缩机

螺杆式压缩机不仅结构简单方便制造，同时其小巧的尺寸和体积也使其重量得到有效控制；对于气体中的杂质、油、水以及其他物质均具有较好的耐受性，对气体也有着较强的适应性。但同时此类压缩机的压力相对比较低，并且对材料等要求比较严苛，因此具有较高的生产成本[2]。

2 LNG工艺中压缩机的选型注意事项

2.1 结构形式

压缩机的结构形式也是选型的重要依据，立式压缩机占地面积虽然比较小，但厂房高，稳定性相对比较差，同时在安装、维修等方面也存在较大的难度；而卧式压缩机则恰恰相反，其占地面积比较大，但厂房比较低具有较高的稳定性，安装和维修也比较方便，因此在进行LNG工艺压缩机选型时需要结合实际情况选择合适的结构形式。

2.2 进出口管道振动

另外，还需要考虑压缩机的进出口管道的振动情况，尽量避免引起管线的振动。在某些特殊情况下例如高速运转等状况时，管道容易出现激烈的振动，从而减小压缩机的运行区域，甚至严重时会直接对管道安全运行以及相关工作人员造成不良影响，因此在进行压缩机选型时同样也需要注意进出口管道的振动问题[3]。

3 LNG工艺中的压缩机选型实例

3.1 大型LNG接收站BOG压缩机

无论是天然气的节流还是LNG的装卸与存储，经常会产生低压、低温和较大气量波动的BOG，因此在对大型LNG接收站的BOG压缩机进行选型时，必须与工厂自身的建设规模紧密结合，按照能否加热和具体的加热程度将BOG细分为超低温、低温以及常温等不同等级，在此基础之上制定出相适应的运行方案。一般情况下，随着温度的逐渐升高BOG会需要耗费更多的能源，因此压缩机的投资也将逐渐降低。在常温和低温的运行方案当中，排气压力较低和较高时，分别适宜使用螺杆式压缩机和往复式压缩机。在LNG接收站当中通常至少需要设置不少于两台压缩机，进而使得LNG可以根据其是否需要装卸任意选择多机和单机运行。如果不需要加热BOG，则采用立式迷宫式压缩机或者卧式往复式压缩机即可。另外，受制于我国现有的超低温大型LNG接收站BOG压缩机工艺技术，目前我国在这一方面进行压缩机选择时，几乎只能完全依靠进口立式迷宫式压缩机、超低温卧式往复压缩机等，但由于成本过高并且需要花费一定的时间，因此当前选择进口这两种压缩机的工厂数量还比较少[4]。

3.2 增压及运输原料气

有关输气、煤制气等为LNG工厂提供其必须的原料气，如果原料气本身气压比较低，则需要对其进行适当增压使其能够有效满足液化压力要求，而在此过程中需要使用原料气增压压缩机。在对此类压缩机进行选型的过程中，需要重点考虑原料气介质，如果原料气的介质有着比较高的洁净度并且输气量又大又稳，譬如说管道气、煤制气等，则推荐使用离心式压缩机。但如果原料气的介质本身洁净度比较低需要进行净化处理，同时气量处理有着比较大的变化情况，则往复式压缩机更加适宜。相比于离心式压缩机，往复式压缩机的适应能力更强，比较不容易受到调节气量的影响，不仅价格低廉同时可以在一定程度上忍受杂质、液滴等，更适用于原料气介质洁净度不足的情况。

3.3 分子筛再生气增压

在LNG工厂当中，通常需要对原料气进行预处理，而用于分子筛脱水装置的再生气压缩机，需要面对的工况往往是再生气量和气压均比较小，同时传统的两塔脱水工艺无法保障再生气量的连续性，一般情况下压缩机想要实现连续不间断运转往往需要依靠再生气量回流的方式，从这一点出发，在选择再生气压缩机的过程当中，往复式压缩机往往更受欢迎。但随着我国经济实力的不断上升，在我国部分专门进行轻烃回收天然气的企业当中，已经开始尝试使用具有高速旋转特性的离心式压缩机作为再生气压缩机，但由于此种离心式压缩机目前我国尚且无法进行独立生产，完全依赖于从国外进口，因此相比于其他类型的压缩机，其可供选择的厂家数量明显不足，因此此种具有高速旋转特性的离心式压缩机还未得到广泛的使用[5]。

4 制冷剂压缩机

在LNG生产当中最为关键和重要的装置便是液化装置，而液化装置中最为关键和重要的设备便是制冷剂压缩机，通常情况下在液化装置中的制冷剂压缩机主要是由一种或是多种组分共同组合而成，相比于其他的压缩机，制冷剂压缩机的组成并不复杂，不仅气流量相对比较稳定同时介质中的杂质相对较少，即具有较高的洁净度。因此工作人员在进行制冷剂压缩机选型工作时，通常会从压缩机功率的角度出发，如果N大于5000kW代表着制冷剂压缩机功率比较大，属于大型压缩机，通过前文对压缩机类型的介绍我们可以得知此时更加适宜适应离心式压缩机。如果N在1500kW到5000kW之间，测代表着制冷剂压缩机的功率为普通状态，此种压缩机属于中型压缩机，结合LNG工厂的实际情况可以选择往复式压缩机、卧式压缩机或者是立式迷宫型压缩机。如果N小于1500kW,则代表着制冷剂压缩机功率相对比较小，此时的压缩机属于小型压缩机，因此从投资成本以及性能等各方面出发，螺杆式低温压缩机更为合适。