H12IA-57.320型氢氮压缩机六段缸扩缸技术改造

孙彩军

（安徽金禾实业股份有限公司，安徽滁州239200）

1 引言

安徽金禾实业股份有限公司合成氨生产原来的是中压醇技术，压缩机的六段出口压力为12 MPa的原料气去中压醇塔，进入触媒层进行反应，将原料气中部分少量的CO、CO2反应生成甲醇和水。公司为进一步降低原料消耗及生产成本，提高合成氨产量和生产装置的安全性能，决定加上一套低压醇生产装置，即在压缩机的五段出口气体进入六段缸的前面增加一套低压醇生产装置，五段出口气体改去低压醇，从而原料气中的部分少量CO、CO2提前进行反应生成甲醇和水，达到降低压缩机负荷。通过技改，低压醇生产装置投入运行后，使用效果非常显著。未技改前压缩机的五段出口压力在6.4 MPa，而根据现在的技术更新状况，此套低压醇装置设计压力为6.0 MPa，为满足该装置的设计要求压力，在保证压缩机六段缸缸套的强度的前提下，公司决定对压缩机的六段缸缸套进行扩缸，以满足生产及安全需要。成功扩缸后的压缩机对生产成本及原料消耗的下降，提高合成氨的产量，确保生产装置的安全稳定运行具有重要意义。

2 传统单一中压醇技术与现有低压串中压甲醇技术各自的特点

与传统的中压醇技术相比，现有的低压醇技术具有以下特点：

（1） 采用低压串中压甲醇技术后，压缩机的五段出口气体中含有部分少量的CO、CO2先去低压醇系统提前进行反应生产甲醇和水；

（2） 低压醇出口去压缩机六段缸的进口气量减少，压力变低，压缩机消耗功率相应也减少，原料气再去中压醇后少量的CO、CO2反应更安全；

（3） 合成烃化进口常量降低在0.4以内，更加有利于烃化触媒的保护和操作。

传统中压醇技术是压缩机将原料气由五段加压至6.4 MPa送至六段进口再加压至12 MPa，经过冷却油分后，气体送至中压醇系统进行反应，把原料气中的部分少量CO、CO2反应生产甲醇和水。压缩机需消耗部分功率对这部分气体进行压缩，同时合成烃化进口常量升压0.6。同比之下，低压醇技术装置投入运行后，极大地降低了压缩机的五段出口压力，提高了压缩机的打气量，提高了设备的出力率，合成氨的产量也比此前有较大幅度提升。

3 压缩机六段缸尺寸

（1） 原压缩机六段缸套尺寸为Φ125 mm×Φ145 mm，在实际生产时，压缩机的五段出口压力在6.35～6.4 MPa（图1），而根据低压醇生产装置的要求（其设计压力为6.0 MPa），必须要将压缩机的五段压力降低在6.0 MPa以下，以消除对低压醇生产装置安全运行所构成的安全隐患和因压缩机的段间压力高而引起生产装置运行不经济的影响。

（2） 公司通过与专业生产压缩机的厂家进行沟通联系后，在确保压缩机六段缸强度安全的前提下，决定对现有的压缩机六段缸径进行改造。由于辅管道无需改动，因而可以得到缩短改造周期，所以公司仅对六段缸及相关件进行改造，13台压缩机的总费用为5.85万元，改造每台机组的时间约需7天左右。方案确定后，首先公司准备加工件，为不影响正常生产，开始逐台改造。原压缩机六段缸缸套为Φ125 mm×Φ145 mm，如扩缸为Φ130 mm后，缸壁厚由10 mm减薄为7.5 mm，强度降低，通过计算后将压缩机六段缸体镗为Φ152 mm，新缸套为Φ130 mm×Φ152 mm，缸壁厚为11 mm，同时缸套壁厚可以满足安全及生产工艺条件。由Φ125 mm×Φ145 mm，改为Φ130 mm×Φ152 mm，见表1、图2。

4 改造中注意事项

（1） 时间方面，合理计划，制定详细的整体计划，拆卸、运输、加工、安装、找正、试车尽量科学合理；

（2） 由于改造，应仔细校对各件改动后能否使用及改造拆卸过程中不能损坏的机组易损件，以备安装使用；

（3） 改造后必须保证机组在安装时找正的同心度机水平安装的条件，对不合适的管道及附件要坚决改动，不能出现残余安装应力，否则会影响压缩机的使用。

5 改造成效

此次改造后的压缩机在以下几个方面取得良好的效果：

（1） 压缩机的运行安全稳定性明显加强，将旧压缩机六段缸套进行镗孔，对旧缸体进行加工，重新镶入缸套，然后投入系统进行测试，经测试压缩机五段出口压力由原来6.4 MPa降低到5.8 MPa，压力下降了0.5～0.6 MPa左右，完全可以满足低压醇装置生产的要求；

表1

图1

图2

（2） 改造后的压缩机单机打气量有所增加，由于段间压力有所下降，单机电耗同比以前下降10 kW·h，同时生产装置的安全性能得到了极大地提高；

（3） 改造前压缩机的五段出口压力为单机压力，六段活门坏，巡检发现不及时，易发生五段安全阀超压起跳现象，若安全阀失灵不起跳，更易造成憋压发生爆管安全事故，严重危及到人身、设备的安全。改造后因开低压醇流程，压缩机五出压力变成系统压力，同时压力也有所下降，使得压缩机的运行更加平稳。

通过此次改造后，压缩机六段缸径较改造前增加了8%，缸径的加大使压缩机的六段压缩比降低，单机打气量增加。改造前压缩机因六段活门坏经常发生五段出口超压安全阀起跳现象。扩缸后压缩机五段出压力下降，系统管网因压力降低，压缩机单机出力率增大，压缩机能耗同比未扩缸前下降10 kW·h，系统压力下降后，压缩机的生产运行更加安全、稳定。