解析气机组机型比选

徐冬野

（中国石油天然气股份有限公司锦西石化分公司，辽宁 葫芦岛 125001）

一、前言

某X 石化公司60000Nm³/h PSA 装置配套100 万吨/年连续重整装置，装置进料包括重整氢、渣油加氢低分气、渣油加氢废氢、加氢裂化低分气，采用成都华西化工科技股份有限公司的变压吸附氢提纯技术，从原料气中分离出纯度大于99.9%的氢气，送出界区去氢气管网。本单元采用10-2-4 PSA工艺流程，即：装置的10个吸附塔中有2个吸附塔始终处于进料吸附的状态。其吸附和再生工艺过程由吸附、连续四次均压降压、逆放、冲洗、连续四次均压升压和产品最终升压等步骤组成。来自解吸气混合罐的解吸气经解吸气压缩机升压至 0.6MPa（g），送至燃料气管网或 VPSA 装置做原料，设计操作弹性为60%～120%。

解析气是化工产业中产生的一种气体，其主要成分为一氧化碳，硫化氢等气体。其特点易爆，压力波动大，热值低，废弃多。

二、解析气机组主要参数

表1 PSA 解析气机组主要参数

该装置采用了无油喷液（水）螺杆机作为解析气压缩机组，主要优点有：（1）可靠性高，零部件少，没有易损件，因而它运转可靠，寿命长，一般螺杆机主机头设计寿命达30 年。（2）操作维护方便，自动化程度高，操作人员不需要经过长时间专业培训，实现无人值守运转。（3）动力平衡性好，没有不平衡惯性力，机器可平稳地高速工作，实现无基础运转。（4）适应性强，具有强制输气的特点，容积流量几乎不受排气压力的影响，在宽广的工况范围内能保持较高的效率，在压缩机结构不做任何改动的情况下，适用于多种工况，所以易于 定型批量生产。（5）多相混输，转子齿面间实际上留有间隙，因而能耐液体冲击，可压送含液体的气体，含粉尘气体，易聚合气体等。

主要缺点有：（1）造价高，由于螺杆压缩机的转子齿面是一空间曲面，需利用特制刀具在价格昂贵的专用设备上 进行加工，另外对螺杆机汽缸的加工精度也有较高要求。（2）不能用于超高压场合：由于受到转子刚度和轴承寿命等方面的限制，螺杆机只适用于低、中、高压范围，排气压力一般不超过10MPa，超高压还是由往复机占主导地位。

既然螺杆压缩机有优点也有缺点，就让我们探究一下做出比选结果决定的过程是如何进行的？下文将从使用工况、设计工况、实际工况以及机组特点等方面来看看技术人员是如何一步一步比选出最佳机型的。

三、调研比选

表2 调研比选情况表

从调研情况看，往复机存在控制手段单一、使用周期短、检修费用较高的缺点，另外由于解析气中有吸附剂粉末，往复机更换气阀频率过高造成维护成本增加，往复机需要进行两级或三级压缩离心机存在机组喘振的缺点，且往复机需要进行两级压缩，离心机需要两段七级压缩，均需要带级间冷却器、级间分液罐和后冷却器，导致能耗增加。根据最近几年新建设项目的解析气机组选型可以看出，螺杆机的选择比例在逐渐上升。

表3 设计比选机型参数表

四、设计比选

设计院机械设计专业表示往复机在PSA 解析气机组选型中已经逐渐被淘汰，中小流量机组优选螺杆机，大流量机组优选离心机，而该装置属于中小流量。现将各种机型之间的对比数据展示如下：

表4 设计比选机型的优缺点

五、对比同期建设的J 石化

由于同期X 石化和J 石化项目同步，所以车间在机组选型的问题上与J石化新装置进行了同步比较，该机组选型差异的原因分析如下：

表5 与J 石化选型的差异

六、工艺包推荐

工艺包成都华西技术人员分析了该PSA 单元实际情况后推荐使用螺杆式压缩机，而螺杆式压缩机分为无油喷液（水）螺杆机、干式螺杆压缩机和湿式螺杆压缩机三种形式，而该解析气进入制氢VPSA 装置，根据吸附剂特点厂家提出解析气中不能含有可聚集的油类和非饱和水，所以只能将湿式螺杆压缩机淘汰出局。

七、综述

综上所述，（1）由于工况、平面等问题，该装置无法选择与J 石化相同的往复机型，J石化也无法选择与该装置相同的螺杆机型；（2）无油喷液（水）螺杆机具有结构简单、易损件少、单级压缩、振动小、无气流脉冲、附属设施无振动疲劳风险、调节方式多元化、可长周期运行、占地面积小、投资少和维修价格较低等优点，最终确定使用无油喷液（水）螺杆机。