3BCL459甲醇合成氣離心壓縮機的研制

景陽 劉亮 張洋

摘 要：甲醇作為一種優良燃料已經頗受關注，尤其前些年我國汽車用“高比例甲醇汽油”的研制和應用取得成果，使用這種燃料汽車發動機無需改裝，燃料辛烷值高，造成空氣污染遠比柴油、汽油要小，對促進煤炭深加工和環境保護有重要意義。另外在宇宙航空中甲醇能作火箭燃料，對于大力發展航空航天事業的中國有重大意義。甲醇還是一種重要的有機化工原料，主要用于生產甲醛，甲醛則是生產各種合成樹脂不可少的原料。從我國石油接續資源考慮，適度發展甲醇工業具有重要的戰略意義。我國甲醇市場受下游需求強力拉動，甲醇產品的需求呈現出穩步上揚走勢，使得我國甲醇的產能急劇增加。

關鍵詞：甲醇；合成氣；壓縮機；結構布置；不平衡響應分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.034

1 產品的主要性能和結構參數

1.1 主要結構說明

3BCL459壓縮機組是10萬噸/年甲醇合成氣離心壓縮機。工作分為兩個部分：一部分為將新增原料氣體（又稱轉化氣）增壓到合成壓力（稱為合成段）；另一部分是將合成塔內沒有參加合成反應的剩余氣體增壓后進入合成塔進行再循環（稱為循環段），以提高氣體原料的利用率。通常采用兩套壓縮機機組來實現這一工藝流程，本機組由于采用了合理的技術方案，將兩部分合并在一臺壓縮機內。機組共三段9級，葉輪串列布置。氣體經過一段（四級）壓縮、冷卻分離和二段（四級）壓縮，在壓縮機內與來自合成塔的循環氣進行混合后，再經過第三段（一級）壓縮送入合成塔[1]。壓縮機采用了可傾瓦支撐軸承和可以自動調平的金絲伯雷式推力軸承，軸端密封采用性能可靠的干氣密封與拉別令密封的組合。壓縮機、變速機、電機由膜盤聯軸器聯接，壓縮機、變速機，電機安裝在同一鋼底座上，整個機組采用潤滑聯合油站供油，壓縮機的軸端密封四川日機密封件股份有限公司的干氣密封，電機采用南陽電機有限公司的電機。電機與變速機之間、變速機與壓縮機之間都采用膜盤撓性聯軸器連接傳動。

1.2 產品規格及主要參數

1.2.1 壓縮機設計工況

1.2.2 外形尺寸、動力特性參數及重量

2 技術關鍵

2.1 創新性

（1）大流量、高壓力合成氣壓縮機設計、制造技術的開發。該壓縮機的合成段，循環段的壓比分配，及循環段加氣壓力的設計，如果循環段加氣壓力遠大于合成段出口壓力則會引起混合區紊流甚至逆流從而加大損失，降低機組效率，影響機組穩定性，如果循環段加氣壓力小于合成段出口壓力則無法實現加氣，所以壓比分配需經過反復計算來確定，使壓縮機結構設計合理是非常重要的[2]。

（2）壓縮機是共5個進，出氣口的筒型壓縮機，其中合成段一段進氣口，二段進氣口，最終出氣口方向朝上，合成段一段出氣口，循環段進氣口方向朝下的結構，緊湊的壓縮機風口布置，縮短了壓縮機跨距，在保持壓縮機高效率的前提下，解決了由于壓縮機工作壓力高、級數多而帶來的變形和轉子動力學問題[3]。

（3）壓縮機軸端密封為干氣密封。干氣密封應用在這么高壓力的壓縮機上，能夠保證壓縮機的損失最低，同時最大程度地減少了機組泄漏量。

2.2 先進性

（1）性能計算采用CALC300程序，該計算程序已達到國際先進水平；

（2）采用RBSP軟件包和CALC47程序進行轉子穩定性的計算、葉輪強度的計算；

（3）對重要的零部件，通過CAD自動生成包括五座標加工的數控程序，實現了透平壓縮機CAD/CAM一體化，大大縮短產品設計周期。

2.3 可靠性

壓縮機組的設計符合API617[4]、新比隆標準、部標及廠標，完全滿足產品的各項性能指標，投入運行后必將為用戶帶來巨大的經濟效益及社會效益。

3 經濟效益和社會效益分析

3.1 企業效益

實現甲醇合成氣壓縮機裝置的國產化，在提高企業技術水平的同時，可以大量占有國內市場。隨著煤代油工程的不斷發展，市場前景廣闊。

3.2 社會效益

在石油緊缺和巨大能源消耗的雙重壓力下，提高我國能源安全水平迫在眉睫，國內石油開發和生產不能適應市場經濟和社會發展的需要，供需矛盾日益突出。在這樣的大背景下，加快大型“煤代油”甲醇合成氣離心壓縮機裝置的國產化進程，將有效緩解我國能源壓力，確保國家不受他國牽制。

參考文獻：

[1]徐忠.離心式壓縮機原理[J].機械工業出版，1990.

[2]沈維道等.工程熱力學[J].高等教育出版社.2000.

[3] 景思睿 張鳴遠.流體力學[D].西安交通大學出版社.2001.

[4]美國石油學會.API617石油、化工、和氣體工業用離心壓縮機[M].2005.