H12IA-57.320型氫氮壓縮機六段缸擴缸技術改造

孫彩軍

（安徽金禾實業股份有限公司，安徽滁州239200）

1 引言

安徽金禾實業股份有限公司合成氨生產原來的是中壓醇技術，壓縮機的六段出口壓力為12 MPa的原料氣去中壓醇塔，進入觸媒層進行反應，將原料氣中部分少量的CO、CO2反應生成甲醇和水。公司為進一步降低原料消耗及生產成本，提高合成氨產量和生產裝置的安全性能，決定加上一套低壓醇生產裝置，即在壓縮機的五段出口氣體進入六段缸的前面增加一套低壓醇生產裝置，五段出口氣體改去低壓醇，從而原料氣中的部分少量CO、CO2提前進行反應生成甲醇和水，達到降低壓縮機負荷。通過技改，低壓醇生產裝置投入運行后，使用效果非常顯著。未技改前壓縮機的五段出口壓力在6.4 MPa，而根據現在的技術更新狀況，此套低壓醇裝置設計壓力為6.0 MPa，為滿足該裝置的設計要求壓力，在保證壓縮機六段缸缸套的強度的前提下，公司決定對壓縮機的六段缸缸套進行擴缸，以滿足生產及安全需要。成功擴缸后的壓縮機對生產成本及原料消耗的下降，提高合成氨的產量，確保生產裝置的安全穩定運行具有重要意義。

2 傳統單一中壓醇技術與現有低壓串中壓甲醇技術各自的特點

與傳統的中壓醇技術相比，現有的低壓醇技術具有以下特點：

（1） 采用低壓串中壓甲醇技術后，壓縮機的五段出口氣體中含有部分少量的CO、CO2先去低壓醇系統提前進行反應生產甲醇和水；

（2） 低壓醇出口去壓縮機六段缸的進口氣量減少，壓力變低，壓縮機消耗功率相應也減少，原料氣再去中壓醇后少量的CO、CO2反應更安全；

（3） 合成烴化進口常量降低在0.4以內，更加有利于烴化觸媒的保護和操作。

傳統中壓醇技術是壓縮機將原料氣由五段加壓至6.4 MPa送至六段進口再加壓至12 MPa，經過冷卻油分后，氣體送至中壓醇系統進行反應，把原料氣中的部分少量CO、CO2反應生產甲醇和水。壓縮機需消耗部分功率對這部分氣體進行壓縮，同時合成烴化進口常量升壓0.6。同比之下，低壓醇技術裝置投入運行后，極大地降低了壓縮機的五段出口壓力，提高了壓縮機的打氣量，提高了設備的出力率，合成氨的產量也比此前有較大幅度提升。

3 壓縮機六段缸尺寸

（1） 原壓縮機六段缸套尺寸為Φ125 mm×Φ145 mm，在實際生產時，壓縮機的五段出口壓力在6.35～6.4 MPa（圖1），而根據低壓醇生產裝置的要求（其設計壓力為6.0 MPa），必須要將壓縮機的五段壓力降低在6.0 MPa以下，以消除對低壓醇生產裝置安全運行所構成的安全隱患和因壓縮機的段間壓力高而引起生產裝置運行不經濟的影響。

（2） 公司通過與專業生產壓縮機的廠家進行溝通聯系后，在確保壓縮機六段缸強度安全的前提下，決定對現有的壓縮機六段缸徑進行改造。由于輔管道無需改動，因而可以得到縮短改造周期，所以公司僅對六段缸及相關件進行改造，13臺壓縮機的總費用為5.85萬元，改造每臺機組的時間約需7天左右。方案確定后，首先公司準備加工件，為不影響正常生產，開始逐臺改造。原壓縮機六段缸缸套為Φ125 mm×Φ145 mm，如擴缸為Φ130 mm后，缸壁厚由10 mm減薄為7.5 mm，強度降低，通過計算后將壓縮機六段缸體鏜為Φ152 mm，新缸套為Φ130 mm×Φ152 mm，缸壁厚為11 mm，同時缸套壁厚可以滿足安全及生產工藝條件。由Φ125 mm×Φ145 mm，改為Φ130 mm×Φ152 mm，見表1、圖2。

4 改造中注意事項

（1） 時間方面，合理計劃，制定詳細的整體計劃，拆卸、運輸、加工、安裝、找正、試車盡量科學合理；

（2） 由于改造，應仔細校對各件改動后能否使用及改造拆卸過程中不能損壞的機組易損件，以備安裝使用；

（3） 改造后必須保證機組在安裝時找正的同心度機水平安裝的條件，對不合適的管道及附件要堅決改動，不能出現殘余安裝應力，否則會影響壓縮機的使用。

5 改造成效

此次改造后的壓縮機在以下幾個方面取得良好的效果：

（1） 壓縮機的運行安全穩定性明顯加強，將舊壓縮機六段缸套進行鏜孔，對舊缸體進行加工，重新鑲入缸套，然后投入系統進行測試，經測試壓縮機五段出口壓力由原來6.4 MPa降低到5.8 MPa，壓力下降了0.5～0.6 MPa左右，完全可以滿足低壓醇裝置生產的要求；

表1

圖1

圖2

（2） 改造后的壓縮機單機打氣量有所增加，由于段間壓力有所下降，單機電耗同比以前下降10 kW·h，同時生產裝置的安全性能得到了極大地提高；

（3） 改造前壓縮機的五段出口壓力為單機壓力，六段活門壞，巡檢發現不及時，易發生五段安全閥超壓起跳現象，若安全閥失靈不起跳，更易造成憋壓發生爆管安全事故，嚴重危及到人身、設備的安全。改造后因開低壓醇流程，壓縮機五出壓力變成系統壓力，同時壓力也有所下降，使得壓縮機的運行更加平穩。

通過此次改造后，壓縮機六段缸徑較改造前增加了8%，缸徑的加大使壓縮機的六段壓縮比降低，單機打氣量增加。改造前壓縮機因六段活門壞經常發生五段出口超壓安全閥起跳現象。擴缸后壓縮機五段出壓力下降，系統管網因壓力降低，壓縮機單機出力率增大，壓縮機能耗同比未擴缸前下降10 kW·h，系統壓力下降后，壓縮機的生產運行更加安全、穩定。