解析氣機組機型比選

徐冬野

（中國石油天然氣股份有限公司錦西石化分公司，遼寧 葫蘆島 125001）

一、前言

某X 石化公司60000Nm3/h PSA 裝置配套100 萬噸/年連續(xù)重整裝置，裝置進料包括重整氫、渣油加氫低分氣、渣油加氫廢氫、加氫裂化低分氣，采用成都華西化工科技股份有限公司的變壓吸附氫提純技術，從原料氣中分離出純度大于99.9%的氫氣，送出界區(qū)去氫氣管網(wǎng)。本單元采用10-2-4 PSA工藝流程，即：裝置的10個吸附塔中有2個吸附塔始終處于進料吸附的狀態(tài)。其吸附和再生工藝過程由吸附、連續(xù)四次均壓降壓、逆放、沖洗、連續(xù)四次均壓升壓和產(chǎn)品最終升壓等步驟組成。來自解吸氣混合罐的解吸氣經(jīng)解吸氣壓縮機升壓至 0.6MPa（g），送至燃料氣管網(wǎng)或 VPSA 裝置做原料，設計操作彈性為60%～120%。

解析氣是化工產(chǎn)業(yè)中產(chǎn)生的一種氣體，其主要成分為一氧化碳，硫化氫等氣體。其特點易爆，壓力波動大，熱值低，廢棄多。

二、解析氣機組主要參數(shù)

表1 PSA 解析氣機組主要參數(shù)

該裝置采用了無油噴液（水）螺桿機作為解析氣壓縮機組，主要優(yōu)點有：（1）可靠性高，零部件少，沒有易損件，因而它運轉(zhuǎn)可靠，壽命長，一般螺桿機主機頭設計壽命達30 年。（2）操作維護方便，自動化程度高，操作人員不需要經(jīng)過長時間專業(yè)培訓，實現(xiàn)無人值守運轉(zhuǎn)。（3）動力平衡性好，沒有不平衡慣性力，機器可平穩(wěn)地高速工作，實現(xiàn)無基礎運轉(zhuǎn)。（4）適應性強，具有強制輸氣的特點，容積流量幾乎不受排氣壓力的影響，在寬廣的工況范圍內(nèi)能保持較高的效率，在壓縮機結構不做任何改動的情況下，適用于多種工況，所以易于 定型批量生產(chǎn)。（5）多相混輸，轉(zhuǎn)子齒面間實際上留有間隙，因而能耐液體沖擊，可壓送含液體的氣體，含粉塵氣體，易聚合氣體等。

主要缺點有：（1）造價高，由于螺桿壓縮機的轉(zhuǎn)子齒面是一空間曲面，需利用特制刀具在價格昂貴的專用設備上 進行加工，另外對螺桿機汽缸的加工精度也有較高要求。（2）不能用于超高壓場合：由于受到轉(zhuǎn)子剛度和軸承壽命等方面的限制，螺桿機只適用于低、中、高壓范圍，排氣壓力一般不超過10MPa，超高壓還是由往復機占主導地位。

既然螺桿壓縮機有優(yōu)點也有缺點，就讓我們探究一下做出比選結果決定的過程是如何進行的？下文將從使用工況、設計工況、實際工況以及機組特點等方面來看看技術人員是如何一步一步比選出最佳機型的。

三、調(diào)研比選

表2 調(diào)研比選情況表

從調(diào)研情況看，往復機存在控制手段單一、使用周期短、檢修費用較高的缺點，另外由于解析氣中有吸附劑粉末，往復機更換氣閥頻率過高造成維護成本增加，往復機需要進行兩級或三級壓縮離心機存在機組喘振的缺點，且往復機需要進行兩級壓縮，離心機需要兩段七級壓縮，均需要帶級間冷卻器、級間分液罐和后冷卻器，導致能耗增加。根據(jù)最近幾年新建設項目的解析氣機組選型可以看出，螺桿機的選擇比例在逐漸上升。

表3 設計比選機型參數(shù)表

四、設計比選

設計院機械設計專業(yè)表示往復機在PSA 解析氣機組選型中已經(jīng)逐漸被淘汰，中小流量機組優(yōu)選螺桿機，大流量機組優(yōu)選離心機，而該裝置屬于中小流量。現(xiàn)將各種機型之間的對比數(shù)據(jù)展示如下：

表4 設計比選機型的優(yōu)缺點

五、對比同期建設的J 石化

由于同期X 石化和J 石化項目同步，所以車間在機組選型的問題上與J石化新裝置進行了同步比較，該機組選型差異的原因分析如下：

表5 與J 石化選型的差異

六、工藝包推薦

工藝包成都華西技術人員分析了該PSA 單元實際情況后推薦使用螺桿式壓縮機，而螺桿式壓縮機分為無油噴液（水）螺桿機、干式螺桿壓縮機和濕式螺桿壓縮機三種形式，而該解析氣進入制氫VPSA 裝置，根據(jù)吸附劑特點廠家提出解析氣中不能含有可聚集的油類和非飽和水，所以只能將濕式螺桿壓縮機淘汰出局。

七、綜述

綜上所述，（1）由于工況、平面等問題，該裝置無法選擇與J 石化相同的往復機型，J石化也無法選擇與該裝置相同的螺桿機型；（2）無油噴液（水）螺桿機具有結構簡單、易損件少、單級壓縮、振動小、無氣流脈沖、附屬設施無振動疲勞風險、調(diào)節(jié)方式多元化、可長周期運行、占地面積小、投資少和維修價格較低等優(yōu)點，最終確定使用無油噴液（水）螺桿機。