乙烯装置乙烯压缩机流量改造

乙烯装置乙烯压缩机流量改造茂名石化乙烯工业公司苯乙烯车间(广 东525000) 任福新茂名学院(广东525000)陈华豪[摘要]分析了苯乙烯装置的乙烯压缩机(GB101)达不到额定流量的原因，提出了有效的改造措施，使压缩机达到额定流量。[关键词]乙烯压缩机流量改造-、概述反应器进料控制阀苯乙烯装置乙烯压缩机(CB101) (图1)是进口德去DA201国NEUMAN & ESSER公司的活塞式压缩机,是苯乙烯装置主要设备，主要作用是把裂解车间乙烯气的压力由原来的3.24MPa提高到4.03MPa,为烷基化反应器FA101 .(DC101/102)提供进料(见如下流程图2)。几5乙烯来自界区乙烯压缩机(GB101)DC101| DC102 .苯来白罐区图2乙烯进料系统流程图表1压缩机原始主要技术参数进口压力/MPa出口压力/MPa流量/ (Vh)3.574.524.531而裂解装置提供的乙烯气实际压力是3.24MPa,远未达到压缩机的设计压力，经压缩机压缩后为图1乙烯压缩机(GB101)4.03MPa,最大流量为4.0/h,基本上能满足装置的满其原始主要技术参数如表1所示。负荷生产。但是乙烯的流量达不到原始设计的4.531/h性能分析及评价[J] . 动力工程，2002 (3)参考文献5林宗虎.强化传热技术及其工业应用[M] .北京:机1顾维藻，马重芳.强化传热[M] .北京:科学技术出械工业出版社，1987版社，1990s [日]山本格.日本的热管技术及其应用[J] .能源工2. 杨世铭，陶文铨.传热学:第3版[M] .北京:高等程，1996 (3)教育出版社，1999中国煤化工[M] .北京:化3沈维道，蒋敏智，童钧耕.工程热力学:第3版[M]北京:高等教育出版社，2001TYHCN M H G期: 20/2/262)4姚寿广，屠传经，朱德书.管内强化换热元件综合热力65要求，在苯乙烯产品市场价位好的时候，想提高装置的改造前:nxD'I=n'2xD2即1450x248=690x D2负荷多生产产品时(苯乙烯装置是按110%能力设计的)，却不能满足生产要求。改造后:mxD)=mxD2即1450x D\=772x D2二、乙烯压缩机达不到额定流t原因分析(4)作为乙烯进料系统即压缩机排出压力是一个稳定值解(3). (4)得: D|=2594.03MPao改造后的电动机侧的带轮中径DI = 277mm根据压缩机的排气量公式:核算活塞的速度:V= Apλλλ Vonu= Lx2x n2/60x1000式中V-一单 位时间内的实际吸气量;式中L一压缩机行程。V,-每转内的气缸行程容积;v= Lx2x n2/60x1 000= 85 x2x772/60x1000n-- -转速;=2.167m/s≤2. 8m/s (活塞极限速度)。λp、a、小λ-压力系数、容积系数、温度系数、因此压缩机改造后是可行的。提高压缩机的转速可泄漏系数。通过增大电动机侧的带轮的直径，来增加压缩机的转对于同- -个气缸而言，V、xp小λ其值都是不速，从而提高压缩机的流量,在压缩机允许的条件下是变的，只有入。与吸人压力和排出压力有关。根据:可行的。λ.=1-a (e'"-1)(1)四、压缩机改造后的主要零部件活塞杆ε=p排/p吸和曲轴的性能校核由式(1)、(2)可知，排气压力与进料反应系统的1.活塞杆稳定性计算压力是-一个稳定值，吸气压力越小，e 就越大，入,就愈结构如图3示，已知数据:活塞杆材料这40Cr,活塞小。所以由裂解装置提供的乙烯气实际压力比所设计时重量20kg,活塞杆重量6.5kg,最大活塞力为11 907N。低，ε就越大，入。 就愈小，总排量V就小了，因此压缩机的流量就小了。三、提高乙烯压缩机的流的方法由式V=ApnvhAVrn 可知，在吸气压力和排气压力都不变的情况下，可以改变压缩机的转速n来达到目的。从厂家提供的资料中查得下表2参数。29|57x426.5.. 34.. (64.5) 36 ↓5x427表2压缩机参数_5478压缩机转速电动机转速活塞行程活塞速度活塞极限电动机/(r/min)| /(r/ min)/mm |/ (m/s)|速度 /(m/s)功率/kW图3活塞杆的主要结构尺寸6901450851.952.855根据已知的数据可算出其稳定性安全系数按增加12%负荷计算:电动机转速: n= 1450r/ mine(1-.号)P压缩机电动机侧的带轮中径(实测): D' =248mm12.56x4 700x (1-0.004 9x 62.35)改造后电动机侧的带轮中径: D、4 646.76 .压缩机转速: n'2 = 690r/ min=8.82增加后的压缩机转速: n2 =690 + 690x 12% = 772r/min在许用值8-12之间，是安全的。压缩机侧的带轮中径: D2中国煤化工m2);根据电动机带轮和压缩机带轮线速度相等的原则:CNMHGV= V266c-系数， 合金钢c=0.0049;系数，n=K-;L-活塞中心到十字头中心距离， 单位为cm;。、t。--弯曲和扭转的应力幅度，0。=i一惯性半径，, i=F.1为截面惯性矩Mmn-Mym，t。=Mxmax- Mxmilo .(em*);2W,p--最大活塞力， 单位为kgfi (1kg=9.806 65N)。K, K,-弯弯曲 和扭转时曲轴的有效应力集中系数:2.曲轴强度计算e--弯曲轴的尺寸 系数;曲轴受力简图如图4所示，曲轴材料为35CrMo,弯决定于材料的系数。为安全考虑，疲劳强度取a_1=4 300 (kg/em2)，τ1故=3 300 (kg/cm2)0-16=4.21≥[n]=2.5n=(oao.,p+(器)(oK)安全。轴承C|6(3)曲轴刚度计算4030|轴承B:在作刚度校图4曲轴结构简核时，把曲轴转育(1)静强度校核由工作负荷引起的曲轴破坏属于疲劳破坏，因面对化为变截面直梁，1403。如图5所示。曲轴要进行疲劳强度校核，按下式进行:由所受力作图5计算曲轴长度尺 寸的转化图n=°=⊥≥[n]的弯矩图可知:Vr2+42θ.=0.00013 (弧度)[ M2+ M._ M,其中: σ=W8,=0.000 027 (弧度)0.=↓?+; =0.00 133 (弧度)得:n=-。果g=7.2≤[n] =s而: [0] =0.000 35 (弧度)VM;+ M:+M:轴颈偏转角在允许范围内。3.改造后的效果(2)疲劳强度校核压缩机通过改造后试用，流量达到了设计的要求，.轴颈曲柄间的过渡圆角处，由于有高度应力集中现满足了生产的需要，改造后的其他参数都在允许的范围象存在，是曲轴最易发生疲劳破坏的地方，要考虑应力内，因而改造是成功的。集中系数和尺寸系数的疲劳强度计算方法，进行进步参考文献的强度校核，方法如下:1 活塞式压缩机设计编写组编.活塞式压缩机设计.北η=°≥[n]京:机械工业出版社，1974式中n,-一弯、 扭交变应力综合作用下，曲轴的工作2潘永密，斯特.化工机器: 上册.北京:化学工业出版安全系数;社, 1981弯曲交变应力作用下，曲轴的工作安全系3方子恶化工切器北京中国石化出版社，1999中国煤化工期: 204/0/08)数，ng=-σ+0m%oMHCNMHG-弯扭转交变应力作用下，曲轴的工作安全67