關于螺桿壓縮機在石油化工工藝中的應用研究

朱付強，張志勇，張代春

（山東恒業石油新技術應用有限公司，山東 東營 257100）

引言

目前，螺桿壓縮機在石油化工工藝中應用范圍持續擴大。大量研究認為，螺桿壓縮機可促進石油化工工藝裝備完善，提高石油化工生產效率，進而促進我國石油化工領域的持續穩定發展。當前，我國螺桿壓縮機在石油化工工藝中的應用仍存在諸多問題，為此需加強研究分析，準確把握相關技術要點，以確保螺桿壓縮機發揮應有作用。

1 螺桿壓縮機簡介及其優勢分析

1.1 螺桿壓縮機簡介

螺桿壓縮機也稱為螺旋式壓縮機，1934 年瑞典皇家理工學院A.Lysholm 成功研制螺桿壓縮機SRM技術，并將其應用于工業領域，進而帶動螺桿壓縮機的全面發展[1]。螺桿壓縮機主要包括螺桿工藝壓縮機、螺桿空氣壓縮機等類型，也可依據內部構造不同可劃分為單螺桿壓縮機、雙螺桿壓縮機，其中雙螺桿壓縮機應用范圍較廣，其內部結構包括相互嚙合且平行的陰陽螺桿等。

螺桿壓縮機憑借自身具有的多元化優勢，在空氣運動領域得到了廣泛應用，其中的螺桿空氣壓縮機，能夠靈活應用在各類風動工具中，特別是在氣體凈化技術以及油氣分離技術全面發展的帶動下，應用范圍不斷擴展。目前，大量使用在對空氣品質要求極高的各類應用場合，比如，藥品、食品、棉紡織等行業，都是螺桿壓縮機的主要應用領域；螺桿工藝壓縮機能夠將各種工藝流程中的氣體進行有效壓縮，從而達到生產目的，比如，能夠對火炬、天然氣、氫氣、甲烷、乙烯、二氧化碳等氣的工藝流程進行壓縮；空壓機改良工藝的用途十分廣泛，主要是將螺桿的空氣壓縮機轉子改造成工藝氣體壓縮用途。此類機型雖然成本較低，但是局限性非常大，只能適用于某一類氣體。

1.2 螺桿壓縮機的優勢分析

螺桿壓縮機性能優良，在石油化工工藝中應用效果顯著。螺桿壓縮機主要技術優勢如下，第一，螺桿壓縮機運行狀態穩定，操作簡便，且維護簡單。螺桿壓縮機兼具旋轉式與活塞式兩種機械的技術優勢，內部構造簡單、運行穩定性較強、且尺寸小、容量大、無振動、無慣性力和較強的防污染性等優點。無油螺桿壓縮機內部無液壓油成分，對空氣無污染，且內部氣體中存在的液體成分及雜質對螺桿壓縮機運行無影響。第二，螺桿壓縮機具有較長的使用壽命。螺桿壓縮機內部零件總體數量較少，無易損零部件，系統運行穩定性及可靠性強，通常情況下使用壽命可達30 年[2]。螺桿壓縮機內部珠子可在無基礎狀態下平穩運行，轉子齒面區域存在縫隙結構，使其具有良好的耐液體沖擊能力，可完成多種粉塵氣體與易聚合氣體的壓送，進而實現多相混輸。第三，螺桿壓縮機適應能力較強，可實現強制性輸氣，且排氣壓力對螺桿壓縮機自身容積流量影響輕微，使其具有較大的使用范圍，并可承受高效工作的基本要求。螺桿壓縮機在特定應用基礎條件下適應能力較強，可能夠滿足多種生產活動要求，并可實現批量定型生產。另外，螺桿壓縮機應用于石油化工工藝中可有效調節流量，并可降低能耗。

2 螺桿壓縮機的主要用途及在石油化工工藝中的應用現狀

2.1 螺桿壓縮機的主要用途分析

石油化工生產期間，氣體壓縮為重點環節，螺桿壓縮機可利用較大的壓強完成氣體壓縮，并可合成聚合物，如氫氣與氮氣合成，進而滿足石油化工工藝需求。同時，螺桿壓縮機可實現氣體制冷與分離，也可對氣體液化，進而實現融合氣體的分離，比如石油化工工藝中可利用螺桿壓縮機將氧氣與氮氣分離。另外，螺桿壓縮機可輔助完成氣體運輸。石油化工生產中需要大推力推動氣體以完成運輸，螺桿壓縮機可提供氣體運輸所需壓強，使氣體壓縮至0.3×102kg/cm2，進而滿足運輸條件[3]。

2.2 螺桿壓縮機在石油化工工藝中的應用現狀

螺桿壓縮機對于我國石油化工工業的發展具有重要促進作用，目前螺桿壓縮機的制作工藝及質量顯著提升，管理水平持續提高，應用范圍持續擴大。相關研究資料顯示，我國三十余家大型石油化工企業均應用螺桿壓縮機開展相關工藝生產，國產螺桿壓縮機占比逐年提高，可認為螺桿壓縮機在我國石油化工工藝中具有重要的應用價值。

3 螺桿壓縮機在石油化工工藝中應用要點分析

我國關于螺桿壓縮機的研究起步較晚，為滿足石油化工工藝需求，多家大型及中型石油化工生產企業均從歐美發達國家進口螺桿壓縮機系統，如苯乙烯裝置、丁二烯抽提裝置、低溫制冷系統、火炬氣回收系統等，上述裝置主要生產廠家包括德國GHH 公司、美國A-C 公司等。為確保螺桿壓縮機在石油化工工藝中發揮應有作用，相關企業需加強研究分析，準確把握應用要點。

3.1 合理選型

生產廠家的技術能力可對螺桿壓縮機的整體質量產生較大影響，且石油化工工藝對各類生產設備質量要求嚴格，應用質量不達標的設備可影響生產進度，甚至引發安全事故。比如石油化工生產工藝對于苯乙烯裝置、丁二烯抽提裝置要求嚴格，美國A-C 公司生產的苯乙烯裝置壓縮機應用廣泛，質量過硬，可優先選用。英國HowDNE 公司生產的丁二烯抽提裝置工藝成熟完善，運行穩定性較高，可優先選用。國產螺桿壓縮機在制造技術方面與西方發達國家存在較大差距，石油化工企業需謹慎選擇[4]。

3.2 規范完成相關技術操作

目前，大部分石油化工企業應用國外進口螺桿壓縮機輔助完成相關工藝，部分操作人員對設備使用方法缺乏了解，未嚴格依據相關規范完成設備操作，繼而導致設備運行問題無法得到及時有效的解決，使石油化工企業的經濟利益受損，并可危及自身安全。比如某石油化工企業操作人員應用丁二烯抽提裝置期間，丁二烯物料聚合堵塞出口消音器，導致壓縮機處于過載狀態，機體與驅動透平間的聯軸斷裂，透平上方蓋板飛起，引發此事故的主要原因為操作人員未準確判斷溫度變化，對出口壓力控制不合理。為確保螺桿壓縮機在石油化工工藝中發揮應有作用，操作人員需深入研究設備技術原理及熟練掌握操作規范。

3.3 加強設備安裝維護

螺桿壓縮機要求較高的安裝精度，進口螺桿壓縮機安裝技術保密，僅提供少量安裝數據，導致用戶安裝期間缺乏參照標準，而國產螺桿壓縮機則安裝技術標準及尺寸均存在一定缺陷，使用期間極易導致轉子報廢等不良事件。為此，石油化工生產企業在應用螺桿壓縮機完成相關工藝期間需不斷總結經驗，制定科學的安裝及維護措施，并不斷總結各類故障的處理方法，進而帶動我國石油化工領域的持續健康發展[5]。

4 螺桿壓縮機應用于石油化工工藝中的發展趨勢

未來螺桿壓縮機應用于石油化工工藝中的主要趨勢為三維工程設計，技術人員可利用三維設計開發技術優化螺桿壓縮機，并可提高機組結構安排的合理性。通過三維工程設計開發可實現螺桿壓縮機的自動檢查，并可進行結構自動化分析，進而有效解決設計缺陷，最大程度上缺乏設計的精確度。同時，技術人員需加強對螺桿壓縮機轉子及軸承的研發，充分分析影響因素，合理設定結構參數，不斷提高設備的智能化及自動化[6]。

5 結語

目前，我國石油化工工業處于高速發展階段，螺桿壓縮機應用范圍持續擴大。相關企業在應用螺桿壓縮機期間需加強研究分析，詳細了解設備原理及操作規范，不斷總結經驗，不斷加強技術研究，以確保螺桿壓縮機發揮應有作用。