6.6. Дожимающие поршневые компрессоры

Дожимающие поршневые компрессоры используют в качестве циркуляционных и газоперекачивающих. Циркуляционные газовые компрессоры применяют в производствах синтеза для многократного прокачивания газа под определенным давлением через аппараты, в которых лишь часть газа вступает в химические реакции. Компрессоры всасывают газ высокого давления и производят сравнительно небольшое дополнительное сжатие, которое необходимо для компенсации потерь на преодоление сопротивлений в аппаратах и трубопроводах технологической установки. Поршневые циркуляционные компрессоры применяют в системах малой и средней производительности (например, очистка дизельного топлива и бензинов от серы в среде циркулирующего водорода, установки риформинга, производство бутиловых и жирных спиртов и др.). Для систем большей производительности используют центробежные циркуляционные компрессоры.

Циркуляционные компрессоры бывают однорядные и двухрядные. Цилиндры у них двойного действия, со сквозными штоками без охлаждающих рубашек. Приводом поршневых циркуляционных компрессоров паровые машины и электродвигатели. Производительность регулируют изменением числа оборотов паровой машины, байпасным трубопроводом или отжимом всасывающих клапанов при приводе от электродвигателя.

Рис. 6.7. Двухрядный циркуляционный компрессор:

1 – вал; 2 – передняя крышка; 3 – цилиндр; 4 – задняя крышка; 5 – всасывающий клапан; 6 – нагнетательный клапан.

На рис. 6.7 показан двухрядный циркуляционный компрессор, применяемый в производствах циркуляционного синтеза многих сложных веществ. Производительность компрессора 680 м³/ч, максимальное давление 325 ат, перепад давления 30 ат. Компрессор состоит из двух рядов М и Б. Вал компрессора кривошипный, на утолщенной его части 1 размещен ротор электродвигателя мощностью 1100 л.с., с числом оборотов 122 в минуту. Цилиндр 3 двойного действия, откован из легированной стали прямоугольного сечения, снабжен рабочими втулками, закрывается передней 2 и задней 4 крышками. В корпусе цилиндра размещены два всасывающих 5 и два нагнетательных 6 кольцевых клапана. Компрессор имеет две самостоятельные системы смазки: циркуляционную для смазки механизма движения и точечную для подачи масла на сальники и цилиндры.

6.7. Поршневые компрессоры сверхвысокого давления

Производство полиэтилена на основе полимеризации этилена осуществляется в установках сверхвысокого давления, работающих при давлении 250 – 400 МПа. Для сжатия этилена применяют поршневые компрессоры сверхвысокого давления и большой производительности - массовая производительность у наиболее крупных равна 40 000 кг/ч.

В реакторах, где происходит полимеризация, лишь часть этилена превращается в полиэтилен. Остальное количество возвращается в систему при давлении 25,0 МПа и подлежит повторному сжатию. Всвязи с этим процесс сжатия осуществляют первоначально в компрессорах первого каскада (до 25,0 МПа), а затем в компрессорах второго каскада (до рабочего давления в реакторе).

Компрессоры первого каскада отличаются от обычных газовых поршневых компрессоров лишь меньшими диаметрами цилиндров последних ступеней вследствие повышенной сжимаемостью этилена при средних давлениях. Компрессоры второго каскада выпускаются двухступенчатыми, с цилиндрами одинарного действия. При давлении 25,0 МПа и выше этилен мало сжимаем, поэтому рабочие объемы цилиндров 1 и 11 ступеней близки друг к другу.

Сжатие газа в цилиндрах первого каскада осуществляется посредством поршня, уплотняемого поршневыми кольцами, а в цилиндрах второго каскада – плунжером, уплотняемым сальником.

Ввиду большой величины односторонне направленной силы, компрессоры имеют добавочный ползун, соединенный с крейцкопфом двойным шаровым шарниром или гибким штоком, а также шатун с открытой полуголовкой и жестко прикрепленным к ней пальцем.

Цилиндры компрессоров простейшей формы, без каких-либо сверлений, двухслойные или однослойные: для выравнивания напряжений по толщине стенки их подвергают автофретированию.

При давлении до 250 МПа в компрессорах применяют также цилиндры с втулками из карбида, вольфрама и поршни, уплотняемые чугунными с бронзовыми поясками поршневыми кольцами. Смазку в цилиндры подводят через сальник или вместе с газом через всасывающий патрубок. Для подвода смазки служит многоплунжерный лубрикатор сверхвысокого давления, изготовленный с высокой точностью из высоколегированных сталей. Для смазки цилиндров второго каскада применяют вазелиновое медицинское масло со специальными присадками или очищенный глицерин.

Тарельчатые клапаны грибовидной формы размещены в съемной крышке цилиндров. В компрессорах повышенной производительности применяют комбинированные клапаны.

По условиям производств полиэтилена компрессоры первого и второго каскадов допускают регулирование производительности в пределах от 100 до 10%. При электрических приводах в технологических линиях производства полиэтилена один компрессор заменяют иногда двумя половинной производительности. Приводом одного из них служит синхронный электродвигатель, работающий при постоянной скорости вращения, а приводом другого – электродвигатель постоянного тока, работающий при переменной скорости вращения.

Рис. 6.8. Схемы компрессорных установок с гидравлическими приводами:

1 – трубопроводы; 2 – сервомоторы; 3 – плунжер; 4 и 6 – компрессоры; 5 – поршневой насос; 7 – золотник; 8 – винтовой насос 9 – цилиндр сервомотора..

Регулирование производительности осуществляют, сочетая изменение числа оборотов одного двигателя с пуском или остановкой другого. В последних конструкциях этиленовых компрессоров второго каскада применяют гидравлические приводы, позволяющие регулировать производительность путем изменения хода или скорости движения поршня.

На рис. 6.8,а,б даны схемы компрессорных установок с гидравлическими приводами. На рис.6,8,а показана установка с горизонтальным поршневым насосом и вертикальным двухрядным расположением сервомотора и компрессора. Поршневой насос 5 соединяется с сервомоторами 2 трубопроводами 1.

Производительность компрессора 4 регулируется смещением вниз хода поршней сервомоторов и связанных с ними поршней компрессора, в результате чего увеличивается мертвое пространство в цилиндрах компрессора. Регулировать положение поршня сервомотора, а следовательно, и плунжера 3 компрессора можно перестановкой золотника, который полностью или частично открывает отверстие для выпуска масла.

В установке, изображенной на рис. 6.8б, горизонтальный цилиндр сервомотора 9 установлен между горизонтальными цилиндрами компрессора 6. Все цилиндры расположены в один ряд. Масло нагнетается в цилиндр сервомотора винтовым насосом 8. Попеременный впуск и выпуск масла осуществляется золотником 7, который приводится в движение системой передач от одного штоков агрегата. Производительность компрессора регулируют изменением числа оборотов насоса или перепуском масла в полость всасывания насоса.