乙烯裝置乙烯壓縮機流量改造

乙烯裝置乙烯壓縮機流量改造茂名石化乙烯工業(yè)公司苯乙烯車(chē)間(廣 東525000) 任福新茂名學(xué)院(廣東525000)陳華豪[摘要]分析了苯乙烯裝置的乙烯壓縮機(GB101)達不到額定流量的原因，提出了有效的改造措施，使壓縮機達到額定流量。[關(guān)鍵詞]乙烯壓縮機流量改造-、概述反應器進(jìn)料控制閥苯乙烯裝置乙烯壓縮機(CB101) (圖1)是進(jìn)口德去DA201國NEUMAN & ESSER公司的活塞式壓縮機,是苯乙烯裝置主要設備，主要作用是把裂解車(chē)間乙烯氣的壓力由原來(lái)的3.24MPa提高到4.03MPa,為烷基化反應器FA101 .(DC101/102)提供進(jìn)料(見(jiàn)如下流程圖2)。幾5乙烯來(lái)自界區乙烯壓縮機(GB101)DC101| DC102 .苯來(lái)白罐區圖2乙烯進(jìn)料系統流程圖表1壓縮機原始主要技術(shù)參數進(jìn)口壓力/MPa出口壓力/MPa流量/ (Vh)3.574.524.531而裂解裝置提供的乙烯氣實(shí)際壓力是3.24MPa,遠未達到壓縮機的設計壓力，經(jīng)壓縮機壓縮后為圖1乙烯壓縮機(GB101)4.03MPa,最大流量為4.0/h,基本上能滿(mǎn)足裝置的滿(mǎn)其原始主要技術(shù)參數如表1所示。負荷生產(chǎn)。但是乙烯的流量達不到原始設計的4.531/h性能分析及評價(jià)[J] . 動(dòng)力工程，2002 (3)參考文獻5林宗虎.強化傳熱技術(shù)及其工業(yè)應用[M] .北京:機1顧維藻，馬重芳.強化傳熱[M] .北京:科學(xué)技術(shù)出械工業(yè)出版社，1987版社，1990s [日]山本格.日本的熱管技術(shù)及其應用[J] .能源工2. 楊世銘，陶文銓.傳熱學(xué):第3版[M] .北京:高等程，1996 (3)教育出版社，1999中國煤化工[M] .北京:化3沈維道，蔣敏智，童鈞耕.工程熱力學(xué):第3版[M]北京:高等教育出版社，2001TYHCN M H G期: 20/2/262)4姚壽廣，屠傳經(jīng)，朱德書(shū).管內強化換熱元件綜合熱力65要求，在苯乙烯產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)位好的時(shí)候，想提高裝置的改造前:nxD'I=n'2xD2即1450x248=690x D2負荷多生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)(苯乙烯裝置是按110%能力設計的)，卻不能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。改造后:mxD)=mxD2即1450x D\=772x D2二、乙烯壓縮機達不到額定流t原因分析(4)作為乙烯進(jìn)料系統即壓縮機排出壓力是一個(gè)穩定值解(3). (4)得: D|=2594.03MPao改造后的電動(dòng)機側的帶輪中徑DI = 277mm根據壓縮機的排氣量公式:核算活塞的速度:V= Apλλλ Vonu= Lx2x n2/60x1000式中V-一單 位時(shí)間內的實(shí)際吸氣量;式中L一壓縮機行程。V,-每轉內的氣缸行程容積;v= Lx2x n2/60x1 000= 85 x2x772/60x1000n-- -轉速;=2.167m/s≤2. 8m/s (活塞極限速度)。λp、a、小λ-壓力系數、容積系數、溫度系數、因此壓縮機改造后是可行的。提高壓縮機的轉速可泄漏系數。通過(guò)增大電動(dòng)機側的帶輪的直徑，來(lái)增加壓縮機的轉對于同- -個(gè)氣缸而言，V、xp小λ其值都是不速，從而提高壓縮機的流量,在壓縮機允許的條件下是變的，只有入。與吸人壓力和排出壓力有關(guān)。根據:可行的。λ.=1-a (e'"-1)(1)四、壓縮機改造后的主要零部件活塞桿ε=p排/p吸和曲軸的性能校核由式(1)、(2)可知，排氣壓力與進(jìn)料反應系統的1.活塞桿穩定性計算壓力是-一個(gè)穩定值，吸氣壓力越小，e 就越大，入,就愈結構如圖3示，已知數據:活塞桿材料這40Cr,活塞小。所以由裂解裝置提供的乙烯氣實(shí)際壓力比所設計時(shí)重量20kg,活塞桿重量6.5kg,最大活塞力為11 907N。低，ε就越大，入。 就愈小，總排量V就小了，因此壓縮機的流量就小了。三、提高乙烯壓縮機的流的方法由式V=ApnvhAVrn 可知，在吸氣壓力和排氣壓力都不變的情況下，可以改變壓縮機的轉速n來(lái)達到目的。從廠(chǎng)家提供的資料中查得下表2參數。29|57x426.5.. 34.. (64.5) 36 ↓5x427表2壓縮機參數_5478壓縮機轉速電動(dòng)機轉速活塞行程活塞速度活塞極限電動(dòng)機/(r/min)| /(r/ min)/mm |/ (m/s)|速度 /(m/s)功率/kW圖3活塞桿的主要結構尺寸6901450851.952.855根據已知的數據可算出其穩定性安全系數按增加12%負荷計算:電動(dòng)機轉速: n= 1450r/ mine(1-.號)P壓縮機電動(dòng)機側的帶輪中徑(實(shí)測): D' =248mm12.56x4 700x (1-0.004 9x 62.35)改造后電動(dòng)機側的帶輪中徑: D、4 646.76 .壓縮機轉速: n'2 = 690r/ min=8.82增加后的壓縮機轉速: n2 =690 + 690x 12% = 772r/min在許用值8-12之間，是安全的。壓縮機側的帶輪中徑: D2中國煤化工m2);根據電動(dòng)機帶輪和壓縮機帶輪線(xiàn)速度相等的原則:CNMHGV= V266c-系數， 合金鋼c=0.0049;系數，n=K-;L-活塞中心到十字頭中心距離， 單位為cm;。、t。--彎曲和扭轉的應力幅度，0。=i一慣性半徑，, i=F.1為截面慣性矩Mmn-Mym，t。=Mxmax- Mxmilo .(em*);2W,p--最大活塞力， 單位為kgfi (1kg=9.806 65N)。K, K,-彎彎曲 和扭轉時(shí)曲軸的有效應力集中系數:2.曲軸強度計算e--彎曲軸的尺寸 系數;曲軸受力簡(jiǎn)圖如圖4所示，曲軸材料為35CrMo,彎決定于材料的系數。為安全考慮，疲勞強度取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。軸承C|6(3)曲軸剛度計算4030|軸承B:在作剛度校圖4曲軸結構簡(jiǎn)核時(shí)，把曲軸轉育(1)靜強度校核由工作負荷引起的曲軸破壞屬于疲勞破壞，因面對化為變截面直梁，1403。如圖5所示。曲軸要進(jìn)行疲勞強度校核，按下式進(jìn)行:由所受力作圖5計算曲軸長(cháng)度尺 寸的轉化圖n=°=⊥≥[n]的彎矩圖可知: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:軸頸偏轉角在允許范圍內。3.改造后的效果(2)疲勞強度校核壓縮機通過(guò)改造后試用，流量達到了設計的要求，.軸頸曲柄間的過(guò)渡圓角處，由于有高度應力集中現滿(mǎn)足了生產(chǎn)的需要，改造后的其他參數都在允許的范圍象存在，是曲軸最易發(fā)生疲勞破壞的地方，要考慮應力內，因而改造是成功的。集中系數和尺寸系數的疲勞強度計算方法，進(jìn)行進(jìn)步參考文獻的強度校核，方法如下:1 活塞式壓縮機設計編寫(xiě)組編.活塞式壓縮機設計.北η=°≥[n]京:機械工業(yè)出版社，1974式中n,-一彎、 扭交變應力綜合作用下，曲軸的工作2潘永密，斯特.化工機器: 上冊.北京:化學(xué)工業(yè)出版安全系數;社, 1981彎曲交變應力作用下，曲軸的工作安全系3方子惡化工切器北京中國石化出版社，1999中國煤化工期: 204/0/08)數，ng=-σ+0m%oMHCNMHG-彎扭轉交變應力作用下，曲軸的工作安全67