乙烯裝置乙烯壓縮機(jī)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(jī)(GB101)達(dá)不到額定流量的原因，提出了有效的改造措施，使壓縮機(jī)達(dá)到額定流量。[關(guān)鍵詞]乙烯壓縮機(jī)流量改造-、概述反應(yīng)器進(jìn)料控制閥苯乙烯裝置乙烯壓縮機(jī)(CB101) (圖1)是進(jìn)口德去DA201國(guó)NEUMAN & ESSER公司的活塞式壓縮機(jī),是苯乙烯裝置主要設(shè)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(yīng)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(qū)乙烯壓縮機(jī)(GB101)DC101| DC102 .苯來(lái)白罐區(qū)圖2乙烯進(jìn)料系統(tǒng)流程圖表1壓縮機(jī)原始主要技術(shù)參數(shù)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(yuǎn)未達(dá)到壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)壓力，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后為圖1乙烯壓縮機(jī)(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(shù)如表1所示。負(fù)荷生產(chǎn)。但是乙烯的流量達(dá)不到原始設(shè)計(jì)的4.531/h性能分析及評(píng)價(jià)[J] . 動(dòng)力工程，2002 (3)參考文獻(xiàn)5林宗虎.強(qiáng)化傳熱技術(shù)及其工業(yè)應(yīng)用[M] .北京:機(jī)1顧維藻，馬重芳.強(qiáng)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(yīng)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(guó)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(nèi)強(qiáng)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(fù)荷多生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)(苯乙烯裝置是按110%能力設(shè)計(jì)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(jī)達(dá)不到額定流t原因分析(4)作為乙烯進(jìn)料系統(tǒng)即壓縮機(jī)排出壓力是一個(gè)穩(wěn)定值解(3). (4)得: D|=2594.03MPao改造后的電動(dòng)機(jī)側(cè)的帶輪中徑DI = 277mm根據(jù)壓縮機(jī)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(nèi)的實(shí)際吸氣量;式中L一壓縮機(jī)行程。V,-每轉(zhuǎn)內(nèi)的氣缸行程容積;v= Lx2x n2/60x1 000= 85 x2x772/60x1000n-- -轉(zhuǎn)速;=2.167m/s≤2. 8m/s (活塞極限速度)。λp、a、小λ-壓力系數(shù)、容積系數(shù)、溫度系數(shù)、因此壓縮機(jī)改造后是可行的。提高壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速可泄漏系數(shù)。通過(guò)增大電動(dòng)機(jī)側(cè)的帶輪的直徑，來(lái)增加壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)對(duì)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(jī)的流量,在壓縮機(jī)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(jù):可行的。λ.=1-a (e'"-1)(1)四、壓縮機(jī)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(yīng)系統(tǒng)的1.活塞桿穩(wěn)定性計(jì)算壓力是-一個(gè)穩(wěn)定值，吸氣壓力越小，e 就越大，入,就愈結(jié)構(gòu)如圖3示，已知數(shù)據(jù):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(shè)計(jì)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(jī)的流量就小了。三、提高乙烯壓縮機(jī)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(jī)的轉(zhuǎn)速n來(lái)達(dá)到目的。從廠家提供的資料中查得下表2參數(shù)。29|57x426.5.. 34.. (64.5) 36 ↓5x427表2壓縮機(jī)參數(shù)_5478壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速活塞行程活塞速度活塞極限電動(dòng)機(jī)/(r/min)| /(r/ min)/mm |/ (m/s)|速度 /(m/s)功率/kW圖3活塞桿的主要結(jié)構(gòu)尺寸6901450851.952.855根據(jù)已知的數(shù)據(jù)可算出其穩(wěn)定性安全系數(shù)按增加12%負(fù)荷計(jì)算:電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速: n= 1450r/ mine(1-.號(hào))P壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)側(cè)的帶輪中徑(實(shí)測(cè)): D' =248mm12.56x4 700x (1-0.004 9x 62.35)改造后電動(dòng)機(jī)側(cè)的帶輪中徑: D、4 646.76 .壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速: n'2 = 690r/ min=8.82增加后的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速: n2 =690 + 690x 12% = 772r/min在許用值8-12之間，是安全的。壓縮機(jī)側(cè)的帶輪中徑: D2中國(guó)煤化工m2);根據(jù)電動(dòng)機(jī)帶輪和壓縮機(jī)帶輪線速度相等的原則:CNMHGV= V266c-系數(shù)， 合金鋼c=0.0049;系數(shù)，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(zhuǎn)的應(yīng)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(zhuǎn)時(shí)曲軸的有效應(yīng)力集中系數(shù):2.曲軸強(qiáng)度計(jì)算e--彎曲軸的尺寸 系數(shù);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(shù)。為安全考慮，疲勞強(qiáng)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(jì)算4030|軸承B:在作剛度校圖4曲軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)核時(shí)，把曲軸轉(zhuǎn)育(1)靜強(qiáng)度校核由工作負(fù)荷引起的曲軸破壞屬于疲勞破壞，因面對(duì)化為變截面直梁，1403。如圖5所示。曲軸要進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核，按下式進(jìn)行:由所受力作圖5計(jì)算曲軸長(zhǎng)度尺 寸的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)角在允許范圍內(nèi)。3.改造后的效果(2)疲勞強(qiáng)度校核壓縮機(jī)通過(guò)改造后試用，流量達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，.軸頸曲柄間的過(guò)渡圓角處，由于有高度應(yīng)力集中現(xiàn)滿(mǎn)足了生產(chǎn)的需要，改造后的其他參數(shù)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(yīng)力內(nèi)，因而改造是成功的。集中系數(shù)和尺寸系數(shù)的疲勞強(qiáng)度計(jì)算方法，進(jìn)行進(jìn)步參考文獻(xiàn)的強(qiáng)度校核，方法如下:1 活塞式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)編寫(xiě)組編.活塞式壓縮機(jī)設(shè)計(jì).北η=°≥[n]京:機(jī)械工業(yè)出版社，1974式中n,-一彎、 扭交變應(yīng)力綜合作用下，曲軸的工作2潘永密，斯特.化工機(jī)器: 上冊(cè).北京:化學(xué)工業(yè)出版安全系數(shù);社, 1981彎曲交變應(yīng)力作用下，曲軸的工作安全系3方子惡化工切器北京中國(guó)石化出版社，1999中國(guó)煤化工期: 204/0/08)數(shù)，ng=-σ+0m%oMHCNMHG-彎扭轉(zhuǎn)交變應(yīng)力作用下，曲軸的工作安全67