氣體壓縮機是對氣體進行壓縮，產(chǎn)生氣體壓縮能的設備。對氣體進行壓縮的目的是輸送氣體或者為化學反應創(chuàng)造必要的條件。氣體壓縮機是石化裝置的關鍵設備，大部分石化裝置都有氣體壓縮機。一般常用的有離心式壓縮機、往復式壓縮機、螺桿式壓縮機等。大多數(shù)壓縮機輸送介質(zhì)為石油混合氣體、天然氣、氮氣、氫氣、氧氣、氯氣、甲烷、乙烯、丙烯、氨氣、二氧化氮等。鑒于石化生產(chǎn)裝置大多數(shù)在高溫、高壓、易燃、易爆、腐蝕、有毒、長周期連續(xù)生產(chǎn)條件下，因此要求壓縮機組必須做到整體性能好，效率高，結構緊湊，占地面積小，運轉平穩(wěn)可靠，無故障運轉時間達到 20 000h 以上，而且可以滿足各種工況的需要。 　　煉油生產(chǎn)中常用的壓縮機主要為催化裂化裝置的主風機和富氣壓縮機，催化重整裝置和加氫裝置的循環(huán)氫壓縮機和新氫壓縮機，焦化裝置的焦化氣壓縮機等。高壓氫氣壓縮機由于規(guī)模和工藝流程不同，并且有硫化氫等介質(zhì)腐蝕，制造難度大，世界上只有少數(shù)幾個國家能夠制造，如美國德來賽—蘭德公司、意大利新比隆公司、德國博爾齊格公司等。 　　乙烯成套生產(chǎn)裝置中的壓縮機數(shù)量最多，如乙烯裂解裝置的裂解氣壓縮機、丙烯壓縮機、乙烯壓縮機；聚乙烯裝置的循環(huán)氣壓縮機和乙烯壓縮機；聚丙烯裝置的循環(huán)氣壓縮機和丙烯壓縮機； PTA 裝置和丙烯腈裝置的工藝空氣壓縮機等。其中乙烯裂解裝置的裂解氣壓縮機、丙烯壓縮機和乙烯壓縮機，俗稱“三機”，能耗占裝置總能耗的 20 ％～ 40 ％，因此，降低壓縮機能耗對降低裝置能耗具有重要意義。目前，國外已采用了高效率三元流動葉輪及與其匹配良好的固定元件，使其壓縮機效率比原來提高 5% 以上，整機效率高達 82 ％，而且運轉平穩(wěn)，檢測、報警及聯(lián)鎖停車系統(tǒng)控制水平高，可保證裝置 3 年的運轉周期。高壓聚乙烯裝置中的超高壓壓縮機是石化生產(chǎn)裝置中壓力最高的往復壓縮機，排氣壓力達到 350MPa 。世界上最大的乙烯裝置用壓縮機供應商當屬德來賽—蘭德公司、新比隆公司、三菱重工、德馬格公司、瑞士蘇爾壽公司等。 　　化肥生產(chǎn)中用的離心壓縮機，主要有工藝空氣壓縮機、合成氣壓縮機、二氧化碳壓縮機、氮氣壓縮機、氨壓縮機；空分空壓裝置的空氣壓縮機、氧氣壓縮機、氮氣壓縮機等。由于合成氨裝置不斷向大型化發(fā)展，用戶對壓縮機組的能耗、可靠性、配套水平等技術指標的要求也越來越高。目前，世界上先進的壓縮機制造廠家都在致力于這方面的研究，并取得了很大進展。如在壓縮機氣動性能設計上使用的程序，能適用于幾百個大氣壓，大大提高了計算精度；轉子穩(wěn)定性研究，已經(jīng)研制出超二階、三階的高柔性轉子，并已成功應用于產(chǎn)品的設計。此外，國外在壓縮機有關部件成套技術上也有了很大發(fā)展，如密封、軸承、調(diào)節(jié)系統(tǒng)、輔機配套水平、機組自動化控制及故障診斷水平等方面取得了突破性的進展。 　　離心壓縮機在國內(nèi)的應用和發(fā)展 　　目前離心式壓縮機發(fā)趨勢是：容量不斷增大，以滿足石化生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大的要求；隨著新技術的發(fā)展，新型氣體密封、磁力軸承和無潤滑聯(lián)軸器的出現(xiàn)，不斷開發(fā)高壓壓縮機和小流量壓縮機產(chǎn)品；進一步研究三元流動理論，不僅應用到葉輪設計，還發(fā)展到葉片擴壓器靜止元件設計中，以期達到最高的機組效率；低噪聲化，采用噪聲防護以改善操作環(huán)境。 　　國內(nèi)可以生產(chǎn)石化用離心壓縮機的制造企業(yè)主要有沈陽鼓風機廠、上海鼓風機廠、陜西鼓風機廠等。他們引進國外技術，經(jīng)過消化吸收，可以生產(chǎn)石化用大型離心壓縮機。沈陽鼓風機廠從意大利新比隆公司引進了 MCL 、 BCL 、 PCL 三個離心壓縮機系列的全套設計制造專利技術；從日本日立公司引進了 DH 型離心壓縮機、 HS 型工業(yè)冷凍機設計制造專利技術，從美國費城齒輪公司引進了 MHS 、 HS 、 HSS 、 HSD 四個系列的高速齒輪變速器的設計制造專利技術；從德國德馬格公司引進了 VK8 型組裝式離心壓縮機設計制造專利技術和從日本川崎重工株式會社引進了 GM 型污水處理鼓風機技術。沈陽鼓風機廠生產(chǎn)的離心壓縮機在國內(nèi)石化企業(yè)已經(jīng)應用 200 多臺，市場占有率已達 80% 以上。沈鼓廠生產(chǎn)的 300 萬 t/a 催化裂化裝置富氣壓縮機進口流量達到 81 600Nm 3 /h ，功率達到 7 166kW ；離心式循環(huán)氫壓縮機流量達到 250 000Nm 3 /h ，功率達到 1 600kW ，出口壓力達到 18MPa ，已經(jīng)應用于 120 萬 t/a 加氫裂化裝置；沈鼓廠自行設計、制造的裂解氣壓縮機流量達到 120 000Nm 3 /h ，功率達到 18 000kW ；同國外合作設計、制造的丙烯壓縮機流量達到 58 000Nm 3 /h ，功率達到 7 500kW ；乙烯壓縮機流量達到 74 000Nm 3 /h ，功率達到 5 500kW ，已經(jīng)應用到 30 ～ 50 萬 t/a 乙烯裂解裝置。沈鼓廠自行設計和制造的大化肥裝置的空氣壓縮機、天然氣壓縮機、氨壓縮機、二氧化碳壓縮機已應用于 20 ～ 30 萬 t/a 化肥裝置；沈鼓設計制造的空氣壓縮機流量達到 220 000Nm 3 /h ，功率達到 17 580kW ，已經(jīng)應用于 40 000Nm 3 空分裝置。陜西鼓風機廠引進瑞士蘇爾壽公司 A/AV 型所有系列、 12 種機型軸流壓縮機技術專利和技術秘密，成功設計、制造了 170 多臺套性能優(yōu)良的軸流壓縮機，其中 60 多臺套用于煉油廠催化裂化裝置的主、備風機。其中為大連石化公司 350 萬 t/a 催化裂化裝置制造的主風機是目前國內(nèi)石化裝置中最大的軸流壓縮機，流量達到 300 000Nm 3 /h ，功率達到 40 000kW 。 　　目前國內(nèi)離心壓縮機在高技術、高參數(shù)、高質(zhì)量和特殊產(chǎn)品方面還不能滿足國內(nèi)需要。另外在技術水平、質(zhì)量、成套性上和國外還有差距。隨著石化生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，離心壓縮機大型化方面面臨新的課題。 100 萬 t/a 乙烯三機中的裂解氣壓縮機，進口流量達到 403 000kg/h ，出口壓力達到 3.89MPa ，軸功率達到 45770kW 。 45 萬 t/aPTA 裝置原料空氣壓縮機（帶尾氣透平）進口流量 162 413Nm 3 /h ，進出口壓力 0.1/1.46MPa ，軸功率 22 000kW, 國內(nèi)在設計制造這些大型氣體壓縮機上還沒有成熟的經(jīng)驗。 　　往復壓縮機在國內(nèi)的應用和發(fā)展 　　目前往復式壓縮機發(fā)展方向是：大容量、高壓力、結構緊湊、能耗少、噪聲低、效率高、可靠性高、排氣凈化能力強；普遍采用撬裝無基礎、全罩低噪聲設計，大大節(jié)約安裝、基礎和調(diào)試費用；不斷開發(fā)變工況條件下運行的新型氣閥，氣閥壽命大大提高；在產(chǎn)品設計上，應用壓縮機熱力學、動力學計算軟件和壓縮機工作過程模擬軟件等，提高了計算準確度，通過綜合模擬模型預測壓縮機在實際工況下的性能參數(shù)，以提高新產(chǎn)品開發(fā)的成功率。 壓縮機產(chǎn)品機電一體化得到強化，采用計算機自動控制，自動顯示各項運行參數(shù)，實現(xiàn)優(yōu)化節(jié)能運行狀態(tài)，優(yōu)化聯(lián)機運行、運行參數(shù)異常顯示、報警與保護；產(chǎn)品設計重視工業(yè)設計和環(huán)境保護，壓縮機外型美觀，更加符合環(huán)保要求。 　　國內(nèi)可以生產(chǎn)石化行業(yè)需要的往復式壓縮機的廠家主要有沈陽氣體壓縮機廠、上海壓縮機廠、無錫壓縮機廠等。經(jīng)過 20 年的發(fā)展，國內(nèi)已形成 L 、 D 、 DZ 、 H 、 M 型等等數(shù)十個壓縮機系列、數(shù)百種產(chǎn)品。國內(nèi)的中小型壓縮機基本滿足了國內(nèi)石化行業(yè)的需求，但大型往復壓縮機還不能完全滿足需要。 　　沈陽氣體壓縮機廠從德國 BORSIG 公司引進了全套的往復壓縮機設計制造技術，將產(chǎn)品市場定位于煉油化工領域，尤其在大中型往復壓縮機技術開發(fā)方面取得了突破性進展。 1990 年研制成功了符合現(xiàn)行國際標準的 4M50 型系列大型氫氣往復壓縮機組， 1996 年推出了 6M50 型系列氮氫氣壓縮機組， 1998 年研制成功了 4M80 型系列大型氫氣壓縮機組。往復式新氫壓縮機容積流量達到 34 000Nm 3 /h ，活塞壓力達到 80kN ，出口壓力達到 19MPa ，功率達到 4 000kW ，已用于 200 萬 t/a 渣油加氫脫硫裝置。天華化工機械及自動化研究設計院和江陰壓縮機廠合作設計制造的迷宮壓縮機流量達到 980Nm 3 /h ，出口壓力達到 3.8MPa ，已經(jīng)應用于 7 萬 t/a 聚丙烯裝置。大型機組的研制成功，打破了國外廠商長期壟斷我國煉油化工用往復壓縮機市場的局面，使同種機組的市場價格下降超過了 50% ，標志著中國的往復壓縮機制造能力正向國際先進水平邁進。 　　目前國內(nèi)往復壓縮機技術水平同國外相比，主要差距為基礎理論研究差，產(chǎn)品技術開發(fā)能力低，工藝裝備和實驗手段落后，產(chǎn)品技術起點低，規(guī)格品種、效率、制造質(zhì)量和可靠性還有相當差距，技術含量高和特殊要求的產(chǎn)品滿足不了國內(nèi)需要。 　　石化工業(yè)今后對氣體壓縮機的需求 　　為了保證國民經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，預計 2005 年我國原油加工能力達到 2.9 億 t ， 2010 年達到 3.5 億 t ， 2020 年達到 4.3 億 t ，成品油基本滿足國內(nèi)需要。預計 2005 年我國乙烯生產(chǎn)能力達到 900 萬 t ， 2010 年達到 1 400 萬 t ， 2020 年達到 2 200 ～ 2 400 萬 t ，只能滿足國內(nèi)需求的 50% ～ 60% 。為此石化工業(yè)必將加快發(fā)展步伐，實現(xiàn)大型化、集約化和一體化，提高國際競爭能力。 　　為了降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益，今后石化生產(chǎn)規(guī)模將進一步大型化，單系列煉油裝置規(guī)模將達到 1 000 萬 t/a 以上，單系列乙烯裝置生產(chǎn)規(guī)模將達到 80 ～ 100 萬 t/a 。石化行業(yè)每年將投資 500 億元以上對煉油化工生產(chǎn)裝置進行改造和擴建。在煉油工程建設方面：中國石化集團——鎮(zhèn)海石化、茂名石化煉油能力已經(jīng)超過 1 000 萬 t/a ，還在進一步改造；上海石化、高橋石化、金陵石化、揚子石化、齊魯石化、燕山石化 1 000 萬 t/a 煉油改造正在進行；福建煉化、青島煉油、海南煉油等 800～1 000 萬 t/a 煉油新建工程已經(jīng)啟動。中國石油集團——大連西太平洋 1 000 萬 t/a 煉油廠改造工程已經(jīng)完成；大連石化 2 000 萬 t/a 含硫原油加工改造， 2006 年完成；蘭州石化和撫順石化 1 000 萬 t/a 煉油改造正在全面配套；獨山子石化、長慶石化 1 000 萬 t/a 煉油項目加快啟動。中國海洋石油——惠州 1 200 萬 t/a 煉油廠建設已經(jīng)啟動。煤制油工程——中國神華集團 500 萬 t/a 煤制油項目一期工程已經(jīng)開工建設， 2010 年加工能力將達到 1 000 萬 t/a 。另外陜西、貴州、云南、山東、甘肅、山西、河南等煤液化項目正在規(guī)劃之中。 　　在乙烯工程建設方面：中國石化集團——燕山石化、揚子石化、金山石化 70 萬 t/a 乙烯改造已經(jīng)完成，正在規(guī)劃下一步改造；揚巴（南京）、賽科（上海） 80～90 萬 t/a 新建乙烯工程已經(jīng)完成；齊魯石化、茂名石化 80 萬 t/a 乙烯改造正在進行；福建煉化、鎮(zhèn)海石化、廣州石化、天津石化、武漢石化 80 ～ 100 萬 t/a 乙烯正在準備。中國石油集團——吉林石化、大慶石化 60 ～ 80 萬 t/a 乙烯改造已經(jīng)啟動；大連石化、蘭州石化、獨山子石化 80 萬 t/a 乙烯正在準備。中國海洋石油總公司——惠州 80 萬 t/a 乙烯即將建成。 　　一套 1 000 萬 t 煉油廠需要壓縮機 20 ～ 30 臺，一套 100 萬 t 乙烯工廠需要各種壓縮機 40 ～ 50 臺。據(jù)統(tǒng)計分析， 2002 年中國石化集團采購氣體壓縮機 166 臺， 2003 年采購壓縮機 297 臺， 2004 年采購壓縮機 332 臺，保持了不斷增長的趨勢。預計“十一五”期間，全國石化行業(yè)需要氣體壓縮機 3 000 臺左右，每年平均 500 臺。其中離心壓縮機占 45% ，往復壓縮機占 55% 。由于國內(nèi)壓縮機制造企業(yè)開發(fā)能力、制造技術水平還不能完全滿足石化生產(chǎn)需要，或者國內(nèi)用戶對國內(nèi)壓縮機產(chǎn)品不滿意，估計還有 40% 的離心壓縮機、 30% 的往復壓縮機還要依賴進口。 　　大型壓縮機國產(chǎn)化任重道遠 　　由于石化生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，設備大型化成為一個明顯的趨勢。設備大型化不是設備簡單的放大，在設計計算、機械制造各方面都有大量攻關內(nèi)容。大型壓縮機國產(chǎn)化工作，國內(nèi)經(jīng)過 20 多年的努力，有了不小的進展。在離心壓縮機國產(chǎn)化方面， 20 年邁出了三大步：第一大步是 20 世紀 80 年代初 52 萬 t/a 尿素裝置二氧化碳壓縮機實現(xiàn)了國產(chǎn)化，壓縮機進口流量達到 33 000Nm 3 /h ，排出壓力達到 15.1MPa ，軸功率達到 9 900kW ，已經(jīng)應用在鎮(zhèn)海、烏魯木齊、寧夏三套大型化肥生產(chǎn)裝置中。第二大步是 20 世紀 90 年代初 80 萬 t/a 加氫裂化裝置循環(huán)氫壓縮機實現(xiàn)了國產(chǎn)化，壓縮機進口流量達到 250 000 Nm 3 /h ，進出口壓力達到 16.7/18.9MPa ，軸功率達到 1 600kW ，已經(jīng)應用在鎮(zhèn)海石化、天津石化等煉油改造中。第三大步是 20 世紀 90 年代后期，對 30 萬 t/a 乙烯裝置中的“三機”實現(xiàn)了國產(chǎn)化，其中裂解氣壓縮機進口流量達到 80 970 Nm 3 /h ，進出口壓力達到 0.11/3.99MPa ，軸功率達到 12 555 kW, 已經(jīng)應用到大慶、燕山、揚子、上海乙烯改造工程中。在大型往復式壓縮機國產(chǎn)化方面， 20 年邁出了兩大步：第一大步是 4M50 型新氫壓縮機實現(xiàn)了國產(chǎn)化，壓縮機進口流量達到 20 850Nm 3 /h ，進出口壓力達到 1.096/18.86MPa ，軸功率達到 2 758kW ，應用在鎮(zhèn)海石化等煉油裝置改造中。第二大步是 4M80 型新氫壓縮機實現(xiàn)了國產(chǎn)化，進口流量達到 34 000Nm 3 /h ，進出口壓力達到 2.2/19.6MPa ，軸功率達到 3 250 kW ，應用在茂名 200 萬 t/a 渣油加氫脫硫裝置中。如今這些大型壓縮機國產(chǎn)化的成果已經(jīng)大量推廣到石化生產(chǎn)中，改變了完全依賴進口的局面，節(jié)約了大量投資，也使我國成為世界上少數(shù)可以設計制造大型氣體壓縮機的國家。 　　當代石化工業(yè)發(fā)展的特點，一是石化生產(chǎn)工藝技術進步很快， 3 ～ 5 年就有新的生產(chǎn)工藝出現(xiàn)，新的生產(chǎn)工藝對石化裝備不斷提出新的要求；二是石化生產(chǎn)規(guī)模大型化，進而要求裝備大型化。 1 000 萬 t/a 煉油廠中，催化裂化裝置規(guī)模達到 400 萬 t/a ，加氫裂化裝置規(guī)模達到 300 萬 t/a 。 100 萬 t/a 乙烯廠中，乙烯裂解裝置規(guī)模達到 100 萬 t/a ，聚乙烯和聚丙烯裝置規(guī)模達到 40 萬 t/a ，生產(chǎn)裝置規(guī)模都是 20 年前的 4 ～ 10 倍。 　　目前國內(nèi)大型氣體壓縮機國產(chǎn)化攻關正在向著新的目標邁進，不斷有新的突破。 2004 年沈陽鼓風機集團承擔了以煤粉為原料的大化肥改造工程—— 4.8 萬 Nm 3 /h 空分裝置中的原料空氣壓縮機研制任務，壓縮機進口流量達到 262 700Nm 3 /h, 軸功率達到 23 000kW ，這是目前在石化工業(yè)中應用的能力最大的離心式空氣壓縮機。 2005 年初沈陽鼓風機集團還承擔了茂名乙烯改造工程中 60 萬 t/a 等級的乙烯裂解氣壓縮機的研制任務，壓縮機進口流量 246 846kg/h ，進出口壓力 0.13/2.28MPa ，軸功率 24 843kW ， （上接第 10頁） 有相當?shù)碾y度。如果這臺壓縮機研制成功，大型壓縮機制造 水平又上了一個新臺階，為將來研制 100 萬 t/a 裂解氣壓縮機奠定了基礎。沈陽鼓風機集團還承擔了鎮(zhèn)海 100 萬 t/a 催化重整裝置氫氣增壓機研制任務。這臺增壓機壓縮比高達 3.78 ，屬于高壓比、輕組分、低流量壓縮機，過去一般采用往復壓縮機。用戶考慮到往復壓縮機故障率高，維修量大，因此希望采用離心壓縮機，用蒸汽透平驅動。該離心壓縮機采用 2 缸、 2 段壓縮， 14 級葉輪，進出口壓力為 3.35/17.16MPa 。在大型往復壓縮機國產(chǎn)化中，無錫壓縮機廠和天華化工機械及自動化研究設計院合作研制的 ZW — 30/11.27 — X 型大型尾氣回收迷宮式壓縮機，是目前我國國內(nèi)最大的迷宮壓縮機，已經(jīng)安在于齊魯 72 萬 t/a 乙烯改造工程中。 　　我們相信，我國只要堅持重大裝備國產(chǎn)化的方針，支持鼓勵研究、設計、制造單位和用戶相結合，不斷向國際水平?jīng)_擊，就會提高我國大型壓縮機的制造能力，不僅可以滿足國內(nèi)石化工業(yè)的需要，還可以出口到世界其他國家，真正提高我國大型的制造水平。