轮南原油深度稳定工程不凝气压缩机选型及工艺分析

1 前言

压缩机选型需综合考量技术性能与经济性指标，包括设备先进性、可靠性、通用性，以及运行效能（完好率、时率、效率）和维护成本。选型合理性直接决定设计方案的科学性与经济性，同时压缩机和冷却器的匹配选择可显著降低工程投资并提升效益。目前，离心式、往复式及螺杆式压缩机在气体输送领域均具有成熟的应用经验。

离心式压缩机：适合大流量、低压缩比的应用，结构紧凑、运行平稳，但在小流量时可能出现喘振现象。

往复压缩机：适用于流量调节范围大、排出压力较高的场合，具有较高的压缩比和热效率，但体积较大，噪声较高，维护成本相对较高。同时往复式压缩机对气中杂质含量适应能力不强，不能带液运行，易液击。

螺杆式压缩机：适用于小排量，低进气压力的工况，同时对压缩湿气和有杂质、液滴的气体适应性强，尤其在高温和高湿环境下表现良好。

本工程不凝气压缩机根据设计规模（ 30×104Nm3/d ），进出口压力（进口 0.02\~0.04MPag，出口 0.75MPag ）和介质组分（不凝气，C3 约占 12.7% ，C5 占 40% ，容易析烃带液）综合考虑，宜选用螺杆式压缩机。

2 不凝气压缩机选型分析

2.1 不凝气压缩机机组选型

螺杆压缩机主要有喷油螺杆压缩机和无油螺杆压缩机两大类型。

2.1.1 喷油螺杆压缩机

由于喷油螺杆压缩机采用阳转子直接驱动阴转子的设计，省去了同步齿轮，因此需向压缩腔喷入大量润滑油，以完成润滑、密封、冷却和降噪等任务。此外，润滑油还承担着冷却排气温度以及润滑轴承、机械密封和滑阀的作用。但由于不凝气容易导致润滑油乳化，使得杂质之间油膜减少，摩擦大，损耗机组寿命，同时润滑油和不凝气接触后，携带至后端脱丁烷塔中高温炼化，会影响脱丁烷塔的 LPG 和稳定轻烃产品质量，因此本工程不考虑选用喷油螺杆压缩机。

2.1.2 无油螺杆压缩机

与传统喷油螺杆压缩机不同，无油机型通过同步齿轮传动实现转子非接触运行，压缩腔内完全无油。其润滑系统仅服务于轴承、齿轮等辅助部件，并通过机械密封与压缩腔隔绝。密封处的独立润滑油压高于介质气的压力，密封一旦损坏，润滑油会内漏进压缩机体，避免了介质气往外泄漏的安全危险故障[1]。

无油螺杆压缩机通常采用软化水或烷烃类介质注入压缩腔，以实现双重功能：一是通过蒸发吸热降低排气温度，二是填充转子啮合间隙以增强密封效果，从而提高单级排气压力。得益于螺杆压缩机优异的气液混输能力，压缩过程中气体所含水分或烷烃类物质发生相变液化，仍可保证机组稳定

由于本工程不凝气增压处理后需要不经空冷器冷却（ 90～95^∘C ），直接高温气相进入后端脱丁烷塔进行处理，为减少后端脱丁烷塔能耗，因此选择喷烃来冷却压缩机，而不选择喷软化水。

2.2 冷却方式

压缩机的冷却系统主要分为全风冷、水冷及混冷（风冷 + 闭式水冷）三种形式。

全风冷系统完全依赖空气对流实现机组散热；水冷系统则通过外部循环冷却水与压缩气体进行热交换；混冷模式采用闭式水循环冷却机组，并利用空气冷却器对循环水进行二次降温，形成复合冷却结构。

水冷要优于风冷效果，但水冷需要配套建设蓄水池、冷却塔、循环水泵、泵房等设施，占地面积远大于风冷机组，冬季还需要考虑防冻问题[2]，运行与维护复杂。针对本工程寒冷缺水地区的特殊工况，全风冷系统展现出独特优势：1）完全规避水资源依赖；2）低温环境反而提升散热效率；3）设备结构简化降低维护需求，这使全风冷成为本工程不凝气压缩机组的最优冷却选择。

3 不凝气压缩机工艺流程

3.1 正常工况

二级回流罐来不凝气需经过脱硫、增压处理后，需要不经压缩机空冷器冷却（ 90～95^∘C ），直接高温气相进入后端脱丁烷塔进行处理。若不凝气不冷却，全部直接去脱丁烷塔处理，压缩机需要长期自动补充液烃来降低压缩机温度，且喷烃量高达 10t/h. 。

为保证在压缩机正常运行的情况下，液烃能够在压缩机内循环使用，减少自动补烃量，进行了压缩机流程优化。压缩机增压出口管线上增加三通阀组，与后端气液分离器液位联锁，控制不凝气冷却后用作喷烃的液烃循环量。

原油稳定塔二级回流罐来不凝气，进干法脱硫装置，脱除 H2S 后的不凝气（20\~40kPa.g， 40～50^∘C ），进入不凝气压缩机入口过滤器，然后经压缩机增压至 0.75MPa ，通过三通阀组与后端气液分离器液位联锁， 80% 不凝气不经空冷器冷却（ 90～95^∘C ），直接输送至后端脱丁烷塔进行处理； 20% 不凝气经过空冷器冷却至 45°C ，进入气液分离器进行气液分离，分离后的液相循环至压缩机入口，冷却、润滑螺杆压缩机，超过分离器液位设定值的液相输送至凝液压油罐。