LW-40/18 Stickstoffkompressor – Ölfreier Hochdruck-N2-Booster für anspruchsvolle industrielle Anwendungen

Der LW-40/18 ist ein zweistufiger, zweireihiger ölfreier Kolben-Stickstoffkompressor, der speziell für die Hochdruck-Stickstoffeinspritzung, die Vorverdichtung bei der Gasverflüssigung und kritische petrochemische Prozesse entwickelt wurde und eine Fördermenge von 40 m³/min bei einem Förderdruck von 1,80 MPa liefert. Er arbeitet ölfrei, ist für Dauerbetrieb ausgelegt und für den dauerhaften Betrieb unter hohem Druck optimiert.

Produktübersicht

Der LW-40/18 Stickstoffkompressor nimmt innerhalb unseres Portfolios ölfreier Kolbenkompressoren eine einzigartige Stellung an der Schnittstelle von hoher Förderleistung und hohem Förderdruck ein. Mit einer Nennleistung von 40 m³/min und ein außergewöhnlicher 1,80 MPa EntladedruckDiese Einheit erfüllt die anspruchsvollsten Anforderungen an die Stickstoffkompression in der industriellen Gasinfrastruktur, wo gleichzeitig ein hoher Durchfluss und ein hoher Druck erforderlich sind.

Was die LW-40/18 von herkömmlichen Hochdruckalternativen unterscheidet, ist ihre völlig ölfreier KompressionsmechanismusDie Kolbenringe und Führungsringe bestehen aus hochentwickelten, selbstschmierenden PTFE-Verbundwerkstoffen, die ohne Kohlenwasserstoffschmierstoffe auskommen. Diese inhärente Ölfreiheit gewährleistet, dass der Stickstoffproduktstrom folgende Eigenschaften erreicht: ISO 8573-1 Klasse 0 Zertifizierung Dadurch eignet sich das Gerät von Haus aus sofort für Stickstoff in Lebensmittelqualität, pharmazeutische Prozessgase, Inertgase in Elektronikqualität und die Schutzgasversorgung petrochemischer Reaktoren ohne zusätzliche nachgeschaltete Reinigungsanlagen.

Die Kompressorarchitektur folgt einem zweistufig, zweireihig (二列二级) Die Konfiguration ermöglicht eine optimale Steuerung des hohen Druckverhältnisses, das für einen Entladedruck von 1,80 MPa erforderlich ist. Durch die Aufteilung der Kompressionsarbeit auf zwei Zylinder mit einem Zwischenkühler gewährleistet die LW-40/18 thermische Stabilität und erhält die Integrität der PTFE-Dichtungselemente auch unter dauerhafter Volllast. Die robuste Konstruktion –2860 × 1685 × 2610 mm Und 7,00 Tonnen—spiegelt die robuste Konstruktion wider, die für den Einsatz unter hohem industriellem Druck erforderlich ist.

Technische Daten – LW-40/18

* Alle Spezifikationen beziehen sich auf Standardreferenzbedingungen (ISO 1217, Anhang C). Die tatsächliche Leistung kann je nach Standorthöhe, Umgebungstemperatur und Einlassbedingungen variieren.

Hauptmerkmale und technische Vorteile

1. Hochdruck-Ölfreie PTFE-Dichtungstechnologie

Die LW-40/18 verwendet eine spezielle selbstschmierendes Kolbenring- und Führungsbandsystem Hergestellt aus Hochleistungs-PTFE-Verbundwerkstoffen, verstärkt mit Glasfasern, Bronzepartikeln und Molybdändisulfid. Diese fortschrittliche Materialzusammensetzung erreicht einen Reibungskoeffizienten unter 0,05 ohne externe Kohlenwasserstoffschmierung und eliminiert somit vollständig das Risiko von Öldampfmitführung. Die Ringe sind speziell für die erhöhten Austrittstemperaturen und -drücke bei einem Betriebsdruck von 1,80 MPa ausgelegt und gewährleisten Dimensionsstabilität und Dichtheit bis 200 °C. Für Anwender in regulierten Branchen bietet dies folgende Vorteile: native ISO 8573-1 Klasse 0 Konformität ohne Investitions- oder Betriebskosten für die nachgelagerte Filtration.

2. Zweistufige Verdichtung für extreme Druckverhältnisse

Der zweistufige Kompressionsarchitektur Die thermodynamische Auslegung des LW-40/18 ist unerlässlich, um das extrem hohe Druckverhältnis zu erreichen, das für einen Austrittsdruck von 1,80 MPa bei nahezu atmosphärischem Ansaugdruck erforderlich ist. Durch die Aufteilung der Kompressionsleistung auf einen Niederdruck- und einen Hochdruckzylinder begrenzt der Kompressor die Austrittstemperatur jeder Stufe auf unter 165 °C. Ein hocheffizienter Rohrbündel-Zwischenkühler zwischen den Stufen führt die Kompressionswärme ab, verhindert die thermische Zersetzung der PTFE-Dichtungselemente und verlängert die Lebensdauer der Ventilplatten im Vergleich zu einstufigen Konstruktionen mit vergleichbarem Druckverhältnis um ca. 451 TP3T. Dieses mehrstufige Verfahren ist grundlegend für einen zuverlässigen Dauerbetrieb bei 1,80 MPa.

3. Verstärkter Hochleistungsrahmen für Hochdruckanwendungen

Der Hauptrahmen ist gegossen aus GG30 Grauguss (entspricht ASTM A48 Klasse 35B) mit dickeren Wandstärken und verstärkten Rippen im Vergleich zu Modellen für niedrigere Drücke. Die integrierten Kühlwasserkanäle sind präzisionsgefertigt, um eine gleichmäßige Wärmeverteilung über den gesamten Zylinderblock zu gewährleisten. zweireihige Anordnung mit gegenüberliegenden Zylindern Es bietet eine natürliche Kräftekompensation erster Ordnung und reduziert die auf das Fundament übertragenen Unwuchtkräfte um über 801 TP3T im Vergleich zu einreihigen Konstruktionen. Trotz des Gewichts von 7,00 Tonnen ermöglicht diese mechanische Auswuchtung die Installation auf einem 12–14 Tonnen schweren Stahlbeton-Trägheitsblock – deutlich leichter als bei einem vergleichbaren einreihigen Hochdruckkompressor.

4. Hochleistungs-Mittelspannungsmotorantrieb

Der LW-40/18 wird angetrieben von einem 400 kW Mittelspannungs-Induktionsmotor Erhältlich in 6-kV- oder 10-kV-Ausführung, entspricht die LW-40/18 der Energieeffizienzklasse IE3 nach IEC 60034-1. Die Nennleistung von 400 kW berücksichtigt den hohen Energiebedarf für die Hochdruckverdichtung bei einer Kapazität von 40 m³/min. Die direkte Integration in industrielle Mittelspannungsnetze macht überdimensionierte Niederspannungsschaltanlagen und dicke Kabelquerschnitte überflüssig. Für Anlagen mit bestehenden 6-kV- oder 10-kV-Sammelschienen bietet die LW-40/18 nahtlose elektrische Kompatibilität, senkt die Infrastrukturkosten und verbessert die Gesamtenergieeffizienz durch geringere I²R-Verluste.

Anwendungsszenarien

Hochdruck-Stickstoffeinspritzung zur verbesserten Ölgewinnung

Im Ölfeldbetrieb dient die LW-40/18 als Primärer Hochdruck-Stickstoffeinspritzkompressor Für verbesserte Erdölförderung (EOR) und Druckerhaltungsprogramme. Der Förderdruck von 1,80 MPa ist ausreichend für die Direkteinspritzung in Lagerstätten bis zu einer Tiefe von 1.500 Metern, wo Stickstoff das Rohöl verdrängt und den Lagerstättendruck aufrechterhält. Die Kapazität von 40 m³/min ermöglicht den gleichzeitigen Betrieb mehrerer Injektionsbohrungen. Die ölfreie Konstruktion ist bei EOR-Anwendungen entscheidend, da jegliche Kohlenwasserstoffverunreinigung durch geschmierte Kompressoren die Benetzbarkeit der Lagerstätte verändern und die Ölverdrängungseffizienz verringern würde, was sich direkt auf die Produktionsausbeute auswirkt.

Gasverflüssigung Vorverdichtung

In kleinen bis mittelgroßen LNG- und Industriegasverflüssigungsanlagen, LW-40/18 Stickstoffkompressor Es liefert den für die Vorkühlung und die Unterstützung des Verflüssigungszyklus benötigten Hochdruckstickstoff. Der Auslassdruck von 1,80 MPa ist für Stickstoffexpanderkreisläufe und Mischkältemittel-Vorkühlsysteme ausreichend. Der ölfreie Kompressionsweg gewährleistet, dass der zur Prozessinertisierung und Anlagenspülung verwendete Stickstoff keine Verunreinigungen einbringt, die in kryogenen Wärmetauschern ausfrieren und so Verstopfungen und Betriebsstörungen verursachen könnten.

Inertisierung und Katalysatorerhaltung petrochemischer Reaktoren

In petrochemischen und Raffinerieanlagen liefert die LW-40/8 Hochdruckstickstoff für Reaktorinertisierung beim An- und Abfahren, Katalysatorbetterhaltung bei längeren Stillstandszeiten und Stickstoffnoteinspritzung in Prozessbehälter. Der Auslassdruck von 1,80 MPa übersteigt den Betriebsdruck der meisten Prozessreaktoren und -behälter und ermöglicht so die direkte Stickstoffeinspritzung ohne Zwischendruckerhöhung. Die Dauerbetriebszulassung gewährleistet die Stickstoffverfügbarkeit auch bei mehrwöchigen Stillstandsphasen. Die Ölfreiheitszertifizierung ist obligatorisch für Anwendungen, bei denen Stickstoff mit Katalysatorbetten in Kontakt kommt oder in Prozessströme gelangt, die vollständig kohlenwasserstofffrei bleiben müssen.

Prüfung und Inbetriebnahme von Hochdruckpipelines

Für den Bau von Erdgas- und Prozessleitungsanlagen wird Stickstoff unter hohem Druck benötigt. hydrostatische Prüfung, Dichtheitsprüfung, Trocknung und Inbetriebnahme Vor der Einführung von Kohlenwasserstoffprodukten. Der Auslassdruck des LW-40/18 von 1,80 MPa eignet sich für Druckprüfungen von Rohrleitungen bis zur Klasse 600 (ANSI B16.5). Die Förderleistung von 40 m³/min ermöglicht die schnelle Druckbeaufschlagung langer Rohrleitungsabschnitte und reduziert so Inbetriebnahmezeit und Arbeitskosten. Die ölfreie Konstruktion verhindert eine Ölverschmutzung der Rohrleitungsinnenräume, die vor der Produkteinführung eine kostspielige Reinigung erforderlich machen würde.

Material & Konstruktion

Die LW-40/18 ist aus hochwertigen Materialien gefertigt, die speziell für den Einsatz mit Hochdruck-Stickstoff, Korrosionsbeständigkeit und eine lange Lebensdauer unter anspruchsvollen Bedingungen ausgewählt wurden:

Alle drucktragenden Bauteile werden in strikter Übereinstimmung mit den geltenden Bestimmungen konstruiert und gefertigt. ASME BPVC Abschnitt VIII Division 1 oder nach chinesischem GB 150-Standard. Jede Schweißverbindung wird gemäß ASME Section V, Article 2, einer Röntgenprüfung (RT) nach 100% unterzogen. Jeder fertige Druckbehälter wird einer hydrostatischen Druckprüfung mit dem 1,5-fachen des maximal zulässigen Betriebsdrucks (MAWP) für eine Haltezeit von mindestens 30 Minuten unterzogen. Hochdruck-Rohrleitungsverbindungen werden einer Ultraschallprüfung (UT) nach 100% unterzogen, um etwaige innere Defekte zu erkennen.

Installations- und Wartungsrichtlinien

Fundament- und Strukturanforderungen

Der LW-40/18 hat ein Trockengewicht von 7,00 Tonnen und einen Schwerpunkt ca. 950 mm über der Grundplatte. Die zweireihige Gegenzylinderkonstruktion minimiert Unwuchtkräfte und ermöglicht die Installation auf einer Stahlbeton-Trägheitsblock von 12–14 TonnenDer Block muss auf hochbelastbaren, elastischen Schwingungsdämpfern (Eigenfrequenz 5–7 Hz) montiert werden, um die Übertragung von Schwingungen auf angrenzende Strukturen und empfindliche Instrumente zu verhindern. Mindestfreiraumanforderungen: 1,5 m auf der Nichtantriebsseite für den Zugang zum Ventil, 1,2 m auf der Antriebsseite für die Motorwartung und 2,5 m nach oben für den Kranzugang bei Generalüberholungen. Das Fundament muss so ausgelegt sein, dass es den dynamischen Belastungen des Anlaufdrehmoments von 400 kW standhält.

Auslegung des Kühlwassersystems

Der Kühlwasserbedarf beträgt ungefähr 48 m³/h Die Einlasstemperatur darf 32 °C nicht überschreiten. Der Wasserverteilungskreislauf versorgt die Zylindermäntel, den Zwischenkühler und den Nachkühler in parallelen Zweigen mit jeweils eigenen Durchflussregelventilen. Aufgrund des Hochdruckbetriebs gelten strenge Anforderungen an die Wasserqualität: pH-Wert 6,5–8,5, Gesamtgehalt an gelösten Feststoffen < 400 mg/l, Chloridgehalt < 40 mg/l (um Korrosion an den SS316-Rohren zu verhindern), Gehalt an Schwebstoffen < 20 mg/l und Gesamthärte < 250 mg/l als CaCO₃. An Standorten mit grenzwertiger Wasserqualität ist ein geschlossener Kühlturm mit Seitenstromfiltration, Wasserenthärtung und chemischer Aufbereitung zwingend erforderlich, um Ablagerungen und Korrosion in den Hochdruckkühlern zu verhindern.

Wartungsplan

Die ölfreie Konstruktion des LW-40/18 vereinfacht die Wartung im Vergleich zu geschmierten Alternativen erheblich. Ölwechsel, Ölanalysen, Filterwechsel und der Austausch der Separatorpatrone entfallen. Die wichtigsten Verschleißteile sind die PTFE-Kolbenringe und -ZündbänderDiese erreichen typischerweise eine Lebensdauer von 3.000–5.000 Stunden unter sauberen Stickstoffbedingungen bei hohem Druck. Ventilplattenbaugruppen müssen aufgrund der erhöhten Betriebsdrücke in der Regel nach 2.000–3.500 Stunden überholt werden.

Konformitäts- und Sicherheitszertifizierungen

Der Stickstoffkompressor LW-40/18 wurde so konstruiert, gefertigt und geprüft, dass er die folgenden internationalen Normen und regulatorischen Rahmenbedingungen erfüllt oder übertrifft:

Leistungs- und Effizienzanalyse

Die LW-40/18 erreicht eine spezifischer Stromverbrauch von ca. 10,00 kW pro m³/min Stickstoff wird bei einem Auslassdruck von 1,80 MPa gefördert. Dieser Wirkungsgrad spiegelt die erhebliche thermodynamische Arbeit wider, die für die Hochdruckkompression erforderlich ist, und ist im Segment der ölfreien Hochdruck-Kolbenkompressoren wettbewerbsfähig. Zum Vergleich: Ölgeschmierte Schraubenkompressoren verbrauchen bei vergleichbaren Druckverhältnissen typischerweise 10,5–12,0 kW/m³/min, während mehrstufige Membrankompressoren (die häufig für ölfreie Hochdruckanwendungen eingesetzt werden) über 14 kW/m³/min erreichen können.

Bei einem regulären Jahresbetrieb von 8.000 Stunden ergibt sich durch den Effizienzvorteil des LW-40/18 eine Leistung von ca. jährliche Energieeinsparung von 160.000–400.000 kWh im Vergleich zu weniger effizienten Alternativen. Bei einem durchschnittlichen Industriestromtarif von $0,08/kWh entspricht dies einer jährlichen direkten Betriebskostenreduzierung von $12.800–$32.000. Die primäre wirtschaftliche Rechtfertigung für die LW-40/18 liegt jedoch typischerweise in der Eliminierung von ölbezogenen Verbrauchsmaterialien und Vermeidung nachgelagerter Reinigungsanlagen Bei geschmierten Alternativen wäre dies zwingend erforderlich.

Der Gesamtbetriebskosten für die Hochdruck-Stickstoffkompression Die Ölfreiheit im Kompressionspfad reduziert die Emissionen zusätzlich. Ein typischer ölgeschmierter Kompressor dieser Druckklasse benötigt Hochdruck-Koaleszenzfilter, Aktivkohle-Adsorber, eine kontinuierliche Ölüberwachung und einen regelmäßigen Ölwechsel, was jährliche Betriebskosten von 15.000 bis 25.000 TP4T verursacht. Die ölfreie Konstruktion des LW-40/18 eliminiert diese Kosten vollständig und gewährleistet gleichzeitig eine überragende Produktreinheit.

Anpassungs- und OEM-Fähigkeiten

Wir bieten umfassende Anpassungsmöglichkeiten, um den LW-40/18 an spezifische Standortbedingungen, Integrationsanforderungen und Endbenutzerspezifikationen anzupassen:

• Auf Kufen montierte, schlüsselfertige Pakete: Kompressor, Motor, Zwischenkühler, Nachkühler, Hochdruckinstrumentierung und Bedienfeld sind auf einem verstärkten Stahlrahmen mit integrierten Hebeösen und Ankerbolzen vormontiert. Die werkseitige Vorprüfung aller Systeme reduziert die Inbetriebnahmezeit vor Ort um ca. 601 TP3T.
• Konfigurationen von Gefahrenbereichen: Für Ölfeld- und petrochemische Anlagen sind ATEX-Zone-2- und IECEx-konforme Motor- und Elektrogehäuse erhältlich. Integrierte Gasdetektion, automatische Belüftungsverriegelungen und explosionsgeschützte Messtechnik können in das Steuerungssystem integriert werden.
• Erweiterte Prozesssteuerung: Optional erhältlich sind eine Siemens S7-1200 oder eine Allen-Bradley CompactLogix SPS mit 10-Zoll-HMI-Touchscreen, Fernüberwachung via Modbus TCP/IP oder OPC-UA sowie nahtlose DCS/SCADA-Integration. Automatische Be- und Entladesteuerung, Überspannungsschutz und Notabschaltlogik gehören zur Standardausstattung.
• Optionen für Hochdruckpakete: Integrierte Hochdruckspeicher, Druckregelanlagen und Verteiler können als Teil eines kompletten Stickstoffeinspritzsystems geliefert werden. Alle Hochdruckkomponenten sind nach denselben Standards wie der Kompressor konstruiert und geprüft.
• OEM & Private Label: Für Gasanlagenvertreiber und Systemintegratoren, die den Ölfeld- und Industriemarkt bedienen, sind kundenspezifische Lackfarben, Marken-Namensschilder und lokalisierte Dokumentationspakete erhältlich.

Kundenspezifische Konfigurationen sind erhältlich bei Mindestbestellmenge: 1 StückDie technische Prüfung und Angebotserstellung dauern aufgrund der Komplexität von Anwendungen mit hohem Durchsatz in der Regel 7–10 Werktage. Die Standardlieferzeit beträgt 14–16 Wochen; Nachbestellungen werden innerhalb von 10–12 Wochen nach Auftragsbestätigung geliefert.

Fallstudie: Stickstoffinjektion zur verbesserten Ölgewinnung

Kunde: Ein unabhängiger Ölproduzent, der im Nahen Osten reife Ölfelder betreibt.

Herausforderung: Die Ölfelder des Kunden befanden sich in einer Abwärtsphase, da der Lagerstättendruck unter den Blasenpunkt sank, was zu Gasausbrüchen und einer reduzierten Ölförderung führte. Konventionelle Wasserflutung war aufgrund der Heterogenität der Lagerstätte ineffektiv. Der Kunde benötigte eine Hochdruck-Stickstoffinjektion, um den Lagerstättendruck aufrechtzuerhalten und die Verdrängungseffizienz zu verbessern. Die vorhandenen ölgeschmierten Kompressoren verunreinigten jedoch das Injektionsgas mit Kohlenwasserstoffen, wodurch die Benetzbarkeit der Lagerstätte verändert und die Verdrängungseffizienz verringert wurde.

Lösung: Wir lieferten einen LW-40/18 ölfreier Stickstoffkompressor Die Anlage ist auf einem speziell angefertigten Rahmen mit integriertem Hochdruck-Nachkühler, Feuchtigkeitsabscheider und einer Siemens S7-1200 SPS-Steuerung mit Fernüberwachung konfiguriert. Der Förderdruck von 1,80 MPa ermöglichte die Direkteinspritzung in Lagerstätten in einer Tiefe von 1200–1400 Metern. Ein 10 m³ fassender Hochdruck-Ausgleichsbehälter wurde nachgeschaltet, um Schwankungen der Einspritzrate auszugleichen. Der Rahmen ist für den Einsatz in Wüstenregionen ausgelegt und verfügt über Sandfiltration, Kühlung bei hohen Umgebungstemperaturen sowie Korrosionsschutz nach C5-M.

Quantifizierte Ergebnisse nach 36 Monaten:

• Reservoirdruck: Bei 85% des ursprünglichen Wertes beibehalten im Vergleich zu 62% mit alleiniger Wasserflutung
• Ölförderrate: Erhöht um 181 TP3T im Vergleich zum Ausgangswert vor der Stickstoffeinspritzung
• Stickstoffgehalt des Öls: <0,01 mg/m³, Beseitigung der Benetzbarkeitsänderung des Reservoirs
• Verfügbarkeit des Kompressors: 97.5% über 36 Monate, mit ausschließlich planmäßigen Wartungsstillständen
• Betriebskosten: 32% unteres im Vergleich zum vorherigen ölgeschmierten Kompressorsystem aufgrund des Wegfalls der ölbezogenen Wartungsarbeiten

„Die LW-40/18 war der Eckpfeiler unseres Stickstoff-EOR-Programms. Die ölfreie Konstruktion gibt uns die Gewissheit, dass wir die Leistung des Reservoirs nicht beeinträchtigen, und die Zuverlässigkeit hat unsere Erwartungen in einer rauen Wüstenumgebung übertroffen.“ — Leiter der Reservoirtechnik

Häufig gestellte Fragen & Auswahlhilfe

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