LW-9.5/30 Stickstoffkompressor – Ölfreier N2-Booster für Hochdruckprozessanwendungen bis 3,00 MPa

Der LW-9.5/30 ist ein zweistufiger, dreireihiger ölfreier Kolben-Stickstoffkompressor, der für die Stickstoffeinspritzung unter hohem Druck, den Einsatz als Booster in der Gasverflüssigung und anspruchsvolle petrochemische Prozesse entwickelt wurde. Er liefert 9,5 m³/min bei einem Förderdruck von 3,00 MPa. Ölfreies Arbeiten, Dauerbetrieb und hohe Zuverlässigkeit im 24/7-Industriebetrieb unter hohem Druck sind garantiert.

Produktübersicht

Der LW-9.5/30 Stickstoffkompressor nimmt eine Schlüsselposition in unserem Sortiment an ölfreien Kolbenkompressoren ein und wurde speziell für Anwendungen entwickelt, die sowohl eine hohe Förderleistung als auch einen hohen Förderdruck erfordern. Mit einer Nennleistung von 9,5 m³/min und ein außergewöhnlicher 3,00 MPa EntladedruckDiese Anlage erfüllt die anspruchsvollsten Anforderungen an die Stickstoff-Hochdruckbeaufschlagung in der industriellen Gasverarbeitung, der chemischen Synthese und der petrochemischen Industrie.

Was die LW-9.5/30 von herkömmlichen Alternativen unterscheidet, ist ihre vollständig ölfreier KompressionswegDie Kolbenringe und Führungsringe werden präzisionsgefertigt aus hochentwickelten, selbstschmierenden PTFE-Verbundwerkstoffen, die ohne Kohlenwasserstoffschmierstoffe auskommen. Diese inhärente Ölfreiheit gewährleistet, dass der Stickstoffproduktstrom vollständig rein bleibt. ISO 8573-1 Klasse 0 Zertifizierung Bei einem Auslassdruck von 3,00 MPa ist das Risiko der Öldampfmitführung im Vergleich zu Niederdruckanwendungen deutlich erhöht, weshalb die ölfreie Konstruktion nicht nur vorteilhaft, sondern für die Prozessintegrität absolut unerlässlich ist.

Die Kompressorarchitektur verwendet eine zweistufig, dreireihig (二列三级) Die Konfiguration verteilt das hohe Druckverhältnis optimal auf mehrere Verdichtungsstufen. Dieser mehrstufige Ansatz ist thermodynamisch unerlässlich, um die mit einem Auslassdruck von 3,00 MPa verbundenen Wärmelasten zu bewältigen und gleichzeitig die Integrität der PTFE-Dichtungselemente zu gewährleisten. Jede Stufe verfügt über einen unabhängigen Zwischenkühler, der sicherstellt, dass die Gastemperaturen auch bei dauerhaftem Betrieb unter Volllast im sicheren Betriebsbereich bleiben. Der robuste Gusseisenrahmen und die dynamisch ausgewuchtete Kurbelwelle aus geschmiedetem Stahl sind für eine Mindestlebensdauer von … ausgelegt. 120.000 Stunden gemäß den Standardwartungsprotokollen.

Technische Daten – LW-9.5/30

* 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. Mehrstufige Verdichtung für extreme Druckverhältnisse

Der zweistufige, dreireihige (二列三级) Architektur Die thermodynamische Auslegung des LW-9.5/30 ist entscheidend, um den Zieldruck von 3,00 MPa bei typischen Eingangsdrücken von 0,05–0,10 MPa zu erreichen. Das Gesamtdruckverhältnis von ca. 30:1 bis 60:1 verteilt sich auf drei Verdichtungsreihen mit zwei Zwischenkühlpunkten. Dieser mehrstufige Ansatz begrenzt die Austrittstemperatur jeder Stufe auf unter 160 °C, verhindert die thermische Zersetzung der PTFE-Dichtungselemente und verlängert die Lebensdauer der Ventilplatte um ca. 50% im Vergleich zu zweistufigen Konstruktionen mit gleichem Gesamtdruckverhältnis. Die dreireihige Konfiguration bietet zudem eine optimale Kraftverteilung und reduziert die Schwingungsübertragung auf das Fundament.

2. Hochdruck-Ölfreie PTFE-Verbunddichtung

Die LW-9.5/30 verwendet eine proprietäre Technologie selbstschmierende Kolbenring- und Führungsbandbaugruppe Hergestellt aus hochdichten PTFE-Verbundwerkstoffen, die speziell für Hochdruckanwendungen entwickelt wurden. Diese Ringe sind mit Glasfasern und Bronzepartikeln verstärkt, um ohne externe Kohlenwasserstoffschmierung einen Reibungskoeffizienten unter 0,06 zu erreichen. Bei einem Auslassdruck von 3,00 MPa wäre der Partialdruck von Öldampf etwa 10-mal höher als bei 0,30 MPa, wodurch die Entfernung von Ölverunreinigungen stromabwärts exponentiell erschwert würde. Die ölfreie Konstruktion des LW-9.5/30 beseitigt diese Herausforderung vollständig und bietet ISO 8573-1 Klasse 0 Zertifizierung ohne nachgeschaltete Filtrationseinrichtungen. Die PTFE-Formulierung ist für den Dauerbetrieb bei Temperaturen bis zu 185 °C ausgelegt und gewährleistet eine zuverlässige Dichtungsintegrität unter der thermischen Belastung der Ultrahochdruckkompression.

3. Verstärkte Rahmenkonstruktion für hohe Druckbelastungen

Der Hauptrahmen ist gegossen aus GG25 Grauguss (entspricht ASTM A48 Klasse 30B) mit deutlich verstärkten Wandabschnitten und integrierten Kühlwasserkanälen. Der Hochdruckzylinder verfügt über verdickte Wandgussteile, zusätzliche äußere Rippen und Entlastungsnuten, um den mechanischen Belastungen bei Spitzendrücken von 3,00 MPa standzuhalten. dreireihige Konfiguration Im Vergleich zu zweireihigen Konstruktionen bietet sie eine überlegene Verteilung der Massenkräfte. Die zusätzliche Reihe trägt zu einer gleichmäßigeren Drehmomentabgabe und reduzierten Drehschwingungen der Kurbelwelle bei. Diese mechanische Optimierung ist besonders vorteilhaft für Hochdruckkompressoren, bei denen die maximalen Gaskräfte auf die Kolben deutlich höher sind.

4. Standardmäßiger 380-V-Industriemotorantrieb

Der LW-9.5/30 wird angetrieben von einem 110 kW, 380 V, 50 Hz Drehstrom-Induktionsmotor Das Gerät entspricht der Effizienzklasse IE3 gemäß IEC 60034-1. Die standardmäßige Niederspannungskonfiguration lässt sich direkt in bestehende 380-V-Industrieverteiler integrieren, ohne dass Mittelspannungsschaltanlagen oder Abwärtstransformatoren erforderlich sind. Diese elektrische Einfachheit reduziert sowohl die Investitionskosten als auch den Inbetriebnahmeaufwand und macht das Gerät für eine Vielzahl von Industrieanlagen geeignet. Für Standorte mit 6-kV- oder 10-kV-Sammelschienensystemen kann optional ein Motor mit integriertem Abwärtstransformator auf einem gemeinsamen Rahmen geliefert werden.

Anwendungsszenarien

Hochdruck-Stickstoffeinspritzung für die chemische Synthese

In chemischen Prozessanlagen liefert die LW-9.5/30 Stickstoff unter hohem Druck für Ammoniaksynthese-Kreislaufreinigung, Harnstoffreaktor-Inertisierung und Methanolsynthese-KatalysatorerhaltungDer Auslassdruck von 3,00 MPa ist ausreichend, um Stickstoff direkt in Hochdruck-Chemiereaktoren einzuleiten, die bei 2,0–2,5 MPa arbeiten, und dabei während aller Betriebsphasen eine positive Schutzgasatmosphäre aufrechtzuerhalten. Die ölfreie Konstruktion ist für Anwendungen in der chemischen Synthese absolut entscheidend, da jegliche Kohlenwasserstoffverunreinigung Edelmetallkatalysatoren vergiften, die Produktqualität mindern und potenziell gefährliche Bedingungen in exothermen Reaktionen hervorrufen würde.

Gasverflüssigungs- und Kryospeicherverstärker

In Stickstoffverflüssigungsanlagen und kryogenen Lagereinrichtungen, LW-9.5/30 Stickstoffbooster Das System komprimiert Stickstoff aus dem Verflüssiger, Verdampfer oder Lagertank auf den für die Verteilung, Weiterverarbeitung oder den Transfer in Hochdruckspeicher erforderlichen Druck. Der Auslassdruck von 3,00 MPa ist ausreichend, um Stickstoff in kryogene Flüssigspeichersysteme einzuspeisen, ihn durch Hochdruck-Wärmetauscher zu leiten und Prozessanlagen mit erhöhtem Druck zu versorgen. Die ölfreie Konstruktion verhindert die Kontamination kryogener Anlagen und gewährleistet, dass das verflüssigte Stickstoffprodukt die strengen Reinheitsanforderungen für Anwendungen in der Lebensmittel-, Medizin- und Elektronikindustrie erfüllt.

Inertisierung und Prüfung von petrochemischen Hochdruckbehältern

In petrochemischen und Raffinerieanlagen liefert die LW-9.5/30 Stickstoff unter hohem Druck für Katalysatorerhaltung im Reaktor, Noteinspritzung von Stickstoff in Hochdruckbehälter, hydrostatische Prüfung von Prozessleitungen und RohrleitungsdruckprüfungDer Auslassdruck von 3,00 MPa ist ausreichend, um Stickstoff in Prozessbehälter einzuleiten, die mit Drücken bis zu 2,5 MPa betrieben werden, und gewährleistet so eine positive Inertgasatmosphäre während Anfahr-, Abfahr- und Störungssituationen. Die Ölfreiheitszertifizierung ist obligatorisch für petrochemische Anwendungen, bei denen Stickstoff mit Katalysatorbetten in Kontakt kommt oder in Prozessströme gelangt, die vollständig kohlenwasserstofffrei bleiben müssen.

Extraktion und Verarbeitung überkritischer Fluide

In der Lebensmittelverarbeitung, der pharmazeutischen Herstellung und der Spezialchemikalienproduktion wird überkritischer Stickstoff verwendet für Extraktion von Wirkstoffen, Partikelbildung und Präzisionsreinigung empfindlicher KomponentenDer kritische Punkt von Stickstoff liegt bei 3,39 MPa und -147 °C. Das bedeutet, dass der Auslassdruck von 3,00 MPa der LW-9.5/30 in Kombination mit moderater Kühlung den Stickstoff sehr nahe an den überkritischen Zustand bringt. Dieser nahezu überkritische Stickstoff wird zur Koffeinextraktion aus Kaffee, zur Entkoffeinierung von Tee, zur Gewinnung ätherischer Öle und zur Reinigung optischer Präzisionsbauteile verwendet. Die ölfreie Konstruktion ist bei diesen Anwendungen unerlässlich, da jegliche Kohlenwasserstoffverunreinigungen zusammen mit den Zielverbindungen extrahiert würden und somit die Produktreinheit und -sicherheit gefährden würden.

Material & Konstruktion

Die LW-9.5/30 ist aus hochwertigen Materialien gefertigt, die aufgrund ihrer Eignung für ultrahohe Stickstoffdrücke, ihrer Wärmebeständigkeit und ihrer langen Lebensdauer 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, und 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-Rohrleitungssysteme werden aus nahtlosem Edelstahl SS316 mit Flanschverbindungen nach ANSI Klasse 900 gefertigt, um Dichtheit bei einem Betriebsdruck von 3,00 MPa zu gewährleisten.

Installations- und Wartungsrichtlinien

Fundament- und Strukturanforderungen

Die LW-9.5/30 hat ein Trockengewicht von 3,70 Tonnen und einen Schwerpunkt ca. 850 mm über der Grundplatte. Dank der dreireihigen Bauweise werden die Unwuchtkräfte gut verteilt, was die Installation auf einem Stahlbeton-Trägheitsblock von 6–8 TonnenDer Block sollte auf elastischen Schwingungsdämpfern (Eigenfrequenz 7–10 Hz) montiert werden. Mindestfreiraumanforderungen: 1,2 m auf der Nichtantriebsseite für den Ventilzugang, 1,0 m auf der Antriebsseite für die Motorwartung und 1,8 m über Kopf für den Kranzugang. Besonderes Augenmerk ist auf die Hochdruck-Druckleitung zu legen, die ordnungsgemäß abgestützt, verankert und spannungsarm geglüht werden muss, um vibrationsbedingte Materialermüdung bei 3,00 MPa zu vermeiden.

Auslegung des Kühlwassersystems

Der Kühlwasserbedarf beträgt ungefähr 22 m³/h Die Einlasstemperatur darf 32 °C nicht überschreiten. Der Wasserkreislauf versorgt die Zylindermäntel und zwei Zwischenkühler parallel. Aufgrund des extremen Druckverhältnisses sind die Zwischenkühler für das Wärmemanagement absolut entscheidend und müssen jederzeit vorrangig mit Kühlwasser versorgt werden. Wasserqualitätsanforderungen: pH-Wert 6,5–8,5, Gesamtgehalt an gelösten Feststoffen < 500 mg/l, Chloridgehalt < 50 mg/l (um Korrosion an SS316-Rohren zu verhindern), Schwebstoffe < 30 mg/l und Gesamthärte < 300 mg/l als CaCO₃. Für Standorte mit grenzwertiger Wasserqualität wird ein geschlossener Kühlturm mit Nebenstromfiltration und chemischer Aufbereitung dringend empfohlen.

Wartungsplan

Die ölfreie Konstruktion des LW-9.5/30 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 bis 5.000 Stunden unter sauberen Stickstoffbedingungen bei hohem Druck. Die Hochdruckventilplatten der dritten Stufe müssen aufgrund der extremen mechanischen Belastung bei 3,00 MPa möglicherweise häufiger überprüft werden, der Gesamtwartungsaufwand ist jedoch deutlich geringer als bei ölgeschmierten Systemen.

Konformitäts- und Sicherheitszertifizierungen

Der Stickstoffkompressor LW-9.5/30 wurde so konstruiert, gefertigt und geprüft, dass er die folgenden internationalen Normen und regulatorischen Rahmenbedingungen erfüllt oder übertrifft:

Leistungs- und Effizienzanalyse

Die LW-9.5/30 erreicht eine spezifischer Stromverbrauch von ca. 11,58 kW pro m³/min Stickstoff wird bei einem Förderdruck von 3,00 MPa zugeführt. Diese spezifische Leistung spiegelt die thermodynamische Realität der Ultrahochdruckkompression wider, bei der der Arbeitsaufwand mit dem Druckverhältnis deutlich ansteigt. Im Segment der ölfreien Hochdruck-Kolbenkompressoren (Förderdruck > 2,50 MPa) ist dieser Wirkungsgrad wettbewerbsfähig und oft höher als der von Membrankompressoren, die die wichtigste Alternative für ölfreie Ultrahochdruckanwendungen darstellen. Zum Vergleich: Ölgeschmierte Hubkolbenkompressoren verbrauchen in ähnlichen Anwendungen typischerweise 12,0–14,0 kW/m³/min, während Membrankompressoren über 18 kW/m³/min erreichen können.

Bei einem üblichen jährlichen Betriebsumfang von 8.000 Stunden ergibt sich durch den Effizienzvorteil des LW-9.5/30 gegenüber weniger effizienten Alternativen ein Wert von ca. jährliche Energieeinsparung von 38.000–95.000 kWhBei $0,08/kWh entspricht dies einer direkten Stromkostenreduktion von $3.040–$7.600 pro Jahr. Die primäre wirtschaftliche Rechtfertigung für die LW-9.5/30 liegt jedoch typischerweise in der Eliminierung von ölbezogenen Verbrauchsmaterialien und Vermeidung nachgelagerter Ölentfernungsanlagen Dies wäre bei geschmierten Alternativen zwingend erforderlich. Bei 3,00 MPa ist der Partialdruck des Öldampfes etwa 10-mal höher als bei 0,30 MPa, was die nachgelagerte Ölentfernung exponentiell erschwert und verteuert. Gesamtbetriebskosten für die Ultrahochdruck-Stickstoffkompression wird um schätzungsweise 30–45% über eine 10-jährige Betriebsdauer reduziert, wenn der ölfreie Betrieb mit geschmierten Systemen mit vollständiger nachgelagerter Reinigung verglichen wird.

Die mehrstufige Konstruktion trägt zur Effizienzsteigerung bei, indem sie die mittlere effektive Temperatur senkt und den volumetrischen Wirkungsgrad verbessert. Die beiden Zwischenkühlpunkte führen etwa 35% der Kompressionswärme ab, wodurch der Arbeitsaufwand in den nachfolgenden Stufen reduziert und der isotherme Gesamtwirkungsgrad des Kompressionsprozesses erhöht wird.

Anpassungs- und OEM-Fähigkeiten

Wir bieten umfassende Anpassungsmöglichkeiten, um die LW-9.5/30 an spezifische Standortbedingungen, Integrationsanforderungen und Endbenutzerspezifikationen anzupassen:

• Auf Kufen montierte, schlüsselfertige Pakete: Vormontierter Kompressor, Motor, zwei Zwischenkühler, Nachkühler, Hochdruck-Auslassleitungen, Instrumentierung und Schaltschrank auf einem Stahlrahmen. Alle Hochdruckverbindungen werden vor dem Versand werkseitig mit dem 1,5-fachen des maximal zulässigen Betriebsdrucks (MAWP) geprüft. Die Installation vor Ort beschränkt sich auf die Anschlüsse für Strom und Kühlwasser.
• Konfigurationen von Gefahrenbereichen: ATEX-Zone-2- und IECEx-konforme Motor- und Elektrogehäuse für petrochemische Anlagen. Integrierte Gasdetektion, automatische Belüftungsverriegelungen und Notabsperrventile sind in das Steuerungssystem integriert.
• Erweiterte Prozesssteuerung: Optionale Siemens S7-1200 oder Allen-Bradley CompactLogix SPS mit 10-Zoll-HMI-Touchscreen, Fernüberwachung über Modbus TCP/IP oder OPC-UA und nahtloser DCS/SCADA-Integration. Hochdrucksicherheitsverriegelungen inklusive automatischer Entlastung bei Überdruck, Notentriegelungsventilen und stufenweiser Druckentlastung.
• Umweltschutz: C5-M-Marinebeschichtungen für Küsteninstallationen; tropentaugliche elektrische Komponenten für 55°C Umgebungstemperatur; IP54-zertifizierte Schallschutzgehäuse, die den Geräuschpegel in 1 Meter Entfernung von 85 dB(A) auf 72 dB(A) reduzieren.
• OEM & Private Label: Individuelle Lackfarben, Marken-Namensschilder und lokalisierte Dokumentation für Gasgerätehändler und Systemintegratoren.

Kundenspezifische Konfigurationen sind erhältlich bei Mindestbestellmenge: 1 StückTechnische Angebote werden üblicherweise innerhalb von 5–7 Werktagen erstellt. Die Standardlieferzeit beträgt 12–14 Wochen; für qualifizierte Bestellungen ist eine Expresslieferung innerhalb von 10 Wochen möglich.

Fallstudie: Modernisierung des Hochdruck-Stickstoffsystems in einer Chemieanlage

Kunde: Ein Düngemittelhersteller in Indonesien betreibt Anlagen zur Ammoniak- und Harnstoffsynthese.

Herausforderung: Die bestehende Hochdruck-Stickstoffversorgung der Anlage bestand aus einem ölgeschmierten Kompressor (20 Jahre in Betrieb), der den Ammoniaksynthesekreislauf und die Inertisierungssysteme des Harnstoffreaktors speiste. Die Ölverunreinigung im Stickstoffstrom hatte 2,8 mg/m³ erreicht und führte zu einer fortschreitenden Vergiftung des eisenbasierten Ammoniaksynthesekatalysators. Die Katalysatoraktivität sank innerhalb von 18 Monaten um 151 TP3T, was die Anlagenleistung reduzierte und den Energieverbrauch erhöhte. Die Kosten für den Katalysatoraustausch wurden auf 1 TP4T450.000 geschätzt, und der Anlage drohte ein Produktionsstillstand.

Lösung: Wir lieferten einen LW-9.5/30 ölfreier Stickstoffkompressor Als primärer Hochdruckverstärker war er auf einem kundenspezifischen Rahmen mit integrierten Doppelzwischenkühlern, Nachkühler und einer Siemens S7-1200 SPS-Steuerung mit SCADA-Integration konfiguriert. Der Auslassdruck von 3,00 MPa erfüllte alle Anforderungen an die Hochdruckinertisierung, während die ölfreie Konstruktion eine Katalysatorvergiftung verhinderte. Ein 2 m³ großer Ausgleichsbehälter wurde vorgeschaltet, um Bedarfsschwankungen des chargenweise betriebenen Harnstoffreaktor-Inertisierungssystems abzufedern.

Quantifizierte Ergebnisse nach 24 Monaten:

• Stickstoffgehalt des Öls: Reduzierung von 2,8 mg/m³ auf <0,01 mg/m³, Erreichen der ISO 8573-1 Klasse 0
• Aktivität des Ammoniaksynthesekatalysators: Stabilisiert, ohne dass ein weiterer Rückgang beobachtet wurde
• Vermeidungskosten für den Katalysatorwechsel: $450,000 (auf unbestimmte Zeit verschoben)
• Verbesserung der Anlagenleistung: Auf die ursprüngliche Kapazität wiederhergestellt, was zu einer Umsatzsteigerung von $2,1 Mio./Jahr führt.
• Energieverbrauch: Verbessert durch 5.2% im Vergleich zum ersetzten Gerät, Einsparung von $12.800/Jahr
• Ungeplante Ausfallzeiten: Null Ereignisse in 24 Monaten ununterbrochenem Betrieb

„Der LW-9.5/30 hat unsere Ammoniakanlage vor einem katastrophalen Katalysatorwechsel und der damit verbundenen Stilllegung bewahrt. Dank der ölfreien Konstruktion ist die Katalysatoraktivität wiederhergestellt und die Verunreinigung, die unsere Produktion beeinträchtigte, beseitigt. Allein durch die eingesparten Katalysatorkosten hat sich dieser Kompressor in den ersten sechs Monaten amortisiert.“ — Chefingenieur, Düngemittelwerk

Häufig gestellte Fragen & Auswahlhilfe

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