Compresseur d'azote ZW-3/50 | Surpresseur N2 sans huile de 3 m³/min pour procédés critiques à ultra-haute pression (5,00 MPa)

Compresseur d'azote ZW-3/50 – Surpresseur N2 sans huile à ultra-haute pression pour applications de procédés critiques à 5,00 MPa

Conçu pour fournir un débit de 3 m³/min à une pression de refoulement de 5,00 MPa, le ZW-3/50 est un compresseur d'azote à pistons sans huile, à deux étages et trois rangées, destiné à l'injection d'azote à ultra-haute pression, au remplissage en cascade des bouteilles de gaz et aux applications critiques des procédés pétrochimiques. Il garantit l'absence de contamination par l'huile, bénéficie d'une construction renforcée haute pression et est optimisé pour un fonctionnement continu exigeant sous pression extrême.

Présentation du produit

Le Compresseur d'azote ZW-3/50 occupe le segment ultra-haute pression de notre gamme de compresseurs à piston sans huile, conçu spécifiquement pour les applications où l'azote doit être fourni à des pressions bien supérieures aux limites de distribution industrielle conventionnelles. Avec une capacité nominale de 3 m³/min et un exceptionnel Pression de refoulement de 5,00 MPaCette unité répond aux exigences les plus strictes en matière de compression d'azote dans les applications industrielles et de recherche spécialisées.

Ce qui distingue le ZW-3/50 des alternatives conventionnelles, c'est son circuit de compression entièrement exempt d'huile Associé à une capacité de résistance aux très hautes pressions, ce système utilise des segments de piston et des bagues de guidage usinés avec précision à partir de matériaux composites PTFE autolubrifiants de pointe, spécialement formulés pour les applications à pression extrême. À 5,00 MPa, le risque de contamination par l'huile est considérablement accru par rapport aux applications à basse pression, rendant ainsi la conception sans huile non seulement avantageuse, mais absolument indispensable pour toute application où la pureté de l'azote est primordiale.

Le compresseur utilise un à deux étages, à trois rangées (二列三级) Cette configuration est essentielle pour gérer le rapport de pression extrême requis pour atteindre une pression de refoulement de 5,00 MPa dans des conditions d'entrée typiques. La conception à trois rangées offre un meilleur équilibre des forces et réduit les vibrations par rapport aux solutions à une seule rangée, tandis que l'agencement à deux étages garantit que les températures de refoulement restent dans les limites de fonctionnement sûres des joints en PTFE. Chaque étage est doté d'un système de refroidissement indépendant à haut rendement, et l'ensemble est monté sur un châssis renforcé conçu pour résister aux contraintes mécaniques d'un fonctionnement à très haute pression.

Spécifications techniques – ZW-3/50

* Toutes les spécifications sont données dans des conditions de référence standard (ISO 1217, annexe C). Les performances réelles peuvent varier en fonction de l'altitude du site, de la température ambiante et des conditions d'entrée.

Principales caractéristiques et avantages techniques

1. Système d'étanchéité en PTFE sans huile et ultra-haute pression

Le ZW-3/50 utilise un système propriétaire ensemble segment de piston et bande de guidage autolubrifiants Fabriqués à partir de composites PTFE ultra-performants spécialement conçus pour les applications à très haute pression, ces anneaux sont renforcés par des fibres de verre haute densité et des particules de bronze. Leur coefficient de frottement est ainsi inférieur à 0,05, sans lubrification externe aux hydrocarbures. À une pression de refoulement de 5,00 MPa, la pression partielle de vapeur d'huile serait catastrophique en présence de lubrifiant, rendant l'absence d'huile indispensable. La formulation PTFE est conçue pour un fonctionnement continu jusqu'à 185 °C, garantissant une étanchéité fiable même sous les contraintes thermiques extrêmes de la compression à très haute pression.

2. Conception à trois rangées pour un équilibre des forces supérieur

Le à deux étages, à trois rangées (二列三级) L'architecture du ZW-3/50 est mécaniquement sophistiquée, répartissant le travail de compression sur trois cylindres disposés selon une configuration à forces équilibrées. Cette conception à trois rangées offre annulation de force supérieure du premier et du second ordre Comparé aux compresseurs à une ou deux rangées, ce compresseur réduit considérablement la transmission des vibrations aux fondations. À 5,00 MPa, les forces maximales exercées par les gaz sur les pistons sont importantes, et la configuration à trois rangées assure un équilibre de ces forces verticalement et horizontalement. Cet avantage mécanique permet une installation sur des fondations plus légères que celles requises pour un compresseur équivalent à une seule rangée, et réduit les contraintes sur les structures environnantes et la tuyauterie.

3. Construction à cadre renforcé haute pression

Le cadre principal est moulé à partir de fonte grise GG30 (De qualité supérieure au GG25 standard) avec des parois nettement renforcées, des nervures supplémentaires et des passages d'eau de refroidissement intégrés. Le bloc-cylindres haute pression présente les caractéristiques suivantes : moulage à parois plus épaisses, traitement thermique de relaxation des contraintes et rodage de précision Afin de garantir la stabilité dimensionnelle sous les pressions extrêmes de fonctionnement de 5,00 MPa, tous les composants haute pression sont soumis à un contrôle par ultrasons (UT) 100% pour détecter tout défaut interne susceptible de compromettre l'intégrité du système. Le vilebrequin est forgé en acier allié 42CrMo4, trempé et revenu, puis équilibré dynamiquement selon la norme ISO 1940 G1.0, plus exigeante que la norme G2.5 utilisée pour les compresseurs basse pression.

4. Variateur standard 380 V avec moteur à couple élevé

Le ZW-3/50 est entraîné par un Moteur à induction triphasé de 55 kW, 380 V, 50 Hz Conçu pour un couple élevé et optimisé pour les charges de démarrage des compresseurs à très haute pression, ce moteur est conforme à la norme IEC 60034-1, classe d'efficacité IE3. Son facteur de service de 1,15 lui permet de supporter les pics de couple au démarrage et pendant la montée en pression. La configuration standard 380 V s'intègre directement aux tableaux de distribution industriels existants, rendant ainsi l'unité accessible aux installations dépourvues d'infrastructure moyenne tension. Pour les sites équipés de réseaux 6 kV ou 10 kV, un moteur avec transformateur abaisseur intégré est disponible en option.

Scénarios d'application

Remplissage en cascade de bouteilles d'azote à ultra-haute pression

Le ZW-3/50 est parfaitement adapté pour stations de remplissage de bouteilles de gaz Dans les applications où l'azote doit être comprimé à des pressions proches ou supérieures à 20 MPa pour les bouteilles industrielles standard, le compresseur ZW-3/50, bien que sa pression de refoulement de 5,00 MPa n'atteigne pas directement la pression de remplissage des bouteilles, agit comme un surpresseur intermédiaire très efficace. Ce surpresseur réduit considérablement le taux de compression requis par les compresseurs de remplissage haute pression situés en aval. En augmentant la pression de l'azote de 0,05–0,10 MPa à 5,00 MPa, le ZW-3/50 réduit d'environ 601 TP3T le travail requis par l'étape de remplissage finale, améliorant ainsi l'efficacité globale du système et prolongeant la durée de vie des coûteux équipements de remplissage haute pression. La conception sans huile est essentielle pour le remplissage des bouteilles, car toute contamination par l'huile serait piégée dans les bouteilles et transmise aux utilisateurs finaux.

Injection d'azote d'urgence critique pour les produits pétrochimiques

Dans les opérations pétrochimiques et de raffinage, le ZW-3/50 fournit de l'azote à ultra-haute pression pour Injection d'urgence dans les réacteurs à haute pression, préservation du lit catalytique et inertage rapide des cuves de traitementLa pression de refoulement de 5,00 MPa est suffisante pour injecter de l'azote dans des cuves de traitement fonctionnant à des pressions allant jusqu'à 4,0 MPa, en maintenant un flux positif de gaz inerte même en cas de conditions perturbatrices. Compresseur d'azote ultra-haute pression ZW-3/50 Elle est souvent installée comme unité de secours dédiée, prête à s'activer automatiquement lorsque les systèmes de sécurité des procédés détectent des conditions dangereuses. La certification sans huile garantit que l'azote de secours n'introduit pas de contaminants susceptibles d'empoisonner les catalyseurs ou de compromettre la qualité du produit lors des opérations de récupération.

Extraction et traitement par fluide supercritique

Les procédés d'extraction par fluide supercritique (SFE) utilisant de l'azote nécessitent des pressions de l'ordre de 3,0 à 7,0 MPa pour atteindre l'état supercritique. La pression de refoulement de 5,00 MPa du ZW-3/50 est parfaitement adaptée à cet usage. extraction à l'azote supercritique de produits pharmaceutiques, de produits naturels et de produits chimiques de spécialitéLa conception sans huile est absolument essentielle pour les applications SFE, car toute contamination par des hydrocarbures entraînerait une co-extraction avec les composés cibles, contaminant ainsi le produit final et risquant de créer des impuretés toxiques dans les extraits pharmaceutiques. Le débit de 3 m³/min est parfaitement adapté aux systèmes SFE pilotes et de petite production.

Essais et purge de pression des pipelines haute pression

Les gazoducs, les pipelines d'hydrogène et les canalisations de procédés à haute pression nécessitent test et purge sous pression d'azote Avant la mise en service et après la maintenance, la pression de refoulement de 5,00 MPa du ZW-3/50 est suffisante pour les essais hydrostatiques équivalents aux pressions de service des pipelines jusqu'à 3,5 MPa (conformément à la norme ASME B31.8, essais à 1,25 × MAOP) et pour les essais pneumatiques jusqu'à 4,0 MPa. L'azote est préféré à l'air comprimé pour les essais de pipelines car il élimine le risque d'explosion lié à l'oxygène en présence de résidus d'hydrocarbures. La conception sans huile garantit que l'azote utilisé pour les essais ne laisse aucune trace d'hydrocarbures dans le pipeline, ce qui pourrait affecter la qualité du produit final.

Matériaux et construction

Le ZW-3/50 est construit à partir de matériaux haut de gamme spécialement sélectionnés pour le service à l'azote à ultra-haute pression, la résistance thermique et une intégrité mécanique extrême :

Tous les composants soumis à la pression sont conçus et fabriqués en stricte conformité avec ASME BPVC Section VIII Division 1 ou aux normes chinoises GB 150. Chaque joint soudé est soumis à un contrôle radiographique (RT) 100% conformément à la section V, article 2 de l'ASME, et à un contrôle par ultrasons (UT) 100% conformément à la section V, article 4 de l'ASME. Chaque récipient sous pression fini est soumis à un essai de pression hydrostatique à 1,5 fois la pression maximale admissible (MAWP) pendant une durée minimale de 30 minutes. Les systèmes de tuyauterie haute pression sont fabriqués en acier inoxydable SS316 sans soudure avec des raccords à brides ANSI classe 900 afin de garantir une étanchéité parfaite à une pression de service de 5,00 MPa.

Instructions d'installation et d'entretien

Exigences en matière de fondations et de structure

Le ZW-3/50 a un poids à sec de 3,97 tonnes et un centre de gravité situé à environ 850 mm au-dessus de la plaque de base. Malgré sa conception à trois rangées équilibrées en force, les forces extrêmes exercées par les gaz (5,00 MPa) nécessitent un bloc d'inertie en béton armé de 6 à 8 tonnes L'appareil est monté sur des isolateurs de vibrations élastomères haute résistance (fréquence naturelle de 6 à 8 Hz). Les fondations doivent être dimensionnées pour supporter non seulement le poids statique, mais aussi les forces dynamiques générées par les pulsations de pression. Dégagement minimal requis : 1,2 m côté opposé à l'entraînement pour l'accès aux vannes, 1,0 m côté entraînement pour la maintenance du moteur et 1,8 m en hauteur pour l'accès au pont roulant. La tuyauterie de refoulement haute pression doit être supportée indépendamment par des suspensions à ressorts ou des ancrages rigides afin d'éviter la transmission des vibrations et les ruptures par fatigue.

Conception du système d'eau de refroidissement

La demande en eau de refroidissement est d'environ 14 m³/h La température d'entrée ne doit pas dépasser 32 °C. Le circuit de distribution d'eau alimente en parallèle les chemises de cylindre et le refroidisseur intermédiaire, ce dernier étant prioritaire en raison de la chaleur extrême générée par la compression à 5,00 MPa. Spécifications de qualité de l'eau : pH 6,5–8,5, matières solides dissoutes totales < 500 mg/L, teneur en chlorures < 50 mg/L (pour prévenir la corrosion des tubes en acier inoxydable 316), matières en suspension < 20 mg/L et dureté totale < 250 mg/L exprimée en CaCO₃. L'utilisation d'une tour de refroidissement en circuit fermé avec filtration latérale et traitement chimique est fortement recommandée pour toutes les installations afin de prévenir la formation de tartre et la corrosion dans les refroidisseurs haute performance.

Programme d'entretien préventif

La conception sans huile du ZW-3/50 simplifie considérablement la maintenance par rapport aux alternatives lubrifiées. Aucun changement d'huile, aucune analyse d'huile, aucun remplacement de filtre ni de cartouche de séparateur ne sont nécessaires. Cependant, les conditions de pression extrêmes impliquent que… segments de piston et bagues de guidage en PTFE Ces systèmes subissent une usure plus importante qu'en service basse pression, avec des intervalles de remplacement typiques de 2 500 à 4 000 heures. Les plaques de soupape haute pression nécessitent une surveillance particulièrement étroite en raison des contraintes mécaniques et thermiques accrues à 5,00 MPa. Malgré ces contraintes, la charge de maintenance globale reste nettement inférieure à celle des systèmes lubrifiés à l'huile de capacité de pression équivalente.

Certifications de conformité et de sécurité

Le compresseur d'azote ZW-3/50 est conçu, fabriqué et testé pour respecter ou dépasser les normes internationales et les cadres réglementaires suivants :

Analyse des performances et de l'efficacité

Le ZW-3/50 atteint un consommation électrique spécifique d'environ 18,33 kW par m³/min La puissance spécifique de l'azote délivré à une pression de refoulement de 5,00 MPa reflète le travail thermodynamique important requis pour la compression à très haute pression. Dans le segment des compresseurs sans huile à très haute pression (pression de refoulement > 4,00 MPa), ce rendement est compétitif et nettement supérieur à celui des compresseurs à membrane, principale alternative pour les applications sans huile à ces pressions. À titre de comparaison, les compresseurs alternatifs lubrifiés à l'huile, utilisés dans des applications similaires à très haute pression, consomment généralement de 20 à 25 kW/m³/min, tandis que les compresseurs à membrane peuvent dépasser 30 kW/m³/min.

Sur un cycle de fonctionnement annuel de 8 000 heures, le gain d'efficacité du ZW-3/50 par rapport aux alternatives moins efficaces se traduit par environ Économies d'énergie annuelles de 80 000 à 160 000 kWhÀ $0,08/kWh, cela représente une réduction des coûts directs d'électricité de $6 400 à $12 800 par an. Cependant, le principal facteur économique motivant le choix d'une solution ZW-3/50 est généralement… élimination des consommables liés au pétrole et évitement des équipements de dégraissage en aval Cela serait obligatoire avec les alternatives lubrifiées. À 5,00 MPa, la concentration de contaminants pétroliers serait environ 15 à 20 fois supérieure à celle mesurée à 0,30 MPa, rendant l'élimination du pétrole en aval excessivement coûteuse et techniquement complexe.

Le coût total de possession pour la compression d'azote à ultra-haute pression Le coût de la maintenance et la fiabilité des équipements sont prépondérants, au détriment des économies d'énergie marginales. La conception sans huile du ZW-3/50 élimine les problèmes de maintenance chroniques liés aux compresseurs haute pression lubrifiés à l'huile, tels que la dégradation de l'huile à haute température, les transferts d'huile vers les équipements en aval et le colmatage fréquent des filtres à huile sous haute pression différentielle.

Capacités de personnalisation et de fabrication d'équipement d'origine (OEM)

Nous proposons des options de personnalisation complètes pour adapter le ZW-3/50 aux conditions spécifiques du site, aux exigences de sécurité et aux besoins d'intégration :

• Ensembles clés en main montés sur patins : Compresseur, moteur, refroidisseurs haute pression, instrumentation, systèmes de sécurité et panneau de commande préassemblés sur un châssis en acier renforcé avec anneaux de levage intégrés et gabarits de boulons d'ancrage. Toute la tuyauterie haute pression est préfabriquée et testée sous pression en usine.
• Configurations des zones dangereuses : Coffrets moteurs et électriques conformes aux normes ATEX Zone 2 et IECEx pour installations pétrochimiques. Détection de gaz intégrée, verrouillages de ventilation automatiques et instrumentation antidéflagrante.
• Systèmes de sécurité avancés : Soupapes de décharge doubles, disques de rupture, vannes d'isolement d'urgence automatiques et systèmes instrumentés de sécurité (SIS) certifiés SIL pour les applications de procédés critiques. Alarmes haute pression et interverrouillages d'arrêt avec capteurs redondants.
• Automates programmables et surveillance à distance : Automate programmable Siemens S7-1200 ou S7-1500 avec écran tactile IHM de 10 pouces, connectivité Ethernet et alarmes par SMS/e-mail. Compatible Modbus TCP/IP et OPC-UA pour l'intégration SCADA. Séquençage automatique du chargement/déchargement et de l'arrêt d'urgence.
• Protection de l'environnement : Revêtements de qualité marine C5-M pour les installations côtières ; composants électriques tropicalisés pour une température ambiante de 55 °C ; enceintes acoustiques classées IP54 réduisant le bruit de 85 dB(A) à 72 dB(A) à 1 mètre.
• OEM et marques privées : Couleurs de peinture personnalisées, plaques signalétiques de marque et documentation localisée pour les distributeurs d'équipements à gaz et les intégrateurs de systèmes.

Des configurations personnalisées sont disponibles auprès de Quantité minimale de commande : 1 unitéL'étude technique et l'élaboration de la proposition nécessitent généralement 7 à 10 jours ouvrables en raison de la complexité de la conception à ultra-haute pression. Le délai de livraison standard est de 14 à 16 semaines ; une livraison express en 12 semaines est possible pour les commandes éligibles.

Étude de cas : Remplacement du CO₂ supercritique par de l'azote dans l'extraction pharmaceutique

Client: Une entreprise d'extraction de produits pharmaceutiques naturels en Corée du Sud

Défi: Le client utilisait l'extraction au CO₂ supercritique pour obtenir des extraits végétaux de qualité pharmaceutique, mais subissait des pressions réglementaires l'obligeant à éliminer le CO₂ en raison de son classement comme gaz à effet de serre et des risques de présence de CO₂ résiduel dans le produit final. Il devait donc passer à l'extraction à l'azote supercritique, qui requiert des pressions de 3,5 à 5,0 MPa. Son compresseur de CO₂ existant, lubrifié à l'huile, était incompatible avec l'utilisation de l'azote en raison des risques de contamination par l'huile. De plus, le procédé d'extraction exigeait une pureté absolue, les extraits étant destinés à la fabrication de médicaments injectables.

Solution: Nous avons fourni un Compresseur d'azote sans huile ZW-3/50 L'unité est montée sur un châssis sur mesure intégrant un refroidisseur intermédiaire haute pression, un refroidisseur final, un automate programmable Siemens S7-1200 avec dispositifs de sécurité et un système d'isolement d'urgence automatique. La pression de refoulement de 5,00 MPa fournit l'azote supercritique nécessaire à l'extraction, tandis que sa conception sans huile garantit la conformité aux normes de pureté pharmaceutique (grade USP-NF). Un réservoir tampon haute pression de 2 m³ est installé en aval pour stabiliser la pression durant le cycle d'extraction.

Résultats quantifiés après 18 mois :

• Pureté du produit : Les extraits répondent aux normes de qualité injectable USP-NF sans aucune contamination au pétrole ou au CO₂
• Conformité réglementaire : Conformité totale conformément aux exigences du ministère coréen de la Sécurité alimentaire et pharmaceutique (MFDS)
• Émissions de CO₂ : Éliminé complètement du processus d'extraction, amélioration des indicateurs de durabilité des entreprises
• Rendement d'extraction : Amélioré par 8% par rapport à l'extraction au CO₂ pour certains composés végétaux
• Contrats clients : Trois nouveaux clients pharmaceutiques gagné grâce à sa capacité d'extraction sans CO₂

« Le ZW-3/50 nous a permis de passer de l'extraction au CO₂ à l'extraction à l'azote supercritique sans compromettre la qualité du produit. Nos clients du secteur pharmaceutique demandent désormais spécifiquement nos produits extraits à l'azote car ils savent qu'il n'y a aucun risque de résidus de CO₂ ou de contamination par l'huile. Ce compresseur nous a ouvert un tout nouveau segment de marché. » — Directeur R&D, Société d'extraction pharmaceutique

FAQ et guide de sélection

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