Compresseur d'azote DW-36/30 – Surpresseur N2 haute capacité à quatre étages sans huile pour procédés industriels à 3,00 MPa

Conçu pour fournir un débit de 36 m³/min à une pression de refoulement de 3,00 MPa, le DW-36/30 est un compresseur d'azote à pistons sans huile, à deux étages et quatre rangées, destiné à l'injection d'azote à ultra-haute pression, à la liquéfaction des gaz, à la synthèse chimique et aux applications pétrochimiques exigeantes. Il garantit une absence totale de contamination par l'huile, un fonctionnement continu et une fiabilité industrielle 24 h/24 et 7 j/7 sous pression extrême.

Présentation du produit

Le Compresseur d'azote DW-36/30 représente le summum de notre ingénierie des compresseurs à piston sans huile, conçu spécifiquement pour les applications où une capacité de débit importante et une pression de refoulement extrême sont des exigences incontournables. Avec une capacité nominale de 36 m³/min et un exceptionnel Pression de refoulement de 3,00 MPaCette unité occupe le segment ultra-haute pression de notre gamme de compresseurs d'azote industriels, répondant aux exigences des applications de traitement les plus pointues dans les industries chimiques, pétrochimiques et de traitement du gaz.

Ce qui distingue le DW-36/30 de toutes les alternatives conventionnelles, c'est son circuit de compression entièrement exempt d'huile combiné avec un architecture de compression à quatre étapesLes segments de piston et les bagues de guidage sont fabriqués à partir de matériaux composites PTFE autolubrifiants de pointe, fonctionnant sans lubrifiant hydrocarboné. Ceci garantit que le flux d'azote reste totalement exempt de contamination par l'huile, même aux pressions extrêmes où le risque de contamination est maximal. Cette caractéristique intrinsèque d'absence d'huile permet d'obtenir Certification ISO 8573-1 Classe 0 nativement, éliminant le besoin d'une filtration en aval pour l'élimination de l'huile qui serait techniquement difficile et économiquement prohibitive à 3,00 MPa.

L'architecture du compresseur utilise un à deux étages, à quatre rangées (二列四级) La configuration est thermodynamiquement essentielle pour atteindre une pression de refoulement de 3,00 MPa dans des conditions d'entrée typiques. Le taux de compression global, d'environ 30:1 à 60:1, est réparti sur quatre cylindres de compression, chaque étage fonctionnant à un taux de compression maîtrisable. Trois refroidisseurs intermédiaires évacuent la chaleur importante de compression, garantissant ainsi que la température des gaz reste dans les limites de fonctionnement sûres et préservant l'intégrité des joints en PTFE. Le bâti massif en fonte et le vilebrequin en acier forgé à équilibrage dynamique sont conçus pour une durée de vie minimale de 120 000 heures conformément aux protocoles de maintenance standard.

Spécifications techniques – DW-36/30

* 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. Compression en quatre étapes pour des rapports de pression extrêmes

Le DW-36/30 utilise un architecture de compression à quatre étapes Ceci est thermodynamiquement essentiel pour atteindre une pression de refoulement de 3,00 MPa à partir de pressions d'entrée typiques de 0,05 à 0,10 MPa. Le rapport de pression global, d'environ 30:1 à 60:1, est réparti sur quatre cylindres de compression, chaque étage fonctionnant à un rapport de pression d'environ 2,5:1 à 3,5:1. Cette approche par étages est cruciale car elle limite la température de refoulement de chaque étage à moins de 150 °C, évitant ainsi la dégradation thermique des joints en PTFE et garantissant un fonctionnement fiable à long terme. Trois refroidisseurs intermédiaires à calandre et tubes haute performance, placés entre les étages, évacuent la chaleur importante de compression, maintenant ainsi une efficacité thermodynamique optimale tout au long du circuit de compression. Sans compression à quatre étages, la température de refoulement dépasserait 250 °C, bien au-delà de la limite de fonctionnement sûre de tout matériau d'étanchéité sans huile.

2. Technologie d'étanchéité PTFE sans huile à ultra-haute pression

Le DW-36/30 utilise un système propriétaire ensemble segment de piston et bande de guidage autolubrifiants Fabriqués à partir de composites PTFE ultra-performants spécialement formulés pour les applications à pression extrême, ces anneaux sont renforcés par des fibres de verre à haut module et des particules de bronze afin d'atteindre un coefficient de frottement inférieur à 0,05 sans lubrification externe aux hydrocarbures. À une pression de refoulement de 3,00 MPa, la pression partielle de vapeur d'huile serait environ 100 fois supérieure à celle mesurée à 0,30 MPa, rendant la contamination par l'huile non seulement problématique, mais catastrophique pour les procédés en aval. La conception native sans huile du DW-36/30 permet d'atteindre ce résultat. Conformité à la norme ISO 8573-1, classe 0 Sans filtration en aval, une prouesse techniquement impossible pour les compresseurs lubrifiés à ce niveau de pression. La formulation en PTFE est conçue pour un fonctionnement continu à des températures allant jusqu'à 185 °C, avec une capacité de fonctionnement d'urgence jusqu'à 200 °C pendant de courtes périodes.

3. Cadre renforcé massif pour charges mécaniques à haute pression

Le cadre principal est moulé à partir de fonte grise GG25 avec des parois considérablement renforcées, des nervures supplémentaires et des passages d'eau de refroidissement intégrés usinés directement dans la pièce moulée. Les forces maximales exercées par les gaz sur les pistons à 3,00 MPa sont environ 10 fois supérieures à celles des compresseurs à 0,30 MPa, ce qui exige une structure de châssis d'une rigidité exceptionnelle. configuration à deux rangées et quatre cylindres Elle assure un équilibre des forces intrinsèque, les cylindres opposés annulant les forces d'inertie du premier ordre. Cette symétrie mécanique réduit les forces déséquilibrées transmises à la fondation de plus de 85%, permettant une installation sur un bloc d'inertie en béton armé de minimum 20 tonnes Malgré les charges de pointe considérables, le vilebrequin est forgé en acier allié 42CrMo4, équilibré dynamiquement selon la norme ISO 1940 G1.0 et supporté par cinq paliers principaux afin de répartir les charges extrêmes sur les paliers.

4. Entraînement moyenne tension pour l'alimentation électrique à l'échelle industrielle

La DW-36/30 est entraînée par un moteur à induction moyenne tension de 450 kW Disponible en versions 6 kV ou 10 kV, conforme à la classe d'efficacité IE3 de la norme CEI 60034-1. À 450 kW, un moteur 380 V nécessiterait environ 800 A, ce qui impliquerait des câbles et un appareillage de commutation de dimensions excessives. Le variateur moyenne tension s'affranchit de ces contraintes, permettant une intégration directe aux réseaux de distribution industriels moyenne tension avec des câbles de section raisonnable et un appareillage de commutation standard. Cette architecture électrique est essentielle à la puissance nominale du DW-36/30 et justifie son positionnement en tant que véritable compresseur industriel pour les grandes installations de traitement.

Scénarios d'application

Injection d'azote à ultra-haute pression pour une récupération assistée du pétrole

Dans la production de pétrole et de gaz, le DW-36/30 sert de compresseur d'injection d'azote haute pression Pour les opérations de récupération assistée du pétrole (RAP) et d'injection de gaz miscible, la pompe DW-36/30 offre une pression de refoulement de 3,00 MPa suffisante pour injecter de l'azote dans les formations réservoirs jusqu'à 2 000 mètres de profondeur, où la pression se situe généralement entre 15 et 30 MPa. Bien que la DW-36/30 n'atteigne pas directement la pression du réservoir, elle sert de surpresseur principal alimentant les pompes d'injection haute pression, réduisant ainsi l'énergie de compression globale requise. Son débit de 36 m³/min permet d'alimenter simultanément plusieurs puits d'injection, la rendant idéale pour les projets de RAP à l'échelle d'un champ pétrolier. Sa conception sans huile est absolument essentielle, car toute contamination par l'huile endommagerait la formation réservoir, réduirait sa perméabilité et compromettrait l'efficacité de la récupération du pétrole.

Synthèse chimique et alimentation en azote pour l'usine d'ammoniac

Dans les usines de synthèse d'ammoniac et les installations de fabrication de produits chimiques, compresseur d'azote haute pression DW-36/30 Ce dispositif fournit l'azote gazeux à la pression élevée requise pour les réactions de synthèse catalytique. Sa pression de refoulement de 3,00 MPa convient à l'alimentation des boucles de synthèse d'ammoniac Haber-Bosch, des réacteurs de synthèse de méthanol et d'autres procédés chimiques haute pression. Sa conception sans huile prévient l'empoisonnement du catalyseur, un problème majeur en synthèse catalytique où même des traces d'huile peuvent désactiver des lits catalytiques coûteux et entraîner des arrêts de production onéreux pour leur remplacement. Son débit de 36 m³/min permet de couvrir les besoins en azote des unités de production d'ammoniac de moyenne capacité (300 à 500 tonnes par jour).

Liquéfaction du gaz et surpression du stockage cryogénique

Dans les usines de liquéfaction d'azote et les installations de stockage cryogénique, le DW-36/30 comprime l'azote à la haute pression requise pour cycles de liquéfaction par expansion de Joule-Thomson Ce liquéfacteur est conçu pour maintenir la pression dans les réservoirs de stockage cryogéniques. Sa pression de refoulement de 3,00 MPa est suffisante pour les liquéfacteurs à cycle de Claude et pour la circulation de l'azote dans le circuit haute pression des échangeurs de chaleur à récupération. L'absence d'huile est essentielle, car toute contamination par de l'huile risquerait de geler dans les sections cryogéniques du liquéfacteur, obstruant les passages des échangeurs de chaleur et provoquant une défaillance catastrophique de l'enceinte cryogénique. Son débit de 36 m³/min permet de liquéfier de l'azote liquide à des vitesses de 5 000 à 10 000 litres par heure.

Essais et mise en service de pipelines haute pression

Dans la construction d'oléoducs et de gazoducs, le DW-36/30 fournit de l'azote à haute pression pour essais hydrostatiques, essais de résistance pneumatique et mise en service des pipelinesL'azote est préféré à l'air pour les essais pneumatiques car il élimine le risque d'explosion lié aux mélanges contenant de l'oxygène. La pression de refoulement de 3,00 MPa convient aux essais de résistance des canalisations conformes aux normes ANSI classes 300 et 600. Le débit de 36 m³/min permet une pressurisation rapide des canalisations de grand diamètre, réduisant ainsi la durée des cycles d'essai et accélérant les calendriers de projet. La conception sans huile garantit l'absence de contamination de la canalisation testée par des hydrocarbures, évitant ainsi un nettoyage approfondi avant la mise en service.

Matériaux et construction

Le DW-36/30 est fabriqué à partir de matériaux haut de gamme sélectionnés pour leur compatibilité avec l'azote à ultra-haute pression, leur résistance extrême aux contraintes mécaniques et leur durée de vie opérationnelle prolongée :

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 fait l'objet d'un contrôle radiographique 100% (RT) conformément à la section V, article 2 de l'ASME, et chaque récipient sous pression fini est soumis à un essai de pression hydrostatique à 1,5 fois la pression maximale admissible de service (PMA) 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 3,00 MPa.

Instructions d'installation et d'entretien

Exigences en matière de fondations et de structure

Le DW-36/30 a un poids à sec de 13,00 tonnes et un centre de gravité situé à environ 1 000 mm au-dessus de la plaque de base. En raison des forces de gaz maximales considérables de 3,00 MPa, un bloc d'inertie en béton armé d'au moins 20 tonnes Le compresseur doit être monté sur des isolateurs de vibrations élastomères haute résistance (fréquence naturelle de 5 à 7 Hz). Les fondations doivent être dimensionnées pour supporter des charges dynamiques équivalentes à 2,5 fois le poids statique. Dégagements minimaux requis : 2,0 m côté opposé à l’entraînement pour l’accès aux vannes, 1,5 m côté entraînement pour la maintenance du moteur et 2,5 m de hauteur libre pour l’accès par grue lors des révisions majeures. Le local compresseur doit être conçu pour permettre l’accès par grue capable de lever des charges de 15 tonnes lors des opérations de maintenance importantes.

Conception du système d'eau de refroidissement

La demande en eau de refroidissement est d'environ 80 m³/h L'eau est acheminée à une température d'entrée ne dépassant pas 32 °C. Le circuit de distribution alimente les chemises des cylindres et trois refroidisseurs intermédiaires en parallèle, avec un débit prioritaire vers ces derniers. Compte tenu du rapport de pression extrême, les refroidisseurs intermédiaires sont essentiels à la gestion thermique et doivent bénéficier en permanence d'un débit d'eau de refroidissement suffisant. Spécifications de qualité de l'eau : pH 6,5–8,5, matières solides dissoutes totales < 400 mg/L, teneur en chlorures < 30 mg/L (afin de prévenir la corrosion des tubes en acier inoxydable 316 des refroidisseurs haute pression), matières en suspension < 20 mg/L et dureté totale < 250 mg/L exprimée en CaCO₃. Une tour de refroidissement en circuit fermé dédiée, avec filtration intégrale et traitement chimique automatisé, est indispensable à un fonctionnement fiable.

Programme d'entretien préventif

La conception sans huile du DW-36/30 simplifie considérablement la maintenance par rapport aux modèles lubrifiés. Aucun changement d'huile, aucune analyse d'huile, aucun remplacement de filtre ni de cartouche de séparateur ne sont nécessaires. Les principaux consommables d'usure sont : segments de piston et bagues de guidage en PTFECes étages atteignent généralement une durée de vie de 3 000 à 5 000 heures en conditions d'azote pur. Cependant, les étages haute pression (étages 3 et 4) peuvent subir une usure accélérée en raison des contraintes mécaniques extrêmes ; une inspection plus fréquente est donc recommandée pour ces étages.

Certifications de conformité et de sécurité

Le compresseur d'azote DW-36/30 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 DW-36/30 atteint un consommation électrique spécifique d'environ 12,50 kW par m³/min La puissance utile de l'azote est fournie à une pression de refoulement de 3,00 MPa. Cette valeur reflète la réalité thermodynamique de la compression à ultra-haute pression, où le travail requis augmente considérablement avec le taux de compression. Dans le segment des compresseurs à piston sans huile à ultra-haute pression (pression de refoulement > 2,50 MPa), ce rendement est compétitif et nettement supérieur à celui des compresseurs à membrane, qui constituent la principale alternative pour les applications sans huile à ce niveau de pression. À titre de comparaison, un compresseur à membrane de capacité équivalente consommerait 18 à 25 kW/m³/min et son coût d'investissement serait 4 à 6 fois plus élevé.

Sur un cycle de fonctionnement annuel standard de 8 000 heures, l’avantage en termes d’efficacité du DW-36/30 par rapport aux alternatives à membrane génère environ Économies d'énergie annuelles de 1 600 000 à 3 600 000 kWhÀ $0,08/kWh, cela représente une réduction des coûts directs d'électricité de $128 000 à $288 000 par an. Cependant, la principale justification économique du DW-36/30 est généralement… combinaison d'une capacité élevée, d'une certification sans huile et d'un coût d'investissement maîtrisable c'est impossible à réaliser avec d'autres technologies à ce niveau de pression. coût total de possession pour la compression d'azote à ultra-haute pression est réduit d'environ 40 à 55% sur une durée de vie opérationnelle de 10 ans par rapport aux systèmes de compresseurs à membrane de capacité et de pureté équivalentes.

L'absence d'huile dans le circuit de compression est absolument cruciale à 3,00 MPa, car la contamination par l'huile devient exponentiellement plus concentrée et plus difficile à éliminer à mesure que la pression augmente. À 3,00 MPa, la pression partielle de vapeur d'huile serait environ 300 fois supérieure à celle à 0,30 MPa, rendant ainsi les systèmes de filtration d'huile classiques totalement inefficaces. La conception native sans huile du DW-36/30 élimine entièrement ce problème, garantissant une pureté de l'azote conforme à la norme ISO 8573-1 Classe 0, quelles que soient la pression et la durée de fonctionnement.

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

Nous proposons des options de personnalisation complètes pour adapter le DW-36/30 aux conditions spécifiques du site, aux exigences d'intégration et aux spécifications de l'utilisateur final :

• Ensembles clés en main montés sur patins : Le compresseur, le moteur, les trois refroidisseurs intermédiaires, le refroidisseur final, la tuyauterie de refoulement haute pression, l'instrumentation et le panneau de commande sont pré-assemblés sur un châssis robuste en acier structurel, équipé d'anneaux de levage et de gabarits de boulons d'ancrage intégrés. Les tests préalables en usine de tous les systèmes permettent de réduire le temps de mise en service de 70%.
• Configurations des zones dangereuses : Coffrets moteurs et électriques conformes aux normes ATEX Zone 2 et IECEx pour installations pétrolières et gazières. Détection de gaz intégrée, extinction d'incendie et verrouillages de ventilation automatique intégrés à l'automate programmable de sécurité.
• Contrôle avancé des processus : Automate programmable Siemens S7-1500 ou Allen-Bradley ControlLogix avec écran tactile IHM de 15 pouces, systèmes de sécurité redondants, surveillance à distance via OPC-UA et intégration transparente avec les systèmes DCS/SCADA. Chargement/déchargement automatique, compatibilité avec les variateurs de vitesse et séquencement d'isolation d'urgence.
• Protection de l'environnement : Revêtements de qualité marine C5-M pour installations offshore ; composants électriques tropicalisés pour une température ambiante de 55 °C ; enceintes acoustiques classées IP54 avec réduction du bruit de 88 dB(A) à 75 dB(A) à 1 mètre.
• OEM et marques privées : Peintures personnalisées, plaques signalétiques de marque et documentations localisées pour les distributeurs d'équipements gaziers et les entreprises d'ingénierie, d'approvisionnement et de construction (EPC). Manuels techniques, listes de pièces détachées et procédures de maintenance en langues locales.

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. Le délai de livraison standard est de 16 à 20 semaines ; les commandes répétées sont livrées sous 12 à 14 semaines à compter de la confirmation de commande.

Étude de cas : Modernisation du compresseur d’alimentation en azote d’une usine d’ammoniac

Client: Un fabricant d'engrais indonésien exploitant une usine de synthèse d'ammoniac d'une capacité de 400 tonnes par jour

Défi: Le compresseur d'alimentation en azote existant de l'usine (compresseur alternatif lubrifié à l'huile, en service depuis 22 ans) subissait un entraînement progressif d'huile dans le circuit de gaz de synthèse. Cette contamination par l'huile empoisonnait le catalyseur de synthèse d'ammoniac à base de fer, réduisant l'efficacité de conversion de 14,21 t/min à 11,81 t/min et augmentant la consommation de gaz naturel de 81 t/min. Le coût de remplacement du catalyseur s'élevait à 450 000 t/min tous les 3 ans, au lieu de l'intervalle de 6 ans prévu. De plus, la pression de refoulement de 2,20 MPa du compresseur était insuffisante pour l'extension de capacité prévue de l'usine à 600 tonnes/jour, qui nécessitait une pression d'alimentation de 2,80 MPa.

Solution: Nous avons fourni un Compresseur d'azote sans huile DW-36/30 Le compresseur d'alimentation en azote principal, monté sur un châssis sur mesure, intègre un système de refroidissement intermédiaire à trois étages, un refroidisseur final et un automate programmable de sécurité redondant Siemens S7-1500 avec intégration complète au système de contrôle-commande distribué (DCS). La pression de refoulement de 3,00 MPa offre une marge suffisante pour l'extension de capacité et permet d'optimiser la pression de la boucle de synthèse. La conception sans huile élimine tout risque d'empoisonnement du catalyseur. Un ballon d'aspiration de 10 m³ est installé en amont pour amortir les fluctuations de pression provenant de l'unité de séparation d'air.

Résultats quantifiés après 36 mois :

• Durée de vie du catalyseur de synthèse de l'ammoniac : Prolongé de 3 ans à plus de 7 ans, permettant d'économiser $450 000 par cycle de remplacement
• Consommation de gaz naturel : Réduit de 6,2% grâce à la restauration de l'activité du catalyseur, on économise $280 000/an
• Teneur en huile du gaz de synthèse : <0,01 mg/m³, éliminant complètement l'empoisonnement du catalyseur
• Capacité de l'usine : Capacité portée avec succès à 600 tonnes/jour sans investissement supplémentaire dans le compresseur
• Temps d'arrêt non planifié : Aucun événement lié au compresseur en 36 mois

« Le DW-36/30 représente la modernisation d'équipement la plus importante de l'histoire de notre usine. L'élimination de la contamination par l'huile a permis de rétablir les performances de notre catalyseur, de réduire notre facture de gaz naturel de plus de 250 000 $ par an et de nous donner la confiance nécessaire pour accroître notre capacité de production. Le retour sur investissement a été inférieur à 14 mois. » — Directeur des opérations, usine de fabrication d'engrais

FAQ et guide de sélection

Produits et solutions connexes

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