Compresseur d'azote DW-60/30 – Surpresseur N2 sans huile à ultra-haute pression pour applications industrielles à 3,00 MPa

Conçu pour fournir un débit de 60 m³/min à une pression de refoulement de 3,00 MPa, le DW-60/30 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 l'absence de contamination par l'huile, une construction robuste et un fonctionnement optimisé en continu sous pression extrême.

Présentation du produit

Le Compresseur d'azote DW-60/30 représente le summum de notre ingénierie des compresseurs à piston sans huile, conçu spécifiquement pour les applications où une pression de refoulement ultra-élevée est essentielle. Avec une capacité formidable de 60 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 procédés les plus pointues dans les secteurs mondiaux de la chimie, de la pétrochimie et de l'énergie.

Ce qui distingue le DW-60/30 de toutes les alternatives conventionnelles, c'est son circuit de compression entièrement exempt d'huile Associé à une capacité de résistance à l'ultra-haute pression, ce système utilise des segments de piston et des bagues de guidage fabriqués à partir de matériaux composites PTFE autolubrifiants de pointe, spécialement formulés pour les applications à pression extrême. Ces matériaux garantissent ainsi que le flux d'azote reste totalement exempt de contamination par les hydrocarbures, même à 3,00 MPa. Cette performance est remarquable. Certification ISO 8573-1 Classe 0 à ultra-haute pression Il s'agit d'une prouesse d'ingénierie rare qui élimine le besoin de systèmes d'élimination du pétrole en aval, qui seraient à la fois techniquement difficiles et économiquement prohibitifs à ce niveau de pression.

L'architecture du compresseur utilise un à deux étages, à quatre rangées (二列四级) Cette configuration est essentielle pour gérer le rapport de pression extrême requis pour atteindre une pression de refoulement de 3,00 MPa. La conception à quatre rangées offre un équilibre des forces supérieur et des vibrations réduites par rapport aux configurations plus simples, tandis que l'agencement thermodynamique à deux étages assure une évacuation efficace de la chaleur grâce à un refroidissement intermédiaire dédié. Chaque étage de compression est conçu avec des parois de cylindre renforcées, des systèmes de soupapes haute pression et une technologie d'étanchéité spéciale pour résister aux contraintes mécaniques d'un fonctionnement à ultra-haute pression. Le bâti massif en fonte et le vilebrequin forgé avec précision sont conçus pour une durée de vie minimale de 120 000 heures sous des protocoles de maintenance rigoureux.

Spécifications techniques – DW-60/30

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

Le DW-60/30 utilise un système propriétaire ensemble segment de piston et bande de guidage autolubrifiants Fabriqués à partir de composites PTFE ultra-performants spécialement conçus pour un service à 3,00 MPa, ces anneaux sont renforcés par des fibres de verre haute densité 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 des vapeurs d'huile serait environ 30 fois supérieure à celle à 0,30 MPa, ce qui rend la contamination par l'huile à la fois plus probable et plus difficile à éliminer. La conception native sans huile du DW-60/30 permet d'atteindre ce résultat. Conformité à la norme ISO 8573-1, classe 0, sans filtration en aval— une prouesse technique sans équivalent parmi les solutions lubrifiées à l'huile de cette catégorie de pression. La formulation en PTFE est conçue pour un fonctionnement continu à des températures allant jusqu'à 190 °C, garantissant une étanchéité fiable même sous les contraintes thermiques extrêmes de la compression à très haute pression.

2. Architecture à quatre rangées à forces équilibrées

Le à deux étages, à quatre rangées (二列四级) La conception du DW-60/30 est un chef-d'œuvre mécanique qui répartit les forces considérables exercées par les gaz sur quatre cylindres disposés en deux rangées opposées. Cette configuration permet annulation quasi complète des forces d'inertie du premier et du second ordreLa transmission des vibrations aux fondations est ainsi réduite de plus de 901 TP3T par rapport aux modèles à une seule rangée. La configuration à quatre rangées permet également d'utiliser des cylindres individuels plus petits, réduisant ainsi les forces de gaz maximales exercées sur chaque piston et maneton, ce qui prolonge la durée de vie des paliers et diminue les besoins de maintenance. Avec ses 17 tonnes, le DW-60/30 est une machine imposante, mais ses caractéristiques vibratoires sont comparables à celles de compresseurs beaucoup plus petits grâce à cette conception avancée d'équilibrage des forces.

3. Construction renforcée du cylindre haute pression

Les cylindres haute pression du DW-60/30 sont moulés à partir de fonte grise GG30 (Équivalent à la norme ASTM A48 Classe 35B) avec des épaisseurs de paroi supérieures d'environ 40% à celles des cylindres standard, et présentent un renforcement externe important pour résister aux contraintes circonférentielles générées à une pression de pointe de 3,00 MPa. Les culasses sont fixées par des goujons en acier allié haute résistance serrés au couple prescrit, et les joints de culasse sont multicouches en acier inoxydable avec revêtement graphite pour garantir une étanchéité parfaite sous pression extrême et cycles thermiques. Les chemises d'eau de refroidissement sont usinées avec des profils d'écoulement optimisés pour assurer une dissipation thermique adéquate des parois épaisses des cylindres, évitant ainsi les gradients thermiques susceptibles de provoquer des déformations ou des fissures.

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

Le DW-60/30 est entraîné par un moteur à induction moyenne tension de 710 kW Disponible en versions 6 kV ou 10 kV, conforme à la classe d'efficacité IE3 de la norme CEI 60034-1. À ce niveau de puissance, l'entraînement moyenne tension est non seulement préférable, mais indispensable : un moteur de 380 V nécessiterait environ 1 200 A, ce qui impliquerait des câbles de section disproportionnée, un appareillage de commutation massif et des pertes par effet Joule (I²R) excessives. La configuration moyenne tension s'intègre directement aux réseaux de distribution électrique industriels, réduisant ainsi les coûts d'infrastructure et améliorant l'efficacité énergétique globale. Le moteur est équipé d'un accouplement d'arbre robuste et d'un système de surveillance des vibrations afin de garantir une transmission de puissance fiable au vilebrequin.

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-60/30 sert de compresseur d'injection d'azote haute pression Conçu pour la récupération assistée du pétrole (RAP) et les opérations d'injection de gaz miscible, ce système 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. L'azote y déplace le pétrole brut, améliorant les facteurs de récupération de 10 à 200 tonnes métriques. Son débit de 60 m³/min permet d'alimenter simultanément plusieurs puits d'injection grâce à un collecteur de distribution haute pression centralisé. L'absence d'huile est essentielle pour les applications de RAP, car toute contamination par l'huile altérerait la mouillabilité de la roche réservoir, réduisant l'efficacité du déplacement et pouvant endommager la formation.

Synthèse chimique et inertage des réacteurs à haute pression

Dans la synthèse de l'ammoniac, la production de méthanol et d'autres procédés chimiques à haute pression, Compresseur d'azote DW-60/30 fournit de l'azote à ultra-haute pression pour purge au démarrage du réacteur, préservation du lit catalytique et inertage d'urgenceLa pression de refoulement de 3,00 MPa égale ou dépasse les pressions de fonctionnement de nombreux réacteurs de synthèse, permettant l'injection directe d'azote sans surpression intermédiaire. Le débit de 60 m³/min permet de purger de grands volumes de réacteur en quelques minutes, réduisant ainsi les temps de démarrage et améliorant la disponibilité de l'installation. La certification « sans huile » est obligatoire pour la synthèse chimique, car une contamination par l'huile empoisonnerait les catalyseurs à base de métaux précieux et contaminerait les flux de produits.

Liquéfaction du gaz et pressurisation du stockage cryogénique

Dans les grandes usines de liquéfaction d'azote, le DW-60/30 comprime l'azote à la haute pression requise pour liquéfaction du cycle de Claude ou du cycle de LindeLa pression de 3,00 MPa est généralement optimale pour maximiser l'efficacité de la liquéfaction dans les installations de moyenne capacité (500 à 2 000 tonnes/jour). Le débit de 60 m³/min correspond au débit d'azote des unités de liquéfaction industrielles. La conception sans huile est essentielle, car toute contamination par de l'huile entraînerait le gel des échangeurs de chaleur cryogéniques, provoquant des obstructions et des arrêts coûteux pour dégivrage et nettoyage.

Essais de pression et mise en service des pipelines

Les gazoducs, les lignes de production pétrochimiques et les réservoirs de stockage haute pression nécessitent des essais de pression hydrostatique et pneumatique à 1,5 fois leur pression nominale avant leur mise en service. Le DW-60/30 fournit de l'azote à ultra-haute pression pour ces essais. Essais de pression pneumatique de pipelines et de réservoirs jusqu'à 2,00 MPaL'azote est préféré à l'air pour les essais de pression car il élimine le risque d'explosion lié aux atmosphères contenant de l'oxygène. Son débit de 60 m³/min permet une pressurisation rapide des canalisations de grand diamètre, réduisant ainsi la durée des essais et accélérant la mise en service des projets. Sa conception sans huile garantit l'absence de résidus d'hydrocarbures dans la canalisation.

Matériaux et construction

Le DW-60/30 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-60/30 pèse 17 tonnes à sec et son centre de gravité se situe à environ 1 000 mm au-dessus de la plaque de base. Malgré ses dimensions imposantes, sa conception à quatre rangées de cylindres opposés minimise les forces de déséquilibre, permettant ainsi son installation sur un châssis. bloc d'inertie en béton armé de 30 à 35 tonnesLe bloc doit être monté sur des isolateurs de vibrations haute résistance (fréquence naturelle de 4 à 6 Hz) afin d'éviter la transmission des vibrations aux structures adjacentes. Les fondations doivent être conçues par un ingénieur structure qualifié pour supporter le poids statique et les forces dynamiques lors du démarrage et du fonctionnement. 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 en hauteur pour l'accès à la grue lors des révisions majeures. La tuyauterie de refoulement haute pression doit être conçue par un ingénieur spécialisé et comporter des supports, des ancrages et des joints de dilatation adaptés pour gérer la dilatation thermique et les vibrations à 3,00 MPa.

Conception du système d'eau de refroidissement

La demande en eau de refroidissement est d'environ 85 m³/h L'eau d'entrée doit être à une température maximale de 32 °C. Le circuit de distribution alimente en parallèle les chemises de cylindre, l'échangeur intermédiaire et le refroidisseur final, chacun étant équipé d'une vanne de régulation de débit indépendante. Compte tenu du rapport de pression extrême, l'échangeur intermédiaire est essentiel à la gestion thermique et doit être alimenté en priorité en eau de refroidissement. Spécifications de qualité de l'eau : pH 6,5–8,5, matières solides dissoutes totales < 400 mg/L, teneur en chlorures < 40 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). Une tour de refroidissement en circuit fermé dédiée, avec filtration intégrale et traitement chimique automatisé, est indispensable pour un fonctionnement fiable. Le système d'eau de refroidissement doit comporter des pompes redondantes et une alimentation de secours afin d'éviter l'arrêt du compresseur en cas de défaillance du système d'eau de refroidissement.

Programme d'entretien préventif

La conception sans huile du DW-60/30 élimine les coûts d'entretien importants liés aux compresseurs lubrifiés de cette taille. Il n'y a pas de vidange d'huile (qui nécessiterait 400 à 600 litres par vidange), pas de frais d'analyse d'huile en laboratoire, pas de remplacement d'éléments filtrants ni de changement de cartouche de séparateur d'huile. Les principales pièces d'usure consommables sont : segments de piston et bagues de guidage en PTFECes compresseurs atteignent généralement une durée de vie de 3 000 à 5 000 heures en conditions d'azote pur et à très haute pression. Leur conception à quatre rangées répartit l'usure uniformément sur tous les cylindres, évitant ainsi l'usure localisée qui peut se produire dans les compresseurs à une seule rangée.

Certifications de conformité et de sécurité

Le compresseur d'azote DW-60/30 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-60/30 atteint un consommation électrique spécifique d'environ 11,83 kW par m³/min La puissance spécifique de l'azote est mesurée à une pression de refoulement de 3,00 MPa. Cette valeur 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 > 2,50 MPa), ce rendement est compétitif et généralement supérieur à celui des compresseurs à membrane, principale alternative pour les applications sans huile à ce niveau de pression. À titre de comparaison, un compresseur à membrane offrant une capacité équivalente à 3,00 MPa consommerait entre 18 et 25 kW/m³/min et son coût d'investissement serait 4 à 6 fois supérieur.

Sur un cycle de fonctionnement annuel de 8 000 heures, l’avantage en termes d’efficacité du DW-60/30 par rapport aux alternatives à membrane se traduit par environ Économies d'énergie annuelles de 2 400 000 à 5 200 000 kWhÀ $0,08/kWh, cela représente une réduction des coûts directs d'électricité de $192 000 à $416 000 par an. Cependant, la principale justification économique du DW-60/30 est généralement… combinaison d'une capacité massive, d'une pression ultra-élevée et d'un fonctionnement sans huile dans une seule machine intégrée, éliminant ainsi le besoin de plusieurs compresseurs plus petits montés en série ou en parallèle. coût total de possession pour la compression d'azote à ultra-haute pression est réduit d'environ 35 à 50% sur une durée de vie opérationnelle de 10 ans par rapport aux systèmes multi-unités ou à base de diaphragme.

L'absence d'huile dans le circuit de compression est particulièrement critique à 3,00 MPa, car la contamination par l'huile y serait à la fois plus concentrée et plus difficile à éliminer qu'à des pressions inférieures. À 3,00 MPa, la pression partielle de vapeur d'huile est environ 100 fois supérieure à celle à 0,30 MPa, ce qui rend même des traces d'huile résiduelles potentiellement dangereuses. La conception native sans huile du DW-60/30 élimine totalement ce risque, garantissant ainsi la pureté de l'azote quelle que soit la pression de fonctionnement.

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

Nous proposons de nombreuses options de personnalisation pour adapter le DW-60/30 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 refroidisseurs, l'instrumentation et le panneau de commande sont préassemblés sur un châssis massif en acier structurel doté d'anneaux de levage intégrés et de gabarits pour boulons d'ancrage. Les tests préalables en usine de tous les systèmes réduisent le temps et les risques liés à la mise en service.
• Configurations des zones dangereuses : Coffrets moteurs et électriques conformes aux normes ATEX Zone 2 et IECEx pour installations pétrochimiques et pétrolières et gazières. Détection de gaz intégrée, extinction d'incendie et verrouillage automatique de la ventilation.
• Contrôle avancé des processus : Automate programmable Siemens S7-1500 ou Allen-Bradley ControlLogix avec écran tactile IHM de 15 pouces, contrôleurs redondants, surveillance à distance via OPC-UA et intégration transparente avec les systèmes DCS/SCADA. Gestion automatique de la charge, protection contre les surtensions et systèmes d'arrêt d'urgence.
• Protection de l'environnement : Revêtements de qualité marine C5-M pour installations côtières ; 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 : Couleurs de peinture personnalisées, plaques signalétiques de marque et dossiers de documentation localisés pour les principaux distributeurs d'équipements gaziers et les entrepreneurs EPC.

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 des systèmes à ultra-haute pression. Le délai de livraison standard est de 16 à 20 semaines ; une livraison express sous 14 semaines est possible pour les commandes éligibles bénéficiant d’un engagement préalable sur les matériaux.

Étude de cas : Système de purge à l’azote et de démarrage d’une usine d’ammoniac

Client: Une grande usine de synthèse d'ammoniac au Moyen-Orient d'une capacité de 2 000 tonnes métriques par jour

Défi: L'installation nécessitait un approvisionnement fiable en azote à ultra-haute pression pour la purge au démarrage du réacteur, la préservation du lit catalytique lors des arrêts et l'inertage d'urgence de la boucle de synthèse. Le système existant utilisait trois compresseurs lubrifiés à l'huile en série (basse, moyenne et haute pression) pour atteindre la pression requise de 3,00 MPa, avec un important système de filtration d'huile entre les étages. Cette configuration était complexe, exigeait une maintenance intensive et subissait de fréquents épisodes de contamination par l'huile qui empoisonnaient le catalyseur de synthèse à base de fer, nécessitant un remplacement coûteux du catalyseur tous les 3 à 4 ans au lieu de sa durée de vie prévue de 6 à 7 ans.

Solution: Nous avons fourni un Compresseur d'azote sans huile DW-60/30 Conçue en remplacement de l'ensemble du train de trois compresseurs, cette machine unique est montée sur un châssis sur mesure intégrant un refroidisseur intermédiaire, un refroidisseur final et un système de contrôle redondant Siemens S7-1500 avec intégration SCADA. La pression de refoulement de 3,00 MPa correspond à la pression de fonctionnement de la boucle de synthèse, permettant l'injection directe d'azote sans surpression intermédiaire. Son débit de 60 m³/min permet de purger l'intégralité de la boucle de synthèse (volume d'environ 500 m³) en moins de 10 minutes, réduisant ainsi le temps de démarrage de 4 heures à 1,5 heure.

Résultats quantifiés après 36 mois :

• Vie de catalyseur : Prolongé de 3,5 ans à 6,8 ans, permettant d'économiser $2,4 millions par cycle de remplacement de catalyseur
• Temps de démarrage : Durée réduite de 4 heures à 1,5 heuregénérant une production supplémentaire d'une valeur de 1 TP4 180 000 par start-up
• Coûts d'entretien : Réduit de 55% ($145 000/an à $65 000/an) grâce à l'élimination de la complexité du train de compresseurs à trois unités
• Événements de contamination par les hydrocarbures : Zéro Depuis sa mise en service, contre 4 à 6 événements par an auparavant
• Surface au sol : Réduit de 60% par le remplacement de trois compresseurs par une seule unité intégrée
• Délai de récupération : 1,2 ans basé uniquement sur l'allongement de la durée de vie du catalyseur et les économies de maintenance

« La DW-60/30 a transformé notre système d'azote, autrefois un cauchemar de maintenance, en un outil fiable. L'allongement de la durée de vie du catalyseur a à lui seul amorti l'investissement, et nos temps de démarrage ont été réduits de plus de moitié. Sa conception sans huile nous assure une protection optimale de notre catalyseur. » — Directeur des opérations, usine de synthèse d'ammoniac

FAQ et guide de sélection

Produits et solutions connexes

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