Compresseur d'azote LW-9.5/30 – Surpresseur d'azote sans huile pour applications de process haute pression 3,00 MPa

Conçu pour fournir un débit de 9,5 m³/min à une pression de refoulement de 3,00 MPa, le LW-9.5/30 est un compresseur d'azote à pistons sans huile, à deux étages et trois rangées, destiné à l'injection d'azote haute pression, à la surpression dans les procédés de liquéfaction de gaz 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 haute pression.

Présentation du produit

Le Compresseur d'azote LW-9.5/30 occupe une place essentielle dans notre gamme de compresseurs à piston sans huile, conçus spécifiquement pour les applications exigeant à la fois un débit important et une pression de refoulement élevée. Avec une capacité nominale de 9,5 m³/min et un exceptionnel Pression de refoulement de 3,00 MPaCette unité répond aux exigences les plus strictes en matière de surpression d'azote à haute pression dans le traitement des gaz industriels, la synthèse chimique et les opérations pétrochimiques.

Ce qui distingue le LW-9.5/30 des alternatives classiques, c'est son circuit de compression entièrement exempt d'huileLes segments de piston et les bagues de guidage sont usinés avec précision à partir de matériaux composites PTFE autolubrifiants de pointe, fonctionnant sans lubrifiant hydrocarboné. Cette caractéristique intrinsèque d'absence d'huile garantit la pureté totale du flux d'azote produit, permettant ainsi d'atteindre Certification ISO 8573-1 Classe 0 En fonctionnement normal. À une pression de refoulement de 3,00 MPa, le risque d'entraînement de vapeurs d'huile est amplifié par rapport aux applications à basse pression, ce qui rend la conception sans huile non seulement avantageuse, mais absolument essentielle à l'intégrité du processus.

L'architecture du compresseur utilise un à deux étages, à trois rangées (二列三级) Une configuration qui répartit de manière optimale le taux de compression élevé sur plusieurs étages. Cette approche multi-étages est thermodynamiquement essentielle pour gérer les charges thermiques associées à une pression de refoulement de 3,00 MPa tout en préservant l'intégrité des joints en PTFE. Chaque étage est doté d'un refroidisseur intermédiaire indépendant, garantissant que les températures des gaz restent dans les plages de fonctionnement sûres, même lors d'un fonctionnement continu à pleine capacité. Le bâti robuste 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 – LW-9.5/30

* 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 multi-étagée pour des rapports de pression extrêmes

Le architecture à deux étages et trois rangées (二列三级) Le compresseur LW-9.5/30 est thermodynamiquement essentiel pour atteindre la pression de refoulement cible 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 trois rangées de compression avec deux points de refroidissement intermédiaires. Cette conception multi-étages limite la température de refoulement de chaque étage à moins de 160 °C, prévenant ainsi la dégradation thermique des joints en PTFE et prolongeant la durée de vie des plaques de soupape d'environ 500 cycles par rapport aux compresseurs à deux étages fonctionnant à des rapports de pression globaux équivalents. La configuration à trois rangées offre également un meilleur équilibre des forces, réduisant la transmission des vibrations aux fondations.

2. Joint composite PTFE haute pression sans huile

Le LW-9.5/30 utilise un système propriétaire ensemble segment de piston et bande de guidage autolubrifiants Fabriqués à partir de composites PTFE haute densité spécialement formulés pour les applications haute pression, ces anneaux sont renforcés par des fibres de verre et des particules de bronze afin d'atteindre un coefficient de frottement inférieur à 0,06 sans lubrification externe aux hydrocarbures. À une pression de refoulement de 3,00 MPa, la pression partielle des vapeurs d'huile serait environ 10 fois supérieure à celle mesurée à 0,30 MPa, rendant l'élimination de la contamination par l'huile en aval exponentiellement plus difficile. La conception native sans huile du LW-9.5/30 élimine entièrement ce problème, offrant Certification ISO 8573-1 Classe 0 Sans aucun équipement de filtration en aval. La formulation en PTFE est conçue pour un fonctionnement continu à des températures allant jusqu'à 185 °C, garantissant une étanchéité fiable même sous les contraintes thermiques d'une compression à ultra-haute pression.

3. Construction à cadre renforcé pour charges à haute pression

Le cadre principal est moulé à partir de fonte grise GG25 (Équivalent à la norme ASTM A48 classe 30B) avec des sections de paroi considérablement renforcées et des passages d'eau de refroidissement intégrés. Le cylindre haute pression présente des parois moulées épaissies, des nervures externes supplémentaires et des rainures de détente pour résister aux contraintes mécaniques associées à des pressions de pointe de 3,00 MPa. configuration à trois rangées Ce système offre une meilleure répartition des forces d'inertie que les modèles à deux rangées, la rangée supplémentaire contribuant à une distribution du couple plus régulière et à une réduction des vibrations de torsion du vilebrequin. Cette amélioration mécanique est particulièrement précieuse pour les compresseurs haute pression où les forces maximales exercées par les gaz sur les pistons sont considérablement élevées.

4. Variateur de fréquence standard pour moteur industriel 380 V

Le LW-9.5/30 est entraîné par un moteur à induction triphasé de 110 kW, 380 V, 50 Hz Conforme à la norme IEC 60034-1, classe d'efficacité IE3. La configuration basse tension standard s'intègre directement aux tableaux de distribution industriels 380 V existants, sans nécessiter d'appareillage moyenne tension ni de transformateurs abaisseurs. Cette simplicité électrique réduit les coûts d'investissement et la complexité de la mise en service, rendant l'unité accessible à une large gamme d'installations industrielles. Pour les sites équipés de réseaux de 6 kV ou 10 kV, un moteur optionnel avec transformateur abaisseur intégré peut être fourni sur un châssis commun.

Scénarios d'application

Injection d'azote à haute pression pour la synthèse chimique

Dans les usines de traitement chimique, le LW-9.5/30 fournit de l'azote à haute pression pour purge de la boucle de synthèse de l'ammoniac, inertage du réacteur à urée et préservation du catalyseur de synthèse du méthanolLa pression de refoulement de 3,00 MPa est suffisante pour injecter directement de l'azote dans les réacteurs chimiques haute pression fonctionnant à 2,0–2,5 MPa, assurant ainsi une atmosphère inerte positive pendant toutes les phases de fonctionnement. L'absence d'huile est absolument essentielle pour les applications de synthèse chimique, car toute contamination par des hydrocarbures empoisonnerait les catalyseurs à base de métaux précieux, dégraderait la qualité du produit et pourrait créer des conditions dangereuses lors des réactions exothermiques.

Surpresseur de liquéfaction de gaz et de stockage cryogénique

Dans les usines de liquéfaction d'azote et les installations de stockage cryogénique, Booster d'azote LW-9.5/30 Ce dispositif comprime l'azote provenant du vaporisateur-liquéfacteur ou du réservoir de stockage à la pression requise pour sa distribution, son traitement ultérieur ou son transfert vers des réservoirs de stockage haute pression. La pression de refoulement de 3,00 MPa est suffisante pour alimenter les systèmes de stockage cryogénique d'azote liquide, pour faire circuler l'azote dans les échangeurs de chaleur haute pression et pour alimenter les équipements de traitement nécessitant une pression élevée. Sa conception sans huile prévient la contamination des équipements cryogéniques et garantit que l'azote liquide produit répond aux exigences de pureté strictes des applications agroalimentaires, médicales et électroniques.

Inertage et essais des cuves haute pression pétrochimiques

Dans les opérations pétrochimiques et de raffinage, le LW-9.5/30 fournit de l'azote à haute pression pour préservation des catalyseurs de réacteur, injection d'azote d'urgence dans les réservoirs haute pression, essais hydrostatiques des tuyauteries de procédé et essais de pression des pipelinesLa pression de refoulement de 3,00 MPa est suffisante pour injecter de l'azote dans les cuves de traitement fonctionnant à des pressions allant jusqu'à 2,5 MPa, assurant ainsi une couverture positive de gaz inerte lors des phases de démarrage, d'arrêt et en cas de dysfonctionnement. La certification « sans huile » est obligatoire pour les applications pétrochimiques où l'azote entre en contact avec des lits catalytiques ou pénètre dans des flux de procédé qui doivent rester totalement exempts d'hydrocarbures.

Extraction et traitement par fluide supercritique

Dans l'industrie agroalimentaire, la fabrication de produits pharmaceutiques et la production de produits chimiques de spécialité, l'azote supercritique est utilisé pour extraction des composés actifs, formation de particules et nettoyage de précision des composants sensiblesLe point critique de l'azote est de 3,39 MPa et -147 °C. Ainsi, la pression de refoulement de 3,00 MPa du LW-9.5/30 amène l'azote à un état quasi supercritique lorsqu'il est associé à un refroidissement modéré. Cet azote quasi supercritique est utilisé pour l'extraction de la caféine du café, la décaféination du thé, l'extraction d'huiles essentielles et le nettoyage de composants optiques de précision. L'absence d'huile est indispensable pour ces applications, car toute contamination par des hydrocarbures serait extraite avec les composés cibles, compromettant ainsi la pureté et la sécurité du produit.

Matériaux et construction

Le LW-9.5/30 est fabriqué à partir de matériaux haut de gamme sélectionnés pour leur compatibilité avec l'azote à ultra-haute pression, leur résistance thermique 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 LW-9.5/30 a un poids à sec de 3,70 tonnes et un centre de gravité situé à environ 850 mm au-dessus de la plaque de base. Grâce à sa configuration à trois rangées, les forces de déséquilibre sont bien réparties, permettant ainsi son installation sur une surface plane. bloc d'inertie en béton armé de 6 à 8 tonnesLe bloc doit être monté sur des isolateurs de vibrations élastomères (fréquence naturelle de 7 à 10 Hz). 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 à la grue. Une attention particulière doit être portée à la tuyauterie de refoulement haute pression, qui doit être correctement supportée, ancrée et détendue afin de prévenir la fatigue induite par les vibrations à 3,00 MPa.

Conception du système d'eau de refroidissement

La demande en eau de refroidissement est d'environ 22 m³/h La température d'entrée ne doit pas dépasser 32 °C. Le circuit de distribution d'eau alimente les chemises des cylindres et deux refroidisseurs intermédiaires en parallèle. 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 prioritaire. 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 < 30 mg/L et dureté totale < 300 mg/L exprimée en CaCO₃. Une tour de refroidissement en circuit fermé avec filtration latérale et traitement chimique est fortement recommandée pour les sites présentant une qualité d'eau limite.

Programme d'entretien préventif

La conception sans huile du LW-9.5/30 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 systèmes atteignent généralement une durée de vie de 3 000 à 5 000 heures en conditions d'azote pur et à haute pression. Les plaques de soupapes haute pression du troisième étage peuvent nécessiter une inspection plus fréquente en raison des contraintes mécaniques extrêmes à 3,00 MPa, mais la charge de maintenance globale reste nettement inférieure à celle des systèmes lubrifiés à l'huile.

Certifications de conformité et de sécurité

Le compresseur d'azote LW-9.5/30 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 LW-9.5/30 atteint un consommation électrique spécifique d'environ 11,58 kW par m³/min La puissance spécifique de l'azote délivré à une pression de refoulement de 3,00 MPa reflète la réalité thermodynamique de la compression à très haute pression, où le travail requis augmente considérablement avec le taux de compression. Dans le segment des compresseurs à piston haute pression sans huile (pression de refoulement > 2,50 MPa), ce rendement est compétitif et souvent supérieur à celui des compresseurs à membrane, qui constituent la principale alternative pour les applications à très haute pression sans huile. À titre de comparaison, les compresseurs alternatifs lubrifiés à l'huile, dans des applications similaires, consomment généralement de 12,0 à 14,0 kW/m³/min, tandis que les compresseurs à membrane peuvent dépasser 18 kW/m³/min.

Sur un cycle de fonctionnement annuel standard de 8 000 heures, le gain d'efficacité du LW-9.5/30 par rapport aux alternatives moins efficaces se traduit par environ Économies d'énergie annuelles de 38 000 à 95 000 kWhÀ $0,08/kWh, cela représente une réduction des coûts directs d'électricité de $3 040 à $7 600 par an. Cependant, la principale justification économique du LW-9.5/30 est généralement… élimination des consommables liés au pétrole et évitement des équipements de dégraissage en aval Cela serait obligatoire avec des alternatives lubrifiées. À 3,00 MPa, la pression partielle de la vapeur d'huile est environ 10 fois supérieure à celle à 0,30 MPa, ce qui rend l'élimination de l'huile en aval exponentiellement plus difficile et plus coûteuse. coût total de possession pour la compression d'azote à ultra-haute pression est réduit d'environ 30 à 45% sur une durée de vie opérationnelle de 10 ans lorsque le fonctionnement sans huile est comparé aux systèmes lubrifiés avec purification complète en aval.

La conception multi-étages contribue également à l'efficacité en réduisant la température moyenne effective et en améliorant le rendement volumétrique. Les deux points de refroidissement intermédiaires permettent d'évacuer environ 35% de la chaleur de compression, réduisant ainsi le travail requis aux étages suivants et améliorant l'efficacité isotherme globale du processus de compression.

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

Nous proposons des options de personnalisation complètes pour adapter le LW-9.5/30 aux conditions spécifiques du site, aux exigences d'intégration et aux spécifications de l'utilisateur final :

• Ensembles clés en main montés sur patins : Compresseur, moteur, deux refroidisseurs intermédiaires, refroidisseur final, tuyauterie de refoulement haute pression, instrumentation et panneau de commande préassemblés sur un châssis en acier. Tous les joints haute pression sont testés en usine à 1,5 fois la pression maximale admissible avant expédition. L'installation sur site se limite ainsi aux seuls raccordements électriques et d'eau de refroidissement.
• 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 automatique et vannes d'isolement d'urgence intégrés au système de contrôle.
• Contrôle avancé des processus : Automate programmable Siemens S7-1200 ou Allen-Bradley CompactLogix (en option) avec écran tactile IHM de 10 pouces, surveillance à distance via Modbus TCP/IP ou OPC-UA et intégration transparente avec les systèmes DCS/SCADA. Dispositifs de sécurité haute pression incluant la décharge automatique en cas de surpression, des vannes d'isolement d'urgence et une soupape de décharge étagée.
• 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 unitéLes propositions d'ingénierie sont généralement livrées sous 5 à 7 jours ouvrables. Le délai de livraison standard est de 12 à 14 semaines ; une livraison express en 10 semaines est possible pour les commandes éligibles.

Étude de cas : Modernisation du système d'azote haute pression d'une usine chimique

Client: Un fabricant d'engrais indonésien exploitant des usines de synthèse d'ammoniac et d'urée

Défi: L'alimentation en azote haute pression de l'usine était assurée par un compresseur lubrifié à l'huile (en service depuis 20 ans) alimentant la boucle de synthèse de l'ammoniac et les systèmes d'inertage du réacteur à urée. La contamination par l'huile du flux d'azote avait atteint 2,8 mg/m³, provoquant un empoisonnement progressif du catalyseur de synthèse de l'ammoniac à base de fer. L'activité du catalyseur avait diminué de 151 TP3T en 18 mois, réduisant la production de l'usine et augmentant sa consommation d'énergie. Le coût de remplacement du catalyseur était estimé à 1 TP4T450 000 et l'usine risquait un arrêt de production.

Solution: Nous avons fourni un Compresseur d'azote sans huile LW-9.5/30 En tant que surpresseur haute pression principal, il est monté sur un châssis sur mesure intégrant deux refroidisseurs intermédiaires, un refroidisseur final et un automate programmable Siemens S7-1200 avec intégration SCADA. La pression de refoulement de 3,00 MPa répond à toutes les exigences d'inertage haute pression, tandis que sa conception sans huile élimine tout risque d'empoisonnement du catalyseur. Un réservoir tampon de 2 m³ est installé en amont pour amortir les fluctuations de la demande du système d'inertage du réacteur à urée fonctionnant par lots.

Résultats quantifiés après 24 mois :

• Teneur en huile azotée : Réduit de 2,8 mg/m³ à <0,01 mg/m³, atteignant la norme ISO 8573-1 Classe 0
• Activité catalytique de la synthèse de l'ammoniac : Stabilisé, sans déclin supplémentaire observé
• Coût de remplacement du catalyseur évité : $450,000 (reporté indéfiniment)
• Amélioration du rendement de l'usine : Capacité rétablie à sa valeur nominale, augmentant les revenus de $2,1M/an
• Consommation d'énergie : Amélioré par 5.2% par rapport à l'unité remplacée, une économie de $12 800/an
• Temps d'arrêt non planifié : Aucun événement en 24 mois de fonctionnement continu

« Le compresseur LW-9.5/30 a évité à notre usine d'ammoniac un remplacement catastrophique du catalyseur et un arrêt complet. Sa conception sans huile a permis de rétablir l'activité de notre catalyseur et d'éliminer la contamination qui détruisait notre production. Ce compresseur a été rentabilisé en seulement six mois grâce aux économies réalisées sur les coûts de catalyseur. » — Ingénieur en chef, usine de fabrication d'engrais

FAQ et guide de sélection

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