Compressore di azoto ZW-3/50 | Booster di N2 senza olio da 3 m³/min per processi critici ad altissima pressione (5,00 MPa)

Compressore di azoto ZW-3/50 – Booster di N2 senza olio ad altissima pressione per applicazioni di processo critiche a 5,00 MPa

Progettato per erogare 3 m³/min a una pressione di scarico di 5,00 MPa, il ZW-3/50 è un compressore di azoto a pistoni oil-free a due stadi e tre file, ideale per l'iniezione di azoto ad altissima pressione, il riempimento a cascata di bombole di gas e applicazioni critiche nei processi petrolchimici. Caratterizzato da zero contaminazione da olio, struttura rinforzata per alte pressioni e ottimizzazione per un funzionamento continuo e impegnativo a pressioni estreme.

Panoramica del prodotto

IL Compressore di azoto ZW-3/50 occupa il segmento ad altissima pressione del nostro portafoglio di compressori a pistoni oil-free, progettato specificamente per applicazioni in cui l'azoto deve essere erogato a pressioni che superano di gran lunga i limiti di distribuzione industriale convenzionali. Con una capacità nominale di 3 m³/min e un eccezionale Pressione di scarico di 5,00 MPaQuesta unità soddisfa i requisiti di compressione dell'azoto più esigenti in applicazioni industriali e di ricerca specializzate.

Ciò che distingue lo ZW-3/50 dalle alternative convenzionali è il suo percorso di compressione completamente privo di olio combinati con capacità di pressione ultraelevata. Le fasce elastiche e le fasce di scorrimento sono lavorate con precisione da materiali compositi PTFE autolubrificanti avanzati, specificamente formulati per applicazioni ad altissima pressione. A 5,00 MPa, il rischio di contaminazione da olio è notevolmente amplificato rispetto alle applicazioni a bassa pressione, rendendo il design senza olio non solo vantaggioso, ma assolutamente indispensabile per qualsiasi applicazione in cui la purezza dell'azoto non può essere compromessa.

Il compressore utilizza un due stadi, tre file (二列三级) Configurazione essenziale per gestire l'estremo rapporto di pressione necessario per raggiungere una pressione di scarico di 5,00 MPa a partire da condizioni di ingresso tipiche. Il design a tre file offre un bilanciamento delle forze superiore e vibrazioni ridotte rispetto alle alternative a fila singola, mentre la disposizione a due stadi garantisce che le temperature di scarico rimangano entro i limiti operativi di sicurezza dei materiali di tenuta in PTFE. Ogni stadio è dotato di un sistema di raffreddamento indipendente ad alta efficienza e l'intero gruppo è montato su un telaio strutturale rinforzato, progettato per resistere alle sollecitazioni meccaniche del funzionamento ad altissima pressione.

Specifiche tecniche – ZW-3/50

* Tutte le specifiche sono valutate in condizioni di riferimento standard (ISO 1217, Allegato C). Le prestazioni effettive possono variare in base all'altitudine del sito, alla temperatura ambiente e alle condizioni di ingresso.

Caratteristiche principali e vantaggi ingegneristici

1. Sistema di tenuta in PTFE senza olio ad altissima pressione

Lo ZW-3/50 utilizza un sistema proprietario Gruppo di fasce elastiche e anelli di scorrimento autolubrificanti Realizzati con compositi in PTFE ad altissime prestazioni, specificamente progettati per applicazioni a pressione estrema, questi anelli sono rinforzati con fibra di vetro ad alta densità e particelle di bronzo per ottenere un coefficiente di attrito inferiore a 0,05 senza necessità di lubrificazione esterna a base di idrocarburi. A una pressione di scarico di 5,00 MPa, la pressione parziale del vapore d'olio risulterebbe catastroficamente elevata in presenza di qualsiasi lubrificante, rendendo la progettazione senza olio un requisito imprescindibile. La formulazione in PTFE è adatta al funzionamento continuo a temperature fino a 185 °C, garantendo un'integrità di tenuta affidabile anche in condizioni di stress termico estremo dovute alla compressione ad altissima pressione.

2. Design a tre file per un bilanciamento della forza superiore

IL due stadi, tre file (二列三级) L'architettura dello ZW-3/50 è meccanicamente sofisticata e distribuisce il lavoro di compressione su tre cilindri disposti in una configurazione bilanciata in termini di forza. Questo design a tre file fornisce cancellazione della forza di primo e secondo ordine superiore Rispetto alle alternative a fila singola o doppia, si riduce drasticamente la trasmissione delle vibrazioni alle fondamenta. A 5,00 MPa, le forze massime del gas sui pistoni sono considerevoli e la configurazione a tre file garantisce che queste forze siano bilanciate sia verticalmente che orizzontalmente. Questo vantaggio meccanico consente l'installazione su una fondazione più leggera rispetto a quella che sarebbe necessaria per un compressore equivalente a fila singola e riduce le sollecitazioni sulle strutture circostanti e sulle tubazioni collegate.

3. Struttura del telaio rinforzata ad alta pressione

La struttura principale è realizzata in fusione Ghisa grigia GG30 (grado superiore rispetto allo standard GG25) con sezioni di parete significativamente rinforzate, nervature aggiuntive e passaggi dell'acqua di raffreddamento integrati. Il blocco cilindri ad alta pressione presenta fusioni a parete più spessa, trattamento termico di distensione e levigatura di precisione per garantire la stabilità dimensionale alle pressioni estreme di esercizio di 5,00 MPa. Tutti i componenti ad alta pressione sono sottoposti a test a ultrasuoni (UT) secondo lo standard 100% per rilevare eventuali difetti interni che potrebbero compromettere l'integrità della pressione. L'albero motore è forgiato in acciaio legato 42CrMo4, temprato e rinvenuto, e bilanciato dinamicamente secondo gli standard ISO 1940 G1.0, più rigorosi dello standard G2.5 utilizzato per i compressori a bassa pressione.

4. Azionamento standard da 380 V con motore ad alta coppia

Lo ZW-3/50 è azionato da un Motore a induzione trifase da 55 kW, 380 V, 50 Hz Con un design ad alta coppia ottimizzato per i carichi di avviamento della compressione ad altissima pressione, il motore è conforme alla classe di efficienza IE3 della norma IEC 60034-1 e presenta un fattore di servizio di 1,15 per gestire i picchi di coppia durante l'avviamento e la fase di pressurizzazione. La configurazione standard a 380 V si integra direttamente nei quadri di distribuzione industriali esistenti, rendendo l'unità accessibile anche a impianti sprovvisti di infrastruttura di media tensione. Per impianti con sistemi a bus da 6 kV o 10 kV, è disponibile un motore opzionale con trasformatore di riduzione integrato.

Scenari applicativi

Riempimento a cascata di bombole di azoto ad altissima pressione

Lo ZW-3/50 è ideale per stazioni di riempimento bombole dove l'azoto deve essere compresso a pressioni prossime o superiori a 20 MPa per le bombole industriali standard. Sebbene la pressione di scarico del compressore di 5,00 MPa non raggiunga direttamente la pressione di riempimento della bombola, funge da booster intermedio altamente efficiente che riduce drasticamente il rapporto di compressione richiesto dai compressori di riempimento ad alta pressione a valle. Aumentando la pressione dell'azoto da 0,05-0,10 MPa a 5,00 MPa, lo ZW-3/50 riduce il lavoro richiesto dalla fase di riempimento finale di circa 60%, migliorando l'efficienza complessiva del sistema e prolungando la durata delle costose apparecchiature di riempimento ad alta pressione. Il design senza olio è obbligatorio per il riempimento delle bombole perché qualsiasi contaminazione da olio rimarrebbe intrappolata nelle bombole e verrebbe consegnata agli utenti finali.

Iniezione di azoto di emergenza critica nel settore petrolchimico

Nelle operazioni petrolchimiche e di raffinazione, lo ZW-3/50 fornisce azoto ad altissima pressione per iniezione di emergenza nei reattori ad alta pressione, preservazione del letto catalitico e inertizzazione rapida dei recipienti di processoLa pressione di scarico di 5,00 MPa è sufficiente per iniettare azoto in recipienti di processo che operano a pressioni fino a 4,0 MPa, mantenendo un flusso positivo di gas inerte anche in condizioni anomale. Compressore di azoto ad altissima pressione ZW-3/50 Viene spesso installato come unità di backup di emergenza dedicata, pronta ad attivarsi automaticamente quando i sistemi di sicurezza del processo rilevano condizioni pericolose. La certificazione oil-free garantisce che l'azoto di emergenza non introduca contaminanti che potrebbero avvelenare i catalizzatori o compromettere la qualità del prodotto durante le operazioni di recupero.

Estrazione e trattamento con fluidi supercritici

I processi di estrazione con fluidi supercritici (SFE) che utilizzano azoto richiedono pressioni comprese tra 3,0 e 7,0 MPa per raggiungere lo stato supercritico. La pressione di scarico di 5,00 MPa dello ZW-3/50 è posizionata idealmente per estrazione di prodotti farmaceutici, naturali e speciali prodotti chimici mediante azoto supercriticoIl design senza olio è assolutamente fondamentale nelle applicazioni SFE perché qualsiasi contaminazione da idrocarburi verrebbe co-estratta con i composti target, contaminando il prodotto finale e potenzialmente creando impurità tossiche negli estratti farmaceutici. La capacità di 3 m³/min è ideale per sistemi SFE su scala pilota e su piccola scala produttiva.

Test di pressione e spurgo di condotte ad alta pressione

I gasdotti, le condotte dell'idrogeno e le tubazioni di processo ad alta pressione richiedono test e spurgo con pressione di azoto Prima della messa in servizio e dopo la manutenzione. La pressione di scarico di 5,00 MPa dello ZW-3/50 è sufficiente per prove idrostatiche equivalenti alle pressioni di esercizio della condotta fino a 3,5 MPa (secondo ASME B31.8, con prove a 1,25 volte la pressione massima di esercizio) e per prove pneumatiche a pressioni fino a 4,0 MPa. L'azoto è preferibile all'aria compressa per le prove sulle condotte perché elimina il rischio di esplosione associato all'ossigeno in presenza di residui di idrocarburi. Il design senza olio garantisce che l'azoto utilizzato per le prove non lasci contaminanti idrocarburici nella condotta che potrebbero compromettere la qualità del prodotto successivo.

Materiali e costruzione

Il modello ZW-3/50 è costruito con materiali di prima qualità, selezionati specificamente per l'utilizzo con azoto ad altissima pressione, la resistenza termica e l'estrema integrità meccanica:

Tutti i componenti portanti sono progettati e fabbricati in stretta conformità con ASME BPVC Sezione VIII Divisione 1 o secondo gli standard cinesi GB 150. Ogni giunto saldato viene sottoposto a ispezione radiografica 100% (RT) secondo la Sezione V, Articolo 2 dell'ASME e a test ultrasonici 100% (UT) secondo la Sezione V, Articolo 4 dell'ASME. Ogni recipiente a pressione completato viene sottoposto a una prova di pressione idrostatica a 1,5 volte la MAWP per un periodo di mantenimento minimo di 30 minuti. I sistemi di tubazioni ad alta pressione sono realizzati in acciaio inox senza saldatura SS316 con connessioni flangiate ANSI Classe 900 per garantire l'integrità a tenuta stagna a una pressione di esercizio di 5,00 MPa.

Linee guida per l'installazione e la manutenzione

Requisiti strutturali e di fondazione

Lo ZW-3/50 ha un peso a secco di 3,97 tonnellate e un centro di gravità circa 850 mm sopra la piastra di base. Nonostante il design bilanciato a tre file di forze, le forze estreme del gas a 5,00 MPa richiedono un blocco inerziale in cemento armato da 6-8 tonnellate Montato su isolatori di vibrazioni elastomerici per impieghi gravosi (frequenza naturale 6–8 Hz). La fondazione deve essere progettata per resistere non solo al peso statico, ma anche alle forze dinamiche generate durante le pulsazioni di pressione. Requisiti minimi di spazio libero: 1,2 m sul lato non azionato per l'accesso alla valvola, 1,0 m sul lato azionato per la manutenzione del motore e 1,8 m in altezza per l'accesso con gru. La tubazione di scarico ad alta pressione deve essere supportata indipendentemente con sospensioni a molla o ancoraggi rigidi per prevenire la trasmissione delle vibrazioni e la rottura per fatica.

Progettazione del sistema di raffreddamento ad acqua

La richiesta di acqua di raffreddamento è approssimativamente 14 m³/h con una temperatura di ingresso non superiore a 32 °C. Il circuito di distribuzione dell'acqua alimenta in parallelo le camicie dei cilindri e l'intercooler, con quest'ultimo che riceve un flusso prioritario a causa dell'estremo calore di compressione a 5,00 MPa. Specifiche di qualità dell'acqua: pH 6,5–8,5, solidi disciolti totali < 500 mg/L, contenuto di cloruri < 50 mg/L (per prevenire la corrosione dei tubi in acciaio inox 316), solidi sospesi < 20 mg/L e durezza totale < 250 mg/L come CaCO₃. Per tutti gli impianti è fortemente raccomandata una torre di raffreddamento a circuito chiuso con filtrazione laterale e trattamento chimico per prevenire la formazione di incrostazioni e la corrosione nei refrigeratori ad alta efficienza.

Programma di manutenzione preventiva

Il design senza olio dello ZW-3/50 semplifica notevolmente la manutenzione rispetto alle alternative lubrificate. Non sono necessari cambi d'olio, analisi dell'olio, sostituzione dei filtri o sostituzione delle cartucce del separatore. Tuttavia, le condizioni di pressione estreme implicano che il Fasce elastiche e anelli di scorrimento in PTFE Le valvole ad alta pressione presentano tassi di usura più elevati rispetto a quelle a bassa pressione, con intervalli di sostituzione tipici di 2.500-4.000 ore. Le piastre delle valvole ad alta pressione richiedono un monitoraggio particolarmente attento a causa delle maggiori sollecitazioni meccaniche e termiche a 5,00 MPa. Nonostante queste considerazioni, l'onere complessivo della manutenzione rimane significativamente inferiore rispetto ai sistemi lubrificati a olio di pari capacità di pressione.

Certificazioni di conformità e sicurezza

Il compressore di azoto ZW-3/50 è progettato, fabbricato e testato per soddisfare o superare i seguenti standard e quadri normativi internazionali:

Analisi delle prestazioni e dell'efficienza

Lo ZW-3/50 raggiunge un consumo energetico specifico di circa 18,33 kW per m³/min di azoto erogato a una pressione di scarico di 5,00 MPa. Questo valore di potenza specifico riflette il notevole lavoro termodinamico richiesto per la compressione ad altissima pressione. Nel segmento dei compressori oil-free ad altissima pressione (pressione di scarico >4,00 MPa), questa efficienza è competitiva e significativamente superiore a quella dei compressori a membrana, che rappresentano la principale alternativa per il servizio oil-free a queste pressioni. Per confronto, i compressori alternativi lubrificati ad olio in applicazioni ad altissima pressione simili consumano in genere 20-25 kW/m³/min, mentre i compressori a membrana possono superare i 30 kW/m³/min.

Su un ciclo operativo annuale di 8.000 ore, il vantaggio in termini di efficienza dello ZW-3/50 rispetto ad alternative meno efficienti si traduce in circa Risparmio energetico annuo compreso tra 80.000 e 160.000 kWh. A $0,08/kWh, ciò rappresenta una riduzione dei costi diretti dell'elettricità pari a $6.400–$12.800 all'anno. Tuttavia, il principale fattore economico determinante per la selezione di ZW-3/50 è in genere il eliminazione dei materiali di consumo legati al petrolio ed evitazione di apparecchiature per la rimozione del petrolio a valle Ciò sarebbe obbligatorio con le alternative lubrificate. A 5,00 MPa, la concentrazione di contaminazione da olio sarebbe circa 15-20 volte superiore rispetto a 0,30 MPa, rendendo la rimozione dell'olio a valle proibitivamente costosa e tecnicamente complessa.

IL costo totale di proprietà per la compressione di azoto ad altissima pressione Il fattore determinante è l'affidabilità delle apparecchiature e la manodopera per la manutenzione, piuttosto che i risparmi energetici marginali. Il design senza olio dello ZW-3/50 elimina i problemi di manutenzione cronica associati ai compressori ad alta pressione lubrificati a olio, tra cui il degrado dell'olio ad alte temperature, il trascinamento dell'olio nelle apparecchiature a valle e il frequente intasamento del filtro dell'olio in presenza di un'elevata pressione differenziale.

Capacità di personalizzazione e produzione OEM

Offriamo opzioni di personalizzazione complete per adattare lo ZW-3/50 alle specifiche condizioni del sito, ai requisiti di sicurezza e alle esigenze di integrazione:

• Pacchetti chiavi in ​​mano con montaggio su skid: Compressore, motore, scambiatori di calore ad alta pressione, strumentazione, sistemi di sicurezza e pannello di controllo preassemblati su una base in acciaio strutturale rinforzato con occhielli di sollevamento integrati e dime per bulloni di ancoraggio. Tutte le tubazioni ad alta pressione sono prefabbricate e testate in pressione in fabbrica.
• Configurazioni delle aree pericolose: Involucri per motori e apparecchiature elettriche conformi alle normative ATEX Zona 2 e IECEx per impianti petrolchimici. Rilevamento gas integrato, interblocchi automatici di ventilazione e strumentazione antideflagrante.
• Sistemi di sicurezza avanzati: Doppie valvole di sicurezza, gruppi di dischi di rottura, valvole di isolamento di emergenza automatiche e sistemi di sicurezza strumentati (SIS) con classificazione SIL per applicazioni di processo critiche. Interblocchi di allarme e arresto per alta pressione con sensori ridondanti.
• PLC e monitoraggio remoto: PLC Siemens S7-1200 o S7-1500 con touchscreen HMI da 10 pollici, connettività Ethernet e allarmi SMS/e-mail. Compatibile con Modbus TCP/IP e OPC-UA per l'integrazione SCADA. Sequenza automatica di carico/scarico e arresto di emergenza.
• Protezione ambientale: Rivestimenti C5-M di grado marino per installazioni costiere; componenti elettrici tropicalizzati per temperature ambiente di 55 °C; involucri acustici con grado di protezione IP54 che riducono il rumore da 85 dB(A) a 72 dB(A) a 1 metro.
• OEM e Private Label: Colori di vernice personalizzati, targhette con il marchio e documentazione localizzata per distributori di apparecchiature a gas e integratori di sistemi.

Le configurazioni personalizzate sono disponibili da Quantità minima d'ordine: 1 unitàA causa della complessità della progettazione per applicazioni ad altissima pressione, la revisione tecnica e la generazione della proposta richiedono in genere 7-10 giorni lavorativi. I tempi di consegna standard sono di 14-16 settimane; per ordini che soddisfano determinati requisiti è disponibile la consegna rapida entro 12 settimane.

Caso di studio: Sostituzione della CO₂ supercritica con azoto nell'estrazione farmaceutica

Cliente: Un'azienda sudcoreana specializzata nell'estrazione di prodotti naturali per l'industria farmaceutica.

Sfida: Il cliente utilizzava l'estrazione con CO₂ supercritica per estratti vegetali di grado farmaceutico, ma si trovava a dover affrontare pressioni normative per eliminare la CO₂ a causa della sua classificazione come gas serra e delle preoccupazioni relative alla presenza di CO₂ residua nel prodotto finale. Era quindi necessario passare all'estrazione con azoto supercritico, che richiede pressioni comprese tra 3,5 e 5,0 MPa. Il compressore di CO₂ esistente era lubrificato a olio e non adatto all'utilizzo con azoto a causa del rischio di contaminazione da olio. Inoltre, il processo di estrazione richiedeva una purezza assoluta poiché gli estratti venivano utilizzati in formulazioni farmaceutiche iniettabili.

Soluzione: Abbiamo fornito un Compressore di azoto senza olio ZW-3/50 Configurato su uno skid personalizzato con intercooler ad alta pressione integrato, post-refrigeratore, un PLC Siemens S7-1200 con interblocchi di sicurezza e un sistema automatico di isolamento di emergenza. La pressione di scarico di 5,00 MPa ha fornito l'azoto supercritico necessario per l'estrazione, mentre il design senza olio ha garantito la conformità agli standard di purezza farmaceutica (grado USP-NF). Un serbatoio tampone ad alta pressione da 2 m³ è stato installato a valle per stabilizzare la pressione durante il ciclo di estrazione.

Risultati quantificabili dopo 18 mesi:

• Purezza del prodotto: Gli estratti soddisfano gli standard di qualità per iniezioni USP-NF. senza alcuna contaminazione da petrolio o CO₂
• Conformità normativa: Piena conformità in conformità con i requisiti del Ministero coreano per la sicurezza alimentare e farmaceutica (MFDS)
• Emissioni di CO₂: Eliminato completamente dal processo di estrazione, migliorando le metriche di sostenibilità aziendale
• Resa di estrazione: Migliorato da 8% rispetto all'estrazione di CO₂ per determinati composti vegetali
• Contratti con i clienti: Tre nuovi clienti del settore farmaceutico vinto grazie alla capacità di estrazione senza CO₂

“Il compressore ZW-3/50 ci ha permesso di passare dall'estrazione con CO₂ all'estrazione con azoto supercritico senza compromettere la qualità del prodotto. I nostri clienti del settore farmaceutico ora richiedono specificamente i nostri prodotti estratti con azoto perché sanno che non vi è alcun rischio di residui di CO₂ o contaminazione da olio. Questo compressore ci ha aperto un segmento di mercato completamente nuovo.” — Direttore Ricerca e Sviluppo, Azienda di Estrazione Farmaceutica

Domande frequenti e guida alla selezione

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