ZW-3/50 nitrogenkompressor | 3 m³/min oljefri N2-booster for 5,00 MPa ultrahøytrykkskritisk prosess

ZW-3/50 nitrogenkompressor – Ultrahøytrykks oljefri N2-booster for kritiske prosessapplikasjoner på 5,00 MPa

ZW-3/50 er en totrinns, treraders oljefri stempelnitrogenkompressor konstruert for å levere 3 m³/min ved et utløpstrykk på 5,00 MPa, og er designet for nitrogeninjeksjon med ultrahøyt trykk, kaskadefylling av gassflasker og kritiske petrokjemiske prosessapplikasjoner. Null oljeforurensning, forsterket høytrykkskonstruksjon og optimalisert for krevende kontinuerlig drift under ekstremt trykk.

Produktoversikt

De ZW-3/50 nitrogenkompressor opptar ultrahøytrykkssegmentet i vår portefølje av oljefrie stempelkompressorer, spesielt konstruert for applikasjoner der nitrogen må leveres ved trykk som langt overstiger konvensjonelle industrielle distribusjonsgrenser. Med en nominell kapasitet på 3 m³/min og en eksepsjonell 5,00 MPa utløpstrykk, denne enheten dekker de mest krevende kravene til nitrogenkompresjon i spesialiserte industrielle og forskningsapplikasjoner.

Det som skiller ZW-3/50 fra konvensjonelle alternativer er dens helt oljefri kompresjonsvei kombinert med ultrahøytrykkskapasitet. Stempelringene og rytterringene er presisjonsmaskinert av avanserte selvsmørende PTFE-komposittmaterialer spesielt formulert for ekstreme trykk. Ved 5,00 MPa er risikoen for oljeforurensning dramatisk forstørret sammenlignet med lavtrykksapplikasjoner, noe som gjør den oljefrie designen ikke bare fordelaktig, men absolutt obligatorisk for enhver applikasjon der nitrogenrenheten ikke kan kompromitteres.

Kompressoren bruker en to-trinns, tre-rads (二列三级) konfigurasjon som er avgjørende for å håndtere det ekstreme trykkforholdet som kreves for å oppnå et utløpstrykk på 5,00 MPa fra typiske innløpsforhold. Treradskonstruksjonen gir overlegen kraftbalanse og redusert vibrasjon sammenlignet med alternativer med én rad, mens totrinnsarrangementet sikrer at utløpstemperaturene holder seg innenfor de sikre driftsgrensene for PTFE-tetningsmaterialene. Hvert trinn har uavhengig høyeffektiv kjøling, og hele enheten er montert på en forsterket strukturramme som er designet for å motstå de mekaniske påkjenningene ved ultrahøyt trykk.

Tekniske spesifikasjoner – ZW-3/50

* Alle spesifikasjoner er vurdert under standard referanseforhold (ISO 1217, tillegg C). Faktisk ytelse kan variere basert på stedets høyde, omgivelsestemperatur og innløpsforhold.

Viktige funksjoner og tekniske fordeler

1. Ultrahøytrykks oljefritt PTFE-tetningssystem

ZW-3/50 bruker en proprietær selvsmørende stempelring og rytterbåndenhet produsert av PTFE-kompositter med ultrahøy ytelse, spesielt konstruert for ekstreme trykkforhold. Disse ringene er forsterket med glassfiber med høy tetthet og bronsepartikler for å oppnå en friksjonskoeffisient under 0,05 uten ekstern hydrokarbonsmøring. Ved et utløpstrykk på 5,00 MPa ville partialtrykket til oljedampen være katastrofalt høyt hvis det var noe smøremiddel til stede, noe som gjør den oljefrie designen til et absolutt krav. PTFE-formuleringen er klassifisert for kontinuerlig drift ved temperaturer opptil 185 °C, noe som sikrer pålitelig tetningsintegritet selv under ekstrem termisk belastning fra ultrahøytrykkskompresjon.

2. Tre-raders design for overlegen kraftbalanse

De to-trinns, tre-rads (二列三级) Arkitekturen til ZW-3/50 er mekanisk sofistikert, og fordeler kompresjonsarbeidet over tre sylindere som er anordnet i en kraftbalansert konfigurasjon. Denne treradskonstruksjonen gir overlegen førsteordens og andreordens kraftkansellering sammenlignet med alternativer med én eller to rader, noe som reduserer vibrasjonsoverføringen til fundamentet dramatisk. Ved 5,00 MPa er toppgasskreftene på stemplene betydelige, og treradsarrangementet sikrer at disse kreftene balanseres både vertikalt og horisontalt. Denne mekaniske fordelen tillater installasjon på et lettere fundament enn det som ville være nødvendig for en tilsvarende enradskompressor, og det reduserer belastningen på omkringliggende konstruksjoner og tilkoblede rør.

3. Forsterket høytrykksrammekonstruksjon

Hovedrammen er støpt fra GG30 grått støpejern (høyere kvalitet enn standard GG25) med betydelig forsterkede veggseksjoner, ekstra ribber og integrerte kjølevannskanaler. Høytrykks-sylinderblokken har tykkere veggstøpegods, spenningsavlastende varmebehandling og presisjonssliping for å sikre dimensjonsstabilitet under ekstreme trykk på 5,00 MPa drift. Alle høytrykkskomponenter utsettes for 100% ultralydstesting (UT) for å oppdage eventuelle interne defekter som kan kompromittere trykkintegriteten. Veivakselen er smidd av 42CrMo4 legeringsstål, herdet og dynamisk balansert i henhold til ISO 1940 G1.0-standarder – strengere enn G2.5-standarden som brukes for lavtrykkskompressorer.

4. Standard 380V-drift med høymomentmotor

ZW-3/50 drives av en 55 kW, 380 V, 50 Hz trefase induksjonsmotor med et design med høyt dreiemoment optimalisert for startbelastninger ved ultrahøytrykkskompresjon. Motoren er i samsvar med IEC 60034-1 effektivitetsklasse IE3 og har en servicefaktor på 1,15 for å imøtekomme toppmomentkravene under oppstart og trykkoppbygging. Standard 380V-konfigurasjonen integreres direkte i eksisterende industrielle distribusjonspaneler, noe som gjør enheten tilgjengelig for anlegg uten mellomspenningsinfrastruktur. For steder med 6kV- eller 10kV-bussystemer kan en valgfri motor med integrert nedtransformator leveres.

Søknadsscenarier

Kaskadefylling av nitrogenflasker med ultrahøyt trykk

ZW-3/50 er ideelt egnet for sylinderfyllestasjoner der nitrogen må komprimeres til trykk som nærmer seg eller overstiger 20 MPa for standard industrielle sylindere. Selv om kompressorens utløpstrykk på 5,00 MPa ikke når sylinderfyllingstrykket direkte, fungerer den som en svært effektiv mellomliggende booster som dramatisk reduserer kompresjonsforholdet som kreves for nedstrøms høytrykksfyllingskompressorer. Ved å øke nitrogen fra 0,05–0,10 MPa til 5,00 MPa, reduserer ZW-3/50 arbeidet som kreves i det siste fyllingstrinnet med omtrent 60%, noe som forbedrer den totale systemeffektiviteten og forlenger levetiden til det dyre høytrykksfyllingsutstyret. Den oljefrie designen er obligatorisk for sylinderfylling fordi all oljeforurensning vil bli fanget i sylinderene og levert til sluttbrukerne.

Kritisk petrokjemisk nødinjeksjon av nitrogen

I petrokjemiske og raffineriske operasjoner leverer ZW-3/50 nitrogen under ultrahøyt trykk for nødinjeksjon i høytrykksreaktorer, konservering av katalysatorsjikt og rask inertisering av prosessbeholdereUtløpstrykket på 5,00 MPa er tilstrekkelig til å injisere nitrogen i prosessbeholdere som opererer ved trykk opptil 4,0 MPa, og opprettholder en positiv inertgasstrøm selv under forstyrrede forhold. ZW-3/50 ultrahøytrykks nitrogenkompressor installeres ofte som en dedikert nødenhet, klar til å aktiveres automatisk når prosessikkerhetssystemer oppdager farlige forhold. Den oljefrie sertifiseringen sikrer at nødnitrogen ikke introduserer forurensninger som kan forgifte katalysatorer eller kompromittere produktkvaliteten under gjenvinningsoperasjoner.

Superkritisk væskeekstraksjon og -prosessering

Superkritiske væskeekstraksjonsprosesser (SFE) som bruker nitrogen krever trykk i området 3,0–7,0 MPa for å oppnå superkritisk tilstand. ZW-3/50s utløpstrykk på 5,00 MPa er ideelt plassert for superkritisk nitrogenutvinning av legemidler, naturprodukter og spesialkjemikalierDen oljefrie designen er helt avgjørende i SFE-applikasjoner fordi enhver hydrokarbonforurensning vil ko-ekstrahere med målforbindelsene, forurense sluttproduktet og potensielt skape giftige urenheter i farmasøytiske ekstrakter. Kapasiteten på 3 m³/min er godt tilpasset SFE-systemer i pilotskala og liten produksjonsskala.

Trykktesting og spyling av høytrykksrørledninger

Naturgassrørledninger, hydrogenrørledninger og høytrykksprosessrør krever nitrogentrykkstesting og rensing før igangkjøring og etter vedlikehold. ZW-3/50s utløpstrykk på 5,00 MPa er tilstrekkelig for hydrostatisk testing tilsvarende rørledningsdriftstrykk opptil 3,5 MPa (i henhold til ASME B31.8, testing ved 1,25 × MAOP) og for pneumatisk testing ved trykk opptil 4,0 MPa. Nitrogen er å foretrekke fremfor trykkluft for rørledningstesting fordi det eliminerer eksplosjonsrisikoen forbundet med oksygen i nærvær av hydrokarbonrester. Den oljefrie designen sikrer at testnitrogen ikke etterlater hydrokarbonforurensninger i rørledningen som kan påvirke den påfølgende produktkvaliteten.

Materiale og konstruksjon

ZW-3/50 er konstruert av førsteklasses materialer som er spesielt utvalgt for ultrahøytrykksnitrogen, termisk motstand og ekstrem mekanisk integritet:

Alle trykkbærende komponenter er designet og produsert i strengt samsvar med ASME BPVC seksjon VIII avdeling 1 eller kinesiske GB 150-standarder. Hver sveiseskjøt gjennomgår 100% radiografisk inspeksjon (RT) i henhold til ASME seksjon V, artikkel 2, og 100% ultralydtesting (UT) i henhold til ASME seksjon V, artikkel 4. Hver ferdigstilte trykkbeholder utsettes for en hydrostatisk trykktest ved 1,5 ganger MAWP i en minimum holdeperiode på 30 minutter. Høytrykksrørsystemer er produsert av sømløs SS316 med ANSI klasse 900 flensforbindelser for å sikre lekkasjetett integritet ved 5,00 MPa driftstrykk.

Retningslinjer for installasjon og vedlikehold

Fundament- og strukturkrav

ZW-3/50 har en tørrvekt på 3,97 tonn og et tyngdepunkt omtrent 850 mm over bunnplaten. Til tross for den kraftbalanserte designen med tre rader, krever de ekstreme gasskreftene på 5,00 MPa en armert betong-treghetsblokk på 6–8 tonn montert på kraftige elastomere vibrasjonsisolatorer (egenfrekvens 6–8 Hz). Fundamentet må være konstruert for å tåle ikke bare den statiske vekten, men også de dynamiske kreftene som genereres under trykkpulsering. Minimumskrav til klaring: 1,2 m på ikke-drivsiden for ventiltilgang, 1,0 m på drivsiden for motorvedlikehold og 1,8 m over hodet for krantilgang. Høytrykksutløpsrørene må støttes uavhengig med fjærhengere eller stive ankere for å forhindre vibrasjonsoverføring og utmattingsbrudd.

Design av kjølevannssystem

Kjølevannsbehovet er omtrent 14 m³/t ved en innløpstemperatur som ikke overstiger 32 °C. Vannfordelingskretsen forsyner sylinderkappene og intercooleren parallelt, mens intercooleren mottar prioritert strømning på grunn av den ekstreme kompresjonsvarmen ved 5,00 MPa. Spesifikasjoner for vannkvalitet: pH 6,5–8,5, totalt oppløste faste stoffer < 500 mg/L, kloridinnhold < 50 mg/L (for å forhindre korrosjon i SS316-rør), suspenderte faste stoffer < 20 mg/L og total hardhet < 250 mg/L som CaCO₃. Et lukket kjøletårn med sidestrømsfiltrering og kjemisk behandling anbefales på det sterkeste for alle installasjoner for å forhindre dannelse av belegg og korrosjon i høyeffektive kjølere.

Plan for forebyggende vedlikehold

Den oljefrie designen til ZW-3/50 forenkler vedlikeholdet dramatisk sammenlignet med smurte alternativer. Det er ingen oljeskift, ingen oljeanalyse, ingen filterbytte og ingen separatorpatronskift. De ekstreme trykkforholdene betyr imidlertid at PTFE-stempelringer og rytterbånd opplever høyere slitasje enn ved lavtrykksdrift, med typiske utskiftingsintervaller på 2500–4000 timer. Høytrykksventilplatene krever spesielt nøye overvåking på grunn av den økte mekaniske og termiske belastningen ved 5,00 MPa. Til tross for disse hensynene forblir den totale vedlikeholdsbyrden betydelig lavere enn oljesmurte systemer med tilsvarende trykkkapasitet.

Samsvars- og sikkerhetssertifiseringer

ZW-3/50 nitrogenkompressoren er designet, produsert og testet for å oppfylle eller overgå følgende internasjonale standarder og regelverk:

Ytelses- og effektivitetsanalyse

ZW-3/50 oppnår en spesifikt strømforbruk på omtrent 18,33 kW per m³/min av nitrogen levert ved 5,00 MPa utløpstrykk. Dette spesifikke effekttallet gjenspeiler det betydelige termodynamiske arbeidet som kreves for ultrahøytrykkskompresjon. Innenfor segmentet for oljefrie ultrahøytrykkskompressorer (utløpstrykk >4,00 MPa) er denne effektiviteten konkurransedyktig og betydelig bedre enn membrankompressorer, som er det primære alternativet for oljefri drift ved disse trykkene. Til sammenligning bruker oljesmurte stempelkompressorer i lignende ultrahøytrykksapplikasjoner vanligvis 20–25 kW/m³/min, mens membrankompressorer kan overstige 30 kW/m³/min.

Over en årlig driftssyklus på 8000 timer gir ZW-3/50s effektivitetsfordel sammenlignet med mindre effektive alternativer omtrent 80 000–160 000 kWh årlig energibesparelseMed en strømforbruksreduksjon på 1TP⁻¹⁴⁻¹/kWh representerer dette en reduksjon på 1TP⁻¹⁴ ... eliminering av oljerelaterte forbruksvarer og unngåelse av nedstrøms oljefjerningsutstyr Det ville være obligatorisk med smurte alternativer. Ved 5,00 MPa ville konsentrasjonen av oljeforurensning være omtrent 15–20 ganger høyere enn ved 0,30 MPa, noe som gjør nedstrøms oljefjerning uoverkommelig dyrt og teknisk utfordrende.

De totale eierkostnader for nitrogenkompresjon med ultrahøyt trykk domineres av utstyrets pålitelighet og vedlikeholdsarbeid snarere enn marginale energibesparelser. ZW-3/50s oljefrie design eliminerer de kroniske vedlikeholdsproblemene forbundet med oljesmurte høytrykkskompressorer, inkludert oljenedbrytning ved høy temperatur, oljeoverføring til nedstrøms utstyr og hyppig tilstopping av oljefilteret under høyt differansetrykk.

Tilpasning og OEM-muligheter

Vi tilbyr omfattende tilpasningsmuligheter for å tilpasse ZW-3/50 til spesifikke forhold på stedet, sikkerhetskrav og integrasjonsbehov:

• Nøkkelferdige pakker for montering på understell: Formontert kompressor, motor, høytrykkskjølere, instrumentering, sikkerhetssystemer og kontrollpanel på en forsterket stålkonstruksjonsramme med integrerte løfteører og ankerboltmaler. Alle høytrykksrør er prefabrikkert og trykktestet på fabrikken.
• Konfigurasjoner for farlig område: ATEX Sone 2 og IECEx-kompatible motor- og elektriske kapslinger for petrokjemiske installasjoner. Integrert gassdeteksjon, automatiske ventilasjonssperrer og eksplosjonssikker instrumentering.
• Avanserte sikkerhetssystemer: Doble trykkavlastningsventiler, bruddplateenheter, automatiske nødavstengningsventiler og SIL-klassifiserte sikkerhetsinstrumenterte systemer (SIS) for kritiske prosessapplikasjoner. Høytrykksalarm og avstengningssperrer med redundante sensorer.
• PLS og fjernovervåking: Siemens S7-1200 eller S7-1500 PLS med 10-tommers HMI-berøringsskjerm, Ethernet-tilkobling og SMS-/e-postalarmer. Kompatibel med Modbus TCP/IP og OPC-UA for SCADA-integrasjon. Automatisk lasting/lossing og nødavstengningssekvensering.
• Miljøvern: C5-M marinebelegg for kystinstallasjoner; tropiske elektriske komponenter for 55 °C omgivelsestemperatur; IP54-klassifiserte akustiske kapslinger som reduserer støy fra 85 dB(A) til 72 dB(A) på 1 meter.
• OEM og privat etikett: Tilpassede lakkfarger, merkeskilt med merkenavn og lokalisert dokumentasjon for distributører av gassutstyr og systemintegratorer.

Tilpassede konfigurasjoner er tilgjengelige fra MOQ 1 enhetIngeniørgjennomgang og tilbudsgenerering tar vanligvis 7–10 virkedager på grunn av kompleksiteten ved ultrahøytrykksdesign. Standard leveringstid er 14–16 uker; ekspresslevering innen 12 uker er tilgjengelig for kvalifiserte bestillinger.

Casestudie: Superkritisk CO₂-erstatning med nitrogen i farmasøytisk ekstraksjon

Klient: Et farmasøytisk utvinningsselskap for naturprodukter i Sør-Korea

Utfordring: Kunden brukte superkritisk CO₂-ekstraksjon for planteekstrakter av farmasøytisk kvalitet, men møtte regulatorisk press for å eliminere CO₂ på grunn av klassifiseringen som en klimagass og bekymringer om gjenværende CO₂ i sluttproduktet. De måtte gå over til superkritisk nitrogenekstraksjon, som krever trykk på 3,5–5,0 MPa. Deres eksisterende CO₂-kompressor var oljesmurt og uegnet for nitrogenbruk på grunn av risiko for oljeforurensning. I tillegg krevde ekstraksjonsprosessen absolutt renhet fordi ekstraktene ble brukt i injiserbare legemiddelformuleringer.

Løsning: Vi leverte en ZW-3/50 oljefri nitrogenkompressor konfigurert på en spesialtilpasset meie med integrert høytrykks-intercooler, etterkjøler, en Siemens S7-1200 PLS med sikkerhetssperrer og et automatisk nødisoleringssystem. Utløpstrykket på 5,00 MPa ga det superkritiske nitrogenet som var nødvendig for ekstraksjon, mens den oljefrie designen sikret samsvar med farmasøytiske renhetsstandarder (USP-NF-kvalitet). En 2 m³ høytrykksbufferbeholder ble installert nedstrøms for å stabilisere trykket under ekstraksjonssyklusen.

Kvantifiserte resultater etter 18 måneder:

• Produktets renhet: Ekstrakter oppfyller USP-NF injiserbare kvalitetsstandarder med null olje- eller CO₂-forurensning
• Overholdelse av regelverk: Full samsvar med kravene fra det koreanske departementet for mat- og legemiddeltrygghet (MFDS)
• CO₂-utslipp: Eliminert fullstendig fra utvinningsprosessen, og forbedre bedriftens bærekraftsmål
• Ekstraksjonsutbytte: Forbedret med 8% sammenlignet med CO₂-ekstraksjon for visse planteforbindelser
• Kundekontrakter: Tre nye farmasøytiske kunder vunnet på grunn av CO₂-fri ekstraksjonskapasitet

«ZW-3/50 gjorde det mulig for oss å gå over fra CO₂ til superkritisk nitrogenutvinning uten at det gikk på bekostning av produktkvaliteten. Våre farmasøytiske kunder ber nå spesifikt om våre nitrogenutvunnede produkter fordi de vet at det ikke er noen risiko for CO₂-rester eller oljeforurensning. Denne kompressoren har åpnet et helt nytt markedssegment for oss.» — FoU-direktør, farmasøytisk utvinningsselskap

Vanlige spørsmål og utvalgsguide

Relaterte produkter og løsninger

For en omfattende oversikt over våre industriell nitrogenkompressor portefølje, inkludert oljefrie oksygenkompressorer, hydrogenkompressorer, karbondioksidkompressorer og spesialkonstruerte spesialgassløsninger, kan du kontakte vårt applikasjonsingeniørteam eller bla gjennom vår online produktkatalog.

Klar til å distribuere ultrahøytrykksnitrogen?

Våre applikasjonsingeniører står klare til å evaluere dine behov for ultrahøytrykksnitrogen, inkludert strømningskrav, innløpsforhold, mål for utløpstrykk og integrasjon av sikkerhetssystemer. Vi tilbyr gratis tekniske forslag, tegninger for fundamentlayout, rør- og instrumentdiagrammer (P&ID-er), sikkerhetssystemdesign og detaljerte analyser av totale eierkostnader (TCO) innen 48 timer etter at vi har mottatt forespørselen din.

E-post: [email protected] | Svar innen 24 timer