ZW-3/50 kvävgaskompressor | 3 m³/min oljefri N2-booster för 5,00 MPa ultrahögtrycksprocesser

ZW-3/50 kvävgaskompressor – Ultrahögtrycks oljefri N2-booster för kritiska processtillämpningar på 5,00 MPa

ZW-3/50 är en tvåstegs, treradig oljefri kvävgaskompressor med kolv, konstruerad för att leverera 3 m³/min vid 5,00 MPa utloppstryck, och är utformad för ultrahögtryckskvävgasinsprutning, kaskadfyllning av gasflaskor och kritiska petrokemiska processapplikationer. Noll oljeförorening, förstärkt högtryckskonstruktion och optimerad för krävande kontinuerlig drift vid extremt tryck.

Produktöversikt

De ZW-3/50 kvävgaskompressor upptar ultrahögtryckssegmentet i vår portfölj av oljefria kolvkompressorer, konstruerade specifikt för applikationer där kväve måste levereras vid tryck som vida överstiger konventionella industriella distributionsgränser. Med en nominell kapacitet på 3 m³/min och en exceptionell 5,00 MPa utloppstryck, denna enhet uppfyller de mest krävande kraven på kvävekompression i specialiserade industriella och forskningsmässiga tillämpningar.

Det som skiljer ZW-3/50 från konventionella alternativ är dess helt oljefri kompressionsväg kombinerat med ultrahögtryckskapacitet. Kolvringarna och rytmbanden är precisionsbearbetade av avancerade självsmörjande PTFE-kompositmaterial speciellt formulerade för extrema tryck. Vid 5,00 MPa ökar risken för oljekontaminering dramatiskt jämfört med lågtrycksapplikationer, vilket gör den oljefria designen inte bara fördelaktig utan absolut obligatorisk för alla applikationer där kväverens renhet inte kan kompromissas.

Kompressorn använder en tvåsteg, trerad (二列三级) konfiguration som är avgörande för att hantera det extrema tryckförhållande som krävs för att uppnå ett utloppstryck på 5,00 MPa från typiska inloppsförhållanden. Treradskonstruktionen ger överlägsen kraftbalans och minskad vibration jämfört med enradsalternativ, medan tvåstegsarrangemanget säkerställer att utloppstemperaturerna håller sig inom de säkra driftsgränserna för PTFE-tätningsmaterialen. Varje steg har oberoende högeffektiv kylning, och hela aggregatet är monterat på en förstärkt strukturram som är konstruerad för att motstå de mekaniska påfrestningarna vid ultrahögtrycksdrift.

Tekniska specifikationer – ZW-3/50

* Alla specifikationer är klassade vid standardreferensförhållanden (ISO 1217, bilaga C). Faktisk prestanda kan variera beroende på platsens höjd över havet, omgivningstemperatur och inloppsförhållanden.

Viktiga funktioner och tekniska fördelar

1. Oljefritt PTFE-tätningssystem med ultrahögt tryck

ZW-3/50 använder en egenutvecklad självsmörjande kolvring och ryttarbandsenhet Tillverkade av ultrahögpresterande PTFE-kompositer speciellt konstruerade för extrema tryck. Dessa ringar är förstärkta med högdensitetsglasfiber och bronspartiklar för att uppnå en friktionskoefficient under 0,05 utan extern kolvätesmörjning. Vid ett utloppstryck på 5,00 MPa skulle partialtrycket för oljeångan vara katastrofalt högt om något smörjmedel fanns närvarande, vilket gör den oljefria designen till ett absolut krav. PTFE-formuleringen är klassad för kontinuerlig drift vid temperaturer upp till 185 °C, vilket säkerställer tillförlitlig tätningsintegritet även under extrem termisk belastning från ultrahögtryckskompression.

2. Treradig design för överlägsen kraftbalans

De tvåsteg, trerad (二列三级) ZW-3/50:s arkitektur är mekaniskt sofistikerad och fördelar kompressionsarbetet över tre cylindrar anordnade i en kraftbalanserad konfiguration. Denna treradiga design ger överlägsen första ordningens och andra ordningens kraftavbrytning jämfört med enradiga eller tvåradiga alternativ, vilket dramatiskt minskar vibrationsöverföringen till fundamentet. Vid 5,00 MPa är toppgaskrafterna på kolvarna betydande, och treradsarrangemanget säkerställer att dessa krafter balanseras både vertikalt och horisontellt. Denna mekaniska fördel möjliggör installation på ett lättare fundament än vad som skulle krävas för en motsvarande enradig kompressor, och det minskar belastningen på omgivande strukturer och anslutna rör.

3. Förstärkt högtrycksramkonstruktion

Huvudramen är gjuten av GG30 grått gjutjärn (högre kvalitet än standard GG25) med avsevärt förstärkta väggsektioner, extra ribbor och integrerade kylvattenkanaler. Högtryckscylinderblocket har tjockare vägggjutningar, spänningsavlastande värmebehandling och precisionsslipning för att säkerställa dimensionsstabilitet under extrema tryck på 5,00 MPa drift. Alla högtryckskomponenter utsätts för 100% ultraljudsprovning (UT) för att upptäcka eventuella interna defekter som kan äventyra tryckintegriteten. Vevaxeln är smidd av 42CrMo4-legerat stål, seghärdat och dynamiskt balanserad enligt ISO 1940 G1.0-standarder – strängare än G2.5-standarden som används för lågtryckskompressorer.

4. Standard 380V-drift med högmomentmotor

ZW-3/50 drivs av en 55 kW, 380V, 50Hz trefas induktionsmotor med en högmomentkonstruktion optimerad för startbelastningar vid ultrahögtryckskompression. Motorn uppfyller IEC 60034-1 effektivitetsklass IE3 och har en servicefaktor på 1,15 för att hantera toppmomentkraven vid uppstart och tryckuppbyggnad. Standardkonfigurationen på 380 V integreras direkt i befintliga industriella distributionscentraler, vilket gör enheten tillgänglig för anläggningar utan mellanspänningsinfrastruktur. För platser med 6 kV- eller 10 kV-bussystem kan en motor med integrerad nedtransformator levereras som tillval.

Applikationsscenarier

Kaskadfyllning av ultrahögtryckskvävgasflaskor

ZW-3/50 är idealisk för cylinderpåfyllningsstationer där kväve måste komprimeras till tryck som närmar sig eller överstiger 20 MPa för vanliga industriella cylindrar. Även om kompressorns utloppstryck på 5,00 MPa inte direkt når cylinderfyllningstrycket, fungerar den som en mycket effektiv mellanliggande booster som dramatiskt minskar det kompressionsförhållande som krävs av nedströms högtrycksfyllningskompressorer. Genom att öka kväve från 0,05–0,10 MPa till 5,00 MPa minskar ZW-3/50 arbetet som krävs i det sista fyllningssteget med cirka 60%, vilket förbättrar den totala systemeffektiviteten och förlänger livslängden på den dyra högtrycksfyllningsutrustningen. Den oljefria designen är obligatorisk för cylinderfyllning eftersom eventuell oljeförorening skulle fångas in i cylindrarna och levereras till slutanvändarna.

Kritisk petrokemisk nödinjektion av kväve

Inom petrokemiska och raffinaderibaserade verksamheter tillhandahåller ZW-3/50 kvävgas under ultrahögt tryck för nödinjektion i högtrycksreaktorer, konservering av katalysatorbädd och snabb inertering av processkärlUtloppstrycket på 5,00 MPa är tillräckligt för att injicera kväve i processkärl som arbetar vid tryck upp till 4,0 MPa, vilket bibehåller ett positivt inertgasflöde även under störda förhållanden. ZW-3/50 ultrahögtryckskvävgaskompressor installeras ofta som en dedikerad reservenhet för nödsituationer, redo att aktiveras automatiskt när processäkerhetssystem upptäcker farliga förhållanden. Den oljefria certifieringen säkerställer att nödkväve inte introducerar föroreningar som kan förgifta katalysatorer eller äventyra produktkvaliteten under återvinningsoperationer.

Superkritisk vätskeextraktion och bearbetning

Superkritisk vätskeextraktion (SFE) med kväve kräver tryck i intervallet 3,0–7,0 MPa för att uppnå det superkritiska tillståndet. ZW-3/50:s utloppstryck på 5,00 MPa är idealiskt positionerat för superkritisk kväveextraktion av läkemedel, naturprodukter och specialkemikalierDen oljefria designen är absolut avgörande i SFE-tillämpningar eftersom all kolvätekontaminering skulle samextrahera med målföreningarna, förorena slutprodukten och potentiellt skapa giftiga föroreningar i farmaceutiska extrakt. Kapaciteten på 3 m³/min är väl anpassad till SFE-system i pilotskala och småskaliga produktionssystem.

Trycktestning och rensning av högtrycksledningar

Naturgasledningar, vätgasledningar och högtrycksrör för process kräver kvävgastryckprovning och rensning före driftsättning och efter underhåll. ZW-3/50:s utloppstryck på 5,00 MPa är tillräckligt för hydrostatisk testning motsvarande rörledningsdriftstryck upp till 3,5 MPa (enligt ASME B31.8, testning vid 1,25× MAOP) och för pneumatisk testning vid tryck upp till 4,0 MPa. Kväve är att föredra framför tryckluft för rörledningstestning eftersom det eliminerar explosionsrisken i samband med syre i närvaro av kolväterester. Den oljefria designen säkerställer att testkvävet inte lämnar kolväteföroreningar i rörledningen som kan påverka den efterföljande produktkvaliteten.

Material och konstruktion

ZW-3/50 är tillverkad av premiummaterial som är speciellt utvalda för ultrahögtrycksanvändning av kvävgas, termisk motståndskraft och extrem mekanisk integritet:

Alla tryckbärande komponenter är konstruerade och tillverkade i strikt enlighet med ASME BPVC avsnitt VIII division 1 eller kinesiska GB 150-standarder. Varje svetsfog genomgår 100% radiografisk inspektion (RT) enligt ASME avsnitt V, artikel 2, och 100% ultraljudsprovning (UT) enligt ASME avsnitt V, artikel 4. Varje färdigställt tryckkärl utsätts för ett hydrostatiskt tryckprov vid 1,5 gånger MAWP under en minsta hållperiod på 30 minuter. Högtrycksrörsystem är tillverkade av sömlös SS316 med ANSI klass 900 flänsanslutningar för att säkerställa läckagetät integritet vid 5,00 MPa driftstryck.

Installations- och underhållsriktlinjer

Grund- och strukturkrav

ZW-3/50 har en torrvikt på 3,97 ton och en tyngdpunkt cirka 850 mm ovanför bottenplattan. Trots den kraftbalanserade konstruktionen med tre rader kräver de extrema gaskrafterna vid 5,00 MPa en armerad betongblock på 6–8 ton monterade på kraftiga elastomera vibrationsisolatorer (egenfrekvens 6–8 Hz). Fundamentet måste vara konstruerat för att motstå inte bara den statiska vikten utan även de dynamiska krafter som genereras under tryckpulsering. Minsta frihöjdskrav: 1,2 m på den icke-drivande sidan för ventilåtkomst, 1,0 m på drivsidan för motorunderhåll och 1,8 m ovanför för kranåtkomst. Högtrycksutloppsrören måste stödjas oberoende av varandra med fjäderupphängningar eller styva ankare för att förhindra vibrationsöverföring och utmattningsbrott.

Design av kylvattensystem

Kylvattenbehovet är ungefär 14 m³/h vid en inloppstemperatur som inte överstiger 32 °C. Vattendistributionskretsen försörjer cylindermantlarna och intercoolern parallellt, där intercoolern prioriteras på grund av den extrema kompressionsvärmen vid 5,00 MPa. Specifikationer för vattenkvalitet: pH 6,5–8,5, totalt löst material < 500 mg/L, kloridhalt < 50 mg/L (för att förhindra korrosion av SS316-rör), suspenderat material < 20 mg/L och total hårdhet < 250 mg/L som CaCO₃. Ett slutet kyltorn med sidoströmsfiltrering och kemisk behandling rekommenderas starkt för alla installationer för att förhindra beläggningsbildning och korrosion i högeffektiva kylare.

Schema för förebyggande underhåll

Den oljefria designen hos ZW-3/50 förenklar underhållet dramatiskt jämfört med smorda alternativ. Det krävs inga oljebyten, ingen oljeanalys, inga filterbyten och inga byten av separatorpatroner. De extrema tryckförhållandena innebär dock att PTFE-kolvringar och ryttarband upplever högre slitage än vid lågtrycksdrift, med typiska utbytesintervall på 2 500–4 000 timmar. Högtrycksventilplattorna kräver särskilt noggrann övervakning på grund av den ökade mekaniska och termiska belastningen vid 5,00 MPa. Trots dessa överväganden förblir den totala underhållsbördan betydligt lägre än oljesmorda system med motsvarande tryckkapacitet.

Efterlevnads- och säkerhetscertifieringar

Kvävgaskompressorn ZW-3/50 är konstruerad, tillverkad och testad för att uppfylla eller överträffa följande internationella standarder och regelverk:

Prestanda- och effektivitetsanalys

ZW-3/50 uppnår en specifik effektförbrukning på cirka 18,33 kW per m³/min av kväve som levereras vid 5,00 MPa utloppstryck. Denna specifika effektsiffra återspeglar det betydande termodynamiska arbete som krävs för ultrahögtryckskompression. Inom segmentet för oljefria ultrahögtryckskompressorer (utloppstryck >4,00 MPa) är denna effektivitet konkurrenskraftig och betydligt överlägsen membrankompressorer, vilka är det primära alternativet för oljefri drift vid dessa tryck. Som jämförelse förbrukar oljesmorda kolvkompressorer i liknande ultrahögtryckstillämpningar vanligtvis 20–25 kW/m³/min, medan membrankompressorer kan överstiga 30 kW/m³/min.

Över en årlig driftscykel på 8 000 timmar ger ZW-3/50:s effektivitetsfördel jämfört med mindre effektiva alternativ cirka 80 000–160 000 kWh årliga energibesparingarVid $0,08/kWh motsvarar detta $6 400–$12 800 i direkt elkostnadsminskning per år. Den primära ekonomiska drivkraften för valet av ZW-3/50 är dock vanligtvis eliminering av oljerelaterade förbrukningsvaror och undvikande av nedströms utrustning för oljeborttagning vilket skulle vara obligatoriskt med smorda alternativ. Vid 5,00 MPa skulle koncentrationen av oljeföroreningar vara ungefär 15–20 gånger högre än vid 0,30 MPa, vilket gör oljeborttagning nedströms oöverkomligt dyr och tekniskt utmanande.

De total ägandekostnad för ultrahögtryckskvävgaskompression domineras av utrustningens tillförlitlighet och underhållsarbete snarare än marginella energibesparingar. ZW-3/50:s oljefria design eliminerar de kroniska underhållsproblem som är förknippade med oljesmorda högtryckskompressorer, inklusive oljenedbrytning vid hög temperatur, oljeöverföring till nedströms utrustning och frekvent igensättning av oljefilter under högt differenstryck.

Anpassning och OEM-funktioner

Vi erbjuder omfattande anpassningsalternativ för att anpassa ZW-3/50 till specifika platsförhållanden, säkerhetskrav och integrationsbehov:

• Nyckelfärdiga paket för medarmontering: Förmonterad kompressor, motor, högtryckskylare, instrument, säkerhetssystem och kontrollpanel på en förstärkt stålkonstruktion med integrerade lyftöglor och mallar för förankringsbultar. Alla högtrycksrör är prefabricerade och tryckprovade i fabriken.
• Konfigurationer för farliga områden: Motor- och elkapslingar som uppfyller ATEX Zone 2 och IECEx för petrokemiska installationer. Integrerad gasdetektering, automatiska ventilationsspärrar och explosionssäker instrumentering.
• Avancerade säkerhetssystem: Dubbla tryckavlastningsventiler, sprängbleckaggregat, automatiska nödavstängningsventiler och SIL-klassade säkerhetsinstrumenterade system (SIS) för kritiska processtillämpningar. Högtryckslarm och avstängningsförreglingar med redundanta sensorer.
• PLC och fjärrövervakning: Siemens S7-1200 eller S7-1500 PLC med 10-tums HMI-pekskärm, Ethernet-anslutning och SMS-/e-postlarm. Kompatibel med Modbus TCP/IP och OPC-UA för SCADA-integration. Automatisk last-/avlastningssekvensering och nödavstängningssekvensering.
• Miljöskydd: C5-M marinbeläggningar för kustinstallationer; tropiska elektriska komponenter för 55 °C omgivningstemperatur; IP54-klassade akustiska kapslingar som minskar buller från 85 dB(A) till 72 dB(A) på 1 meters avstånd.
• OEM och privat etikett: Anpassade färger, namnskyltar med varumärken och lokaliserad dokumentation för distributörer av gasutrustning och systemintegratörer.

Anpassade konfigurationer är tillgängliga från MOQ 1 enhetTeknisk granskning och offertgenerering tar vanligtvis 7–10 arbetsdagar på grund av komplexiteten i ultrahögtryckskonstruktioner. Standardleveranstiden är 14–16 veckor; expressleverans inom 12 veckor är tillgänglig för kvalificerade beställningar.

Fallstudie: Superkritisk CO₂-ersättning med kväve vid farmaceutisk extraktion

Klient: Ett företag som utvinner naturprodukter från farmaceutiska produkter i Sydkorea

Utmaning: Kunden använde superkritisk CO₂-extraktion för växtextrakt av farmaceutisk kvalitet men stod inför myndighetstryck att eliminera CO₂ på grund av dess klassificering som en växthusgas och oro för kvarvarande CO₂ i slutprodukten. De behövde övergå till superkritisk kväveextraktion, vilket kräver tryck på 3,5–5,0 MPa. Deras befintliga CO₂-kompressor var oljesmord och olämplig för kväveanvändning på grund av risker för oljekontaminering. Dessutom krävde extraktionsprocessen absolut renhet eftersom extrakten användes i injicerbara läkemedelsformuleringar.

Lösning: Vi levererade en ZW-3/50 oljefri kvävgaskompressor konfigurerad på en specialbyggd medar med integrerad högtrycks-interkylare, efterkylare, en Siemens S7-1200 PLC med säkerhetsspärrar och ett automatiskt nödisoleringssystem. Utloppstrycket på 5,00 MPa tillhandahöll det superkritiska kvävet som krävdes för extraktion, medan den oljefria konstruktionen säkerställde överensstämmelse med farmaceutiska renhetsstandarder (USP-NF-kvalitet). Ett 2 m³ högtrycksbuffertkärl installerades nedströms för att stabilisera trycket under extraktionscykeln.

Kvantifierade resultat efter 18 månader:

• Produktens renhet: Extrakt uppfyller USP-NF-standarder för injicerbar kvalitet utan olje- eller CO₂-föroreningar
• Regelefterlevnad: Fullständig efterlevnad med kraven från det koreanska ministeriet för livsmedels- och läkemedelssäkerhet (MFDS)
• CO₂-utsläpp: Eliminerad helt från utvinningsprocessen, vilket förbättrar företagets hållbarhetsmått
• Extraktionsutbyte: Förbättrad med 8% jämfört med CO₂-extraktion för vissa växtföreningar
• Kundavtal: Tre nya läkemedelskunder vunnit tack vare CO₂-fri extraktionskapacitet

”ZW-3/50 gjorde det möjligt för oss att övergå från CO₂ till superkritisk kväveextraktion utan att kompromissa med produktkvaliteten. Våra läkemedelskunder efterfrågar nu specifikt våra kväveextraherade produkter eftersom de vet att det inte finns någon risk för CO₂-rester eller oljekontaminering. Denna kompressor har öppnat ett helt nytt marknadssegment för oss.” — FoU-chef, läkemedelsextraktionsföretag

Vanliga frågor och urvalsguide

Relaterade produkter och lösningar

För en omfattande översikt över våra industriell kvävgaskompressor portfölj, inklusive oljefria syrgaskompressorer, vätgaskompressorer, koldioxidkompressorer och specialanpassade specialgaslösningar, vänligen kontakta vårt applikationsteknikteam eller bläddra i vår produktkatalog online.

Redo att använda ultrahögtryckskväve?

Våra applikationsingenjörer står redo att utvärdera era behov av kväve för ultrahögt tryck, inklusive flödeskrav, inloppsförhållanden, utloppstrycksmål och integration av säkerhetssystem. Vi tillhandahåller kostnadsfria tekniska förslag, ritningar för grundläggning, rörlednings- och instrumentdiagram (P&ID), säkerhetssystemdesign och detaljerade analyser av total ägandekostnad (TCO) inom 48 timmar efter att vi mottagit er förfrågan.

E-post: [email protected] | Svar inom 24 timmar