Технология использования сжатых газов (стр. 34 )

13.4.2 Развитие современных компрессорных установок для производства полиэтилена

В шестидесятые годы во всех развитых странах шло активное строительство установок по производству полиэтилена. СССР старался не отставать – полиэтиленовые производства сооружали в Свердловске, в Уфе, в Ангарске и других городах, где уже были химические комбинаты, производившие свободный этилен. К концу шестидесятых годов ведущие западные фирмы имели установки мощностью
15-20 тысяч тонн полиэтилена в год. Совмин СССР принял решение – закупить за рубежом целые заводы с передовой технологией и разместить их на химических заводах в Уфе, Новополоцке, Казани, Северодвинске. Но и после этого по производству полимера на душу населения мы по прежнему занимали место в пятом десятке стран. Наши руководители поняли, что импортные малопроизводительные установки изобилия полимера не принесли, а через несколько лет выяснилось, что им еще нужны очень дорогие запчасти. Значит, дальше надо было идти своим путем. И министр химической промышленности СССР начал концентрировать научно-инженерный потенциал страны. Он понимал, чтобы создать быстро крупную установку, потребуется многие годы, а времени не было, полиэтилен нужен был сегодня. И Костандов решает создать «Совместное предприятие» со специалистами из ГДР. Совместно со специалистами комбината Лейна-Веке в округе Галле было принято решение – создать установку по производству полиэтилена высокого давления мощностью
50 тыс. тонн в год и присвоить ей название «Полимир-50» - производное от слов: «полиэтилен» и «Мираптен» - торговой марки комбината «Лейна-Верке».

Одним из элементов, определяющим надежность и эффективность установки по производству полиэтилена высокого давления, является дожимающие компрессоры второго ряда. Это, как правило, компрессоры большой единичной мощности от 500 до 10000 кВт, давлением всасывания от 15 до 25 МПа и давлением нагнетания от 150 до 350 МПа с межремонтным периодом около 8000 часов. Эти основные параметры установились в семидесятых годах и аналогичную тенденцию имеют в настоящее время. Эти компрессоры и связанное с ними вспомогательное оборудование должны эксплуатироваться в пожаровзрывоопасном помещении категории В-1А.

13.4.3 Работы по созданию отечественных поршневых компрессоров сверхвысокого давления для полиэтилена

В СССР ЛенНИИхиммаш и Охтинским химическом комбинатах велись работы по созданию компрессора с давлением всасывания 25 МП и давлением нагнетания 150 МП с гидравлическим уплотнением сальников 2-й ступени и щелевым уплотнением этих же сальников. В качестве базы использовался компрессор для сжатия воздуха Сумского машиностроительного завода им. с производительностью по воздуху 2,7 м/мин, давлением нагнетания 220 МПа , ходом поршня 220 мм.

Однако при давлениях 150 МПа и выше с увеличением диаметров плунжеров резко возрастали утечки через гидравлическое и щелевые уплотнения сальников цилиндра. От такого решения пришлось отказаться как от неперспективного.

В 1960 году Сумским заводом им. по техническому проекту института ЛенНИИхиммаш разработан проект компрессора для установки по производству полиэтилена высокого давления мощностью 12 тысяч тонн в год. В 1962 году был изготовлен опытный образец этого компрессора. Он был по аналогии с компрессором типа А-6 фирмы «Буркхардт» (Швейцария) также выполнен на базе вертикального дизеля, тоесть имел хорошо отработанный с достаточным запасом прочности по поршневому усилию механизм движения. Назывался агрегат «Компрессор для этилена ГВ 250/1500», имел проектную производительность 6000 мм3/ч, давление всасывания 25 МПа, давление нагнетания 150 МПа. Затем Сумской машиностроительный завод
им. в период 1960-1968 гг. самостоятельно и с участием института ЛенНИИхиммаш разрабатывал проекты компрессоров для установок производства полиэтилена высокого давления с механическим кулисным приводом, аналогичных типу С фирмы «Буркхардт» и гидравлическим приводом аналогично типу Д и Е фирмы «Буркхардт». Но эти проекты не были доведены до стадии изготовления, так как уже четко в мировом компрессоростроении определилась тенденция использования в качестве механизма движения кривошипно-шатунного цилиндров с обводным крейцкопфом. Так как фирма «Буркхардт» прекратила освоение и выпуск компрессоров с механическим приводом типа А, Б и С, с гидравлическим приводом типа Д, Е и с 1970 года начала выпуск компрессоров на базе соосного механического привода c обводным крейцкопфом, то и фирмы «Ингерсол-Ранд» (США), «Эслинген» (ФРГ), «Нуово-Пиньоне» (Италия) поступили аналогичным образом. Поскольку в СССР к тому времени не было требуемой компрессорной установки, страна вынуждена была закупать требуемые машины по импорту. Компрессор для этилена ГВ 250/2500 не был смонтирован и естественно не испытан, что не давало возможности довести конструкцию и подтвердить работоспособность о проектные параметры. Дело в том, что испытание и доводка конструкции этиленовых компрессоров сверхвысокого давления имеет свои особенности. Это связано с длительным процессом выхода на режим процесора пиролиза (обычно он длится около 2 недель), и если компрессор не сможет газ компремировать и подавать на полимеризацию, то его девать некуда. Проводят аккумуляцию газа, но это не надолго спасает. Тогда приходится газ травить на свечу и нести большие убытки. Так фирма «Эслинген» поставила 24 компрессора для установок производства полиэтилена высокого давления мощностью 6 тыс. тонн каждая при давлении 150 МПа. Первые партии этих компрессоров имели дефекты и фирма имела очень большие затраты на их доводку на Уфимском заводе «Синтез спирта». Отсутствие испытательной базы для доводки опытных образцов, а также проведения научно - исследовательских и опытно- конструкторских работ стало одной из основных причин того, что наша отрасль компрессоростроения не справилась с задачей создания поршневых компрессоров для производства полиэтилена высокого давления и для других отраслей и других источников давления до 1000 МПа.

13.4.4 Создание лабораторного комплекса во ВНИИкомпрессормаше для исследований компрессоров сверхвысокого давления

Вопрос о создании отечественных компрессоров сверхвысокого давления большой единичной мощности из отечественных материалов для крупнотоннажных производств полиэтилена неоднократно рассматривался в Министерстве химического машиностроения Министерства химической промышленности в Госплане СССР. Научно- технический задел в отрасли компрессоростроения был уже достаточным для создания требуемого компрессора, однако испытания его на натурном газе вызывает небезосновательно большие опасения. Вопрос рассматривался в совете Министров СССР и были приняты мероприятия, обеспечивающие выполнение указанных задач, они нашли свое отражение в постановлении ЦК КПСС и СМ СССР от 01.01.01 г. № 000 «О создании крупных установок по производству важнейших химических полимеров и полупродуктов для них и в приказе по Министерству химической и нефтяного машиностроения от 12 марта 1969 г №83 «О создании этиленовых компрессорных установок производительностью 5400 км/час на давление 2500 атм и проведения научно - исследовательских экспериментальных работ по компрессорам сверхвысокого давления для крупнотоннажного производства полиэтилена».

На основании указанных постановлений и приказа Государственным проектным институтом Гипрохиммаш разработано проектное задание и рабочие чертежи уникального лабораторного комплекса для исследования этиленовых компрессоров сверхвысокого давления для института внешнекомпрессорами Вниитехмаш в последствии ВНИИкомпрессормаш в г. Сумы.

Основное назначение лаборатории – проведении научно - исследовательских и опытных работ по созданию и испытанию ответственных узлов и отработка головных образцов отечественных компрессоров сверхвысокого давления для организации их производства на специализированных заводах.

В лаборатории обеспечивается проведение научно - исследовательских экспериментальных работ в области давления до 250 МПа включительно, а объемно - компоновочные решения предусматривают возможности установки оборудования и расширения области исследования до давлений 400-100 МПа.

Исследования и обработка основных узлов этиленовых компрессоров предусмотрено производить на натурном газе этилене или азоте по замкнутому газовому кольцу в условиях аналогичных эксплуатационным.

Генеральный проектировщик – институт «Гипрохиммаш»
(г. Киев), технологическую часть проекта разработал институт Вникомпрессормаш (г. Сумы) на основании технического проекта экспериментального компрессора, разработанного институтом ЛенНИИхиммаш. Размещение и состав лаборатории. Комплекс зданий и сооружений лаборатории компрессоров сверхвысокого давления занимает территорию
4,8 га. Общая развернутая площадь крытых зданий, включая помещения бытовых, составляют около 10 тыс. м2. Установочная мощность потребителей электроэнергии составляет 7,6 тыс. кВт. Место размещения лаборатории обеспечивает соблюдение необходимых разрывов безопасности, учитывая взрывоопасный и пожароопасный характер работ в лаборатории, минимальную удаленность от института «ВНИИкомпрессормаш» и непосредственное соседство с заводом тяжелого компрессоростроения, на котором должно быть налажено производство этиленовых компрессоров.

Транспортные связи с лабораторией осуществляется по автомобильной дороге и через железнодорожную ветку. Для разгрузки и временного хранения прибывающих на исследования и испытания узлов и машин при лабораторном корпусе предусмотрена открытая эстакада с мостовым краном 20/5 т.

В состав лабораторного комплекса входит лабораторный корпус для исследования и испытания узлов этиленовых компрессоров сверхвысокого давления развернутой площадью 3,2 тыс. м2. Это отдельно стоящий однопролетный корпус шириной 24 м длиной 9,6 м, грузоподъемность мостовых кранов 20/5 т и 5 т.

Со стороны размещения газгольдерного и внешнего газового хозяйства вдоль всего проекта к нему примыкает коридор управления. По другую сторону проекта размещается крановая эстакада для приема грузов.

К торцу пролета примыкает 3 этажная пристройка с помещениями для бытовых камеральных работ, пультовой с главным щитом управления. Со стороны свободного торца предусмотрена возможность расширения здания. В основном пролете размещены электромашинный зал, стендовый зал (испытательный) и машинный зал компрессоров 1 и 2 каскада.