氢气压缩机与天然气压缩机设计有何不同(活塞或隔膜)
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发布时间：2022-04-23 00:47
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时间：2023-08-26 19:01
项目 天然气压缩机 氢气压缩机
进气温度℃ Ⅰ级20～4020～40
Ⅱ级20～40
排气温度℃ Ⅰ级≯132
Ⅱ级≯138 ≯135
进气压力MPaⅠ级0.35
Ⅱ级0.97 0.65
排气压力MPaⅠ级1.1
Ⅱ级3.2 1.6
排气量, Nm3/ h 2 800 3 800
若不考虑机械、电气部分外差异和气、油、水回路等问题。
由以上表可知氢气压缩机与天然气压缩机参数差距主要表现在:
(1) 排气量: 氢气压缩机为3 800 Nm3/ h , 而天然气压缩机为2 800 Nm3/ h , 天然气压缩机为2 列2 级压缩,
(2) 吸排气压力: 氢气压缩机要求吸气压力0.65 MPa , 排气压力1.60 MPa , 压力比为1.6 ,
仅需一级压缩即可达到要求。
往复式压缩机是利用容积的改变使气体受到压缩， 满足工艺操作的要求，一般需具有以下主要特点：
（1）压缩的气体是烃类和氢气的混合体，属易燃、易爆气体。
（2）氢气活动性强，在一定的条件下，对金属有强的腐蚀作用，
如碳钢发生氢腐蚀的条件是：氢气压力 >20MPa，温度 >200℃，而且温度是主要指标。
氢腐蚀的潜伏期与晶界上氧化铁的集中程度有直接关系。其中氢的压力、温度越高，氢腐蚀的潜伏期就越短。
（3）通常进出口压差大 、排气压力高，需采用 多级压缩实现较大的压力比。
往复式压缩机对被压 缩气体的分子量不敏感 ，可以在每一压缩级中达到 2～3的压力比，适合用于新氢的压缩。氢气和空气相比具有较大的滑移位数，在压缩过程中，易通过活塞环泄漏，造成温度的升高，亦降低了容积效率。和其它石油气相 比压缩氢气时的容积效率的降低，同时较低的气体出口温度 有利于气阀的寿命和可靠性，还减少了氢气在材料中的渗透。要*每一压缩级的出口温度不超过 135℃。
（4）从安全角度要求，尽量采用无油或少油润滑。目前在无油或少油润滑的压缩机上，活塞环寿命可达到4000～8 000h，活塞支撑环和活塞杆密封环的寿命可达到3年（25 000h）或更长。
往复式氢气压缩机设计分析
活塞部件由活塞、活塞杆、活塞环、支承环、活塞背帽等组成。
活塞通常由铸件或者锻件制成。或采用金属表面非晶态硬化处理新工艺；在活塞杆摩擦表面利用激光技术喷涂陶瓷涂层等新材料，解决了介质对活塞杆零件的腐蚀和磨损问题 ，提高了易损件的使用寿命。
由于压缩介质氢气是易燃易爆气体，在设计活塞杆密封填料结构时，当气体工作压力大于2MPa时，应设有漏气回收，充氮气保护以及填料结构设注油点等有效防泄漏措施。由于油的粘度比氢气的粘度大得多，故填料注油对减少泄漏是有益的。为此在填料结构设计上设有注油点。靠近气缸填料室内设有充氮气进出口；冷却填料的冷却水进出口；填料注润滑油进口及填料漏气回收排放口，将外泄漏的易燃、易爆氢气安全地收集起来或放空燃烧掉。
氢气压缩机必须采用具有中间隔离层的长双室结构，它是机身和气缸联接的桥梁。，以防止空气与氢气相混合而发生爆炸事故
对于氢气压缩机的防爆措施需要注意室内必须通风良好，保证空气中氢气最高含量不超过1%（体积比）。
API618中有关氢气压缩机制造规定的制造企业进行采购，其二要应根据用户实际的工况条件对氢气压缩机进行选择，可以参考制造企业的意见与自己实际需要的因素进行选择。
相关细节可参考
API 618 2007 石油化工和天然气工业用往复式压缩机(5th中文版)
JB／T 10298-2001 汽车加气站用天然气压缩机
