沃尔姆双级真空压缩机革新中石化化工厂尾气处理工艺

该化工厂尾气主要成分为丙烯腈（1 类致癌物，具刺激性）、乙腈（高度易燃）、氢氰酸及水汽，成分比例波动大，且需满足 “吸气侧高真空（≤-90kPa）、排气侧带一定压力（≈0.1MPa）” 的特殊工况。

原采用 “真空泵 + 压缩机” 串联工艺，存在三大痛点：

1.安全风险高

• 双机连接管路易因振动导致泄漏，丙烯腈挥发风险威胁人员健康，历史年均发生 3 次微量泄漏报警。

2.效率低下

• 中间环节压力损失达 15%，且设备匹配性差导致整体能效仅 65%。

3.运维复杂

• 两台设备需独立润滑、冷却系统，年维护成本超 200 万元，占地空间达 12㎡，与厂区紧凑布局冲突。

沃尔姆真空提出 “单机集成化” 改造思路，通过定制化双级真空压缩机，实现 “抽吸 - 压缩” 全流程无缝衔接，从源头解决传统工艺弊端。 以 API 681 标准为基础，进行以下三方面的深度定制：

1. 全流程抗腐蚀密封设计

• 叶轮、泵体采用双相不锈钢 S31603（耐氢氰酸），关键部件经固溶热处理（硬度提升至 HB200）；

• 轴封选用双端面机械密封，配置独立冲洗系统（冲洗液为白油，压力高于介质压力 0.2MPa），配合氮气缓冲罐（压力 0.5MPa），实现零泄漏运行，经第三方检测泄漏率＜5ppm。

2. 双级压缩技术突破高工况限制

• 采用两级叶轮串联结构，一级叶轮实现高真空抽吸（极限真空 - 95kPa），二级叶轮接力压缩至 ≈0.1MPa，将单级压缩变成两段压缩，避免因压缩比过高导致的气量衰减。

3. 智能变工况调节系统

流量自适应：

• 集成 PID 智能控制器，根据尾气组分在线分析仪（测量精度 ±2%）及压力传感器信号，自动调节旁路循环阀开度，实现抽气量在 300-1000m³/h 范围内无级调节，响应时间＜10 秒；

• 电机配置 IE4 级高效变频电机（效率 96%），较原双机系统节能 22%，年节电约 50 万 kW・h。

安全冗余设计：

• 排气侧设置爆破片（动作压力 0.35MPa）与在线氧含量监测（联锁停机阈值＞5%），双重保障避免乙腈爆燃风险，投用以来安全联锁零误触发。

项目投用 18 个月，关键指标全面优于设计预期，成为石化行业尾气治理标杆案例：

可靠性实证：

• 材料耐久性：停机拆检显示，S31603 部件表面腐蚀深度＜0.05mm，优于设计要求（＜0.1mm / 年）。

• 密封稳定性：双端面机械密封运行 5000 小时无磨损，较传统单端面密封寿命延长 3 倍。

• 极端工况应对：在丙烯腈浓度突增 30%（达 1500ppm）的工况下，设备仍保持稳定运行，排气压力波动＜±0.01MPa。