GM型离心鼓风机在大型丙烯酸装置尾气循环工艺上的应用

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摘要：本文主要介绍了gm型离心鼓风机在大型丙烯酸装置中尾气循环工艺上的应用情况，该工艺用循环气代替水蒸汽，提高了吸收塔丙烯酸的浓度，同时通过尾气循环提高了丙烯的利用率，具有显著的“节能、减排、降本、增效”效应。

GM型离心鼓风机是该工艺上的核心设备，沈阳鼓风机集团股份有限公司多年来的不断开拓创新，由本公司设计制造的GM型离心鼓风机以其稳定可靠的性能、极高的工作效率和很低的运行成本、先进可靠的控制系统以及优质高效的售后服务，得到了越来越多用户的信任，为用户创造了越来越大的经济效益和社会效益。

关键词：GM型离心鼓风机丙烯酸尾气循环

中图分类号：TU74文献标识码： A

一、丙烯酸装置中尾气循环工艺介绍

丙烯酸是丙烯重要的工业衍生物，是有机化工极其重要的原料和中间体。随着人们对环保意识的不断提高，丙烯酸作为一种重要的绿色环保化学原料在高吸水性树脂、涂料、纺织、水处理方面的使用量不断增大。

丙烯酸制备技术的研究发展到今天已经出现了很多方法，目前国内采用的主流方法是丙烯两步催化氧化法。国际丙烯酸行业丙烯两步氧化法有两大主流工艺：一种是非循环尾气的工艺流程，其主要优点是工艺简单，操作方便。另一种是采用循环尾气的工艺流程，其主要优点是降低成本，节能环保。

尾气循环工艺技术是将吸收环节的尾气，也就是将经过吸收环节处理的反应后气体中的一部分(不含丙烯酸、主要含有未反应的丙烯、 氧气、氮气等惰性气体、氧化碳、水蒸气)再引回反应器的入口，与加入的新鲜空气和新鲜丙烯气体混合形成组成上符合工艺要求的反应气体。这样设置流程主要有以下优点：

（1）通过吸收尾气的部分循环，对部分未反应的丙烯加以再利用，从而可降低原料的消耗，提高整个系统的吸收效果；

（2）能减少后续流程蒸汽用量，降低能耗。

（3）吸收塔由一个改为两个，在第一吸收塔的吸收温度可以提高，从而增加尾气的带水量，使吸收液中丙烯酸的含量得到提高。同时使废水量减少，减少了处理废水的能耗。

（4）极大的降低尾气废气的排放，提高企业的环保水平。

该工艺于2009年底在上海华谊丙烯酸有限公司6万吨/年大型丙烯酸装置中得以实施使用，实施后各项预期指标均得以实现，有效的降低了装置整体的能耗水平，具有显著的“节能、降耗、减排”效应。

二、GM型离心鼓风机介绍

GM系列鼓风机是沈阳鼓风机集团股份有限公司（原沈阳鼓风机厂）于1995年引进日本川崎重工业株式会社设计、制造、检验技术生产的产品。该系列鼓风机为单级悬臂式，轴向进气、径向排气结构。具有体积小、效率高、节能、噪音低振动小、运行维护成本低、运行稳定等技术优势。目前已被广泛应用于市政污水、石油化工、食品药品、金属冶炼及丙烯酸等各行各业。

三、GM型离心鼓风机的技术特点及其在尾气循环丙烯酸装置中的应用

GM型离心鼓风机在尾气循环丙烯酸装置中主要是应用于将经过吸收环节处理的反应后气体再引回反应器的入口，使整个装置形成一个循环，从而实现降低能耗、节能减排的作用。详见下图。

下面以上海华谊丙烯酸有限公司6万吨/年丙烯酸装置项目为例介绍GM型离心鼓风机的主要工况参数：

单位 设计点

介 质 尾气

进口流量 Nm3/h 13000

入口压力 MPaA 0.112

入口温度 ℃ 45

出口压力 MPaA 0.24

介质组分如下：

组分 分子量 组成wt%

氮气N2 28 0.758

一氧化碳CO 28 0.017

氧气O2 32 0.038

二氧化碳 CO2 44 0.032

丙烯PP 42 0.004

乙烯 C2H4 28 0.0001

丙烷 C3H8 44 0.001

丁烷 C4H10 58 0.0001

甲醛 FAL 30 0.002

乙醛ACL 44 0.0001

丙烯醛 ACR 56 0.002

水 H2O 18 0.143

醋酸 ACA 60 0.003

丙烯酸AA 72 0.0005

根据工况条件，选型结果为GM35H型离心鼓风机，叶轮直径φ350.6mm，轴功率为475kW。

下面介绍一下GM型离心鼓风机的技术特点及针对丙烯酸项目的结构改良：

1.GM型离心鼓风机采用高效三元混流半开式叶轮，确保机组高效率。其机理是：叶轮流道子午面为倾斜式，气体在叶轮流道中沿一定角度被提速压缩，然后进入与之匹配的叶片扩压器，由径向排出，这就避免了传统径向式三元叶轮由于在叶轮流道内气体由轴向到径向急剧的90°转弯而引起的涡流损失，从而提高了叶轮的效率。普通径向式三元叶轮单级多变效率一般在82%左右，而GM三元混流半开式叶轮可高达84%以上。

GM系列离心鼓风机的特点是高效区域范围宽，在整个工作范围具有极高的工作效率，符合用户对于丙烯酸装置节能降耗的需求，极大的降低了电能的消耗。

2.在大型丙烯酸装置使用中，用户对于装置的稳定运行要求非常严格，正所谓“装置一停，损失百万”毫不夸张的诠释了用户对丙烯酸装置持续稳定运行的迫切需求。

GM型离心鼓风机从设计到制造，严格按照国家相关标准执行。

GM型离心鼓风机利用我厂与国内高等院校、科研院所联合开发的有限元转子振动稳定性设计软件、有限元叶轮强度、振动设计软件等关键新技术，进行机组转子动力学计算与分析，以确保机组运行平稳。

3.GM型离心鼓风机机壳的轴端密封与增速箱的小齿轮轴油封间为大气，故确保鼓风机所输送的气体不受油污染。

在丙烯酸的生产中，丙烯、空气和水蒸汽是按一定配比，在固定的反应塔中，在一定温度下进行氧化反应生产丙烯酸。如果有污染物加入反应，将会严重的影响催化剂的配比，降低丙烯酸的产能。甚至需要在装置流程中，加入除油装置，这样将会增大用户的先期投入，降低企业的经济效益。因此，纯净的工艺气体在丙烯酸装置中是非常重要的。GM型离心鼓风机的这种结构特点，十分适合丙烯酸装置的工艺流程。

4.传统的GM型离心鼓风机，蜗壳及机壳选用的材料都是铸铁材质，在丙烯酸装置中，风机输送的介质具有一定的腐蚀性，如果继续选用铸铁材质，不能保证用户的安全生产及使用。因此，沈阳鼓风机集团股份有限公司克服了不锈钢铸件的铸造和加工难度，将蜗壳和机壳的选用材料由铸铁改为不锈钢，使用效果非常良好。

5.丙烯酸装置在运行中，对于输送气体的泄漏量要求也是非常严格的，我厂采用多头螺纹与拉比令密封相结合的新型密封，并在密封中留出空腔，充入氮气或仪表气进行密封，提高密封性能、降低运行、维护成本。

6.GM型离心鼓风机设有独立的油系统，底座即为油箱，所有油系统部件均与鼓风机底座组装成一体。主油泵为直联于低速轴上的轴头泵，可保证因断电等事故停车时机组的，取代了事故用高位油箱。油过滤器采用双联结构，可以实现在不停机状态下更换和维护。

7.工艺调节与控制方式灵活，采用压力和风量双参数调节的控制方案，适应丙烯酸装置复杂的工艺变化。

综上所述，GM系列离心鼓风机高效节能稳定的产品，是大型丙烯酸装置的理想和首选产品。

四、GM系列离心鼓风机在我国尾气循环丙烯酸装置中参与的项目

丙烯酸装置中尾气循环工艺于2009年底在上海华谊丙烯酸有限公司实施使用，使用的就是沈阳鼓风机集团股份有限公司设计制造的GM35H型离心鼓风机，使用效果很好，在业内推广后，我公司又先后参与了浙江卫星丙烯酸有限公司6万吨/年丙烯酸装置改扩建项目；浙江卫星丙烯酸有限公司6万吨/年丙烯酸装置改扩建项目二期；江苏裕廊化工有限公司改扩建项目；江苏裕廊化工有限公司改扩建项目二期；海华谊丙烯酸有限公司16万吨/年丙烯酸装置项目；福建滨海化工有限公司6万吨/年丙烯酸装置项目；山东开泰石化丙烯酸有限公司8万吨/年丙烯酸装置项目等。

五、结束语

从本公司参与项目看出从最初的6万吨/年丙烯酸装置到16万吨/年，装置大型化显而易见，用户的需求就是我们的动力，在可预见的将来，本公司势必要提供更加稳定高效的机组以满足用户日益发展的装置规模和新兴工艺。作为装备制造公司，更有义务和责任为我国丙烯酸行业的发展和进步做出自己的贡献。

作者简介：

刘亮，男，1984年生，2007年毕业于沈阳工业大学，工学学士，沈鼓集团齿轮压缩机公司压缩机设计部助理工程师