液环真空压缩机广泛应用于过程工业，特别是用于气体和蒸汽的回收。它们用于条件恶劣且安全性是关键要求的应用场合。到2029年，对该设备的需求预计将继续以每年近5%的速度增长，因为液体环压缩机为回收火炬气的炼油厂应用提供了可靠的解决方案。液体环压缩机也非常适合于特殊应用，如氯或氢压缩和氯乙烯单体，生物柴油或乙醇的生产，以及其他酯交换过程。
图1:液环真空压缩机的特性(图片由Flowserve提供)气体与使用液体密切接触，这导致了与较低排放温度相关的近乎等温压缩。液环压缩机可以处理可能对其他技术产生不利影响的可冷凝气体。
不同的液体可以用作密封液体，最常见的是水，使它们成为禁止过程污染的理想应用。机械上，与往复式或活塞式压缩机相比，压缩室中没有金属与金属的接触。
用于苛刻的工业过程
液体环压缩机的主要应用包括火炬气回收和处理特别具有侵略性，易燃或腐蚀性的气体和蒸汽:
- 化学处理
- 氯气压缩
- 有限公司2治疗
- 臭氧漂白
- 氯乙烯单体(VCM)或芳烃回收
- 水处理
主要流程包括:
- 批处理反应堆
- 脱氧和气化
- 气体压缩
- 火炬气回收
- 尾气回收
- 排气压缩
- 蒸气回收
唯一旋转的部分是转子总成。所有这些优点结合在一起，为最终用户提供了具有较长生命周期的压缩机，停机时间和维护成本更少。
液环压缩机如何工作
液环压缩机在各种类型的压缩机中占据特殊的位置，因为各个部件之间没有接触来产生摩擦:
- 具有弯曲叶片的叶轮在充满使用液体(通常是水)的圆柱形壳体内旋转。
- 旋转产生离心力，在套管内壁形成一个流动的流体环。
- 这导致液体环流出部分的体积膨胀，从而导致气体过程介质通过导流板的入口被吸入。
- 在液环的流入段，体积减小，压缩介质。
- 压缩后的介质通过导板中的出口口与使用液一起排出。
被泵送的介质与使用液体接触，从而使这些介质相互影响。
液环性能
当过程介质中存在液体、颗粒(碎片)或蒸汽时，一些压缩机技术可能变得不可靠。液体环机有效地处理工艺气体，从不需要的液体或蒸汽中分离出来，再循环或回收。
火炬气回收压缩机的比较
液环压缩机可作为火炬气回收应用的首选，因为其可靠性高，初始和维护成本低。
图3:各种类型压缩机的生命周期成本。(资料来源:Future Market Insights [2014])2
压缩机设计
目前市面上的一些液环压缩机的转子在设计上增加了轮毂直径，以适应弯曲载荷和固有频率方面的最大负荷。任何轴向载荷都由油润滑轴承吸收。轴承间隙保持尽可能短，以防止轴在任何操作条件下弯曲。在评估哪种压缩机最符合用户的工艺要求时，需要考虑的其他特性包括:
等温效率
液环压缩机内每个叶轮的叶片都是弯曲的，以实现最佳的能量传递。由于压缩功率来源于液环旋转运动所产生的能量，其所含能量至少应与等温压缩额定值相等。该设计在进口和出口压力之间的全部可用压力比下支持稳定的液体环条件。用于服务液体的内部导向器使叶轮和导向器圆盘之间的轴向密封面上的内部损失最小化。这样就减少了溢出损失。
因此，等温效率提高了23%³，同时还降低了功耗。
简化径向力
在一些压缩机上使用第二级来管理高压差。该级的中心体设计使液环在叶轮每转一圈时进出叶轮叶片细胞两次。这可以确保避免径向力，并将轴偏转降到最低，以减少振动，这可能会对效率和使用寿命产生负面影响。
可变的气体出口温度和用水量
使用液体环压缩机和前后冷却器系统，冷却用水可以保持在最低限度。温度控制还可以保证介质中的部件不硬化和堵塞加工系统。
气体和液体的混合物从压缩机排出后，液体可以在分离器中从气体中分离出来，冷却后作为使用液体重新使用。冷却是必要的，因为在压缩和各种冷凝过程中产生的大部分热量都被液体吸收了。这些压缩机中的一些可以管理服务液体流量从53到106加仑/分钟。压缩机还可预测地对不同量的水做出反应，以保持压缩性能稳定。
铸造件与焊接件
通过铸造而不是焊接等主要部件，如壳体和叶轮，可以获得更高的性能和可靠性。与焊接结构相比，铸造材料表现出更强的刚性。此外，焊接部件必须通过射线检查和染料渗透测试来确认它们符合API 681标准。用户可以避免这些昂贵和耗时的铸件质量检查。用户应向制造商询问他们如何设计和测试铸件。一些压缩机制造商根据铸造模拟的结果来设计他们的机器。这使得可以可视化模具填充、凝固和冷却，并预测内部缺陷的位置，如缩孔、夹杂砂和冷关闭。
左侧或右侧的放电连接
寻找在轴水平上有排气连接的液环压缩机，可以连接在机匣的左侧或右侧。这节省了空间，使机器能够面对面或背靠背地安排在滑橇上。压缩机可以通过改变排气法兰的位置来设置在所有位置。将排气接头置于轴水平的套管设计也有助于技术人员避免在启动时向压缩机充注过多气体。完全充满液体的机器会因轴和叶轮的变形而损坏。
减少振动
液体环压缩机的一些设计将轴轴承和机器脚上的连接点之间的距离缩小到撬或地板上。减小了压缩机运行时的偏转和振幅，同时对压缩机的弹性振动行为产生了积极的影响。因此，振动降低了。这可以防止过度的材料应力，过早老化，以及轴承和机械密封的损坏。
一体化转子支架
寻找带有机械密封的液体密封压缩机，其设计包括一个内部转子支撑，使轴承易于获得服务。密封设计用于承载静态转子重量。其他设计要求技术人员在现场拆卸压缩机，断开管道，并用起重机将机器吊起，运送到场外的维修中心。寻找带集成转子支架的液环压缩机，以便现场更换轴承。
符合API 681标准
API 681标准规定了石油、天然气和化学工业中使用的液体环真空和压缩机系统的最低要求。预计2021年将更新要求。用户应确定他们正在考虑购买的机器是否包含符合API 681要求的中间轴承设计。
现代设计
采用液体环工作原理可获得更高的性能，降低维护和维修成本，延长使用寿命。现代的刚性液环压缩机设计将满足API 681标准，并可通过仿真工具进行验证。液环压缩机还结合了节能设计特点，降低了水消耗，节省了石油、天然气、化工和一般工艺设施的空间。
参考文献
- Persistence市场研究，“液环真空泵全球市场研究:渗透油气行业的大容量泵”，2019年10月。BETVICTOR体育官网
- 未来市场洞察，“2014 - 2020年全球火炬气回收系统市场分析和机会评估”，2015年。
- Flowserve内部研究，2020年。