Ethylenkompressoren

Ethylen (C₂H₄), auch bekannt als „Industriegetreide“ der petrochemischen Industrie, ist der organische Grundstoff mit dem weltweit größten Produktionsvolumen. Dieses farblose Gas mit leicht süßlichem Geruch besitzt eine extrem niedrige kritische Temperatur (9,21 °C), lässt sich unter Druck bei Raumtemperatur verflüssigen und neigt bei Kompression stark zu Phasenübergängen. Es ist zudem brennbar und explosiv mit einer Explosionsgrenze von 3,1 % bis 32 % in Luft. Aufgrund seiner reaktiven Doppelbindung dient Ethylen als zentraler Ausgangsstoff für Folgeprodukte wie Polyethylen und synthetischen Kautschuk, was extrem hohe Anforderungen an die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit von Kompressionsanlagen stellt.

Membrankompressor

Kolbenkompressor

Vorteile des Ethylen-Membrankompressors:

01

Absolut ölfrei & Garantierte höchste Reinheit:

Die Membranisolationstechnologie gewährleistet, dass das Gas während der Kompression vollständig frei von Schmieröl ist und eine Kompressionsreinheit von über 99,999 % erreicht wird. Dies ist entscheidend für Ethylen in Polymerqualität, das als Polymerisationsrohstoff verwendet wird, da selbst geringste Ölverunreinigungen die Katalysatoraktivität beeinträchtigen und zu einer Verschlechterung der Produktqualität oder sogar zum Ausfall der Polymerisation führen können.
02

Statische Abdichtung, Null-Leckage und Eigensicherheit:

Die gesamte Gaskammer verfügt über eine statische Dichtung, wodurch ein Gasaustritt praktisch ausgeschlossen wird. Für Ethylen, das einen breiten Explosionsbereich und ein hohes Gefahrenpotenzial aufweist, bietet diese Konstruktion höchste Sicherheit und verhindert wirksam die Ansammlung brennbarer Gase im Anlagenbereich. So werden strengste Anforderungen an Produktionssicherheit und Umweltschutz erfüllt.

Wichtige Konstruktionsmerkmale für Ethylen-Membrankompressoren:

01

Präzises Design zur Verhinderung von Verflüssigung und zur Temperaturregelung:

Da die kritische Temperatur von Ethylen (9,21 °C) nahe der Umgebungstemperatur liegt, neigt es während der Kompression und Kühlung stark zur Verflüssigung, was zu Flüssigkeitsschlägen führen kann. Die Konstruktion muss präzise thermodynamische Berechnungen beinhalten, um sicherzustellen, dass die Austrittstemperatur und die Gastemperatur nach der Zwischenkühlung stets über dem Taupunkt bei dem entsprechenden Partialdruck liegen und dabei einen ausreichenden Sicherheitsspielraum aufweisen. Das Kühlsystem muss effizient und zuverlässig sein, um Gaskondensation in der Kammer oder den Rohrleitungen zu verhindern.
02

Konstruktion unter Berücksichtigung von Hochdruck und Materialverträglichkeit:

Um den Anforderungen von Prozessen wie der Ultrahochdruck-Polyethylen-Synthese gerecht zu werden, muss der Kompressor in Mehrzylinder-Reihenschaltung oder mit einer speziell verstärkten Konstruktion ausgeführt sein, um Förderdrücke von über 100 MPa zu erreichen. Als Werkstoffe für medienberührende Teile werden typischerweise Edelstahl 316L oder höherwertige Legierungen gewählt, um hohe Druckfestigkeit bei gleichzeitig ausgezeichneter chemischer Inertheit zu gewährleisten und unerwünschte Reaktionen mit Ethylen zu verhindern. Die Verwendung von Kupfer und Kupferlegierungen ist strengstens untersagt, um die Bildung gefährlicher Polymere aus Ethylen zu vermeiden.
03

Mehrschichtiges Sicherheitsüberwachungs- und Schutzsystem:

Eine dreilagige Membrankonstruktion ist Standard und mit einer Membranbruchüberwachung und -alarmierung ausgestattet. Bei Beschädigung der inneren Membran löst das System sofort einen Alarm aus und schaltet sich sicher ab. Das System muss über Verriegelungen wie Alarme für hohe Austrittstemperaturen und -drücke sowie einen Öldruckschutz verfügen. Für Prozessanschlüsse sind Stickstoffspülanschlüsse erforderlich, um das System vor der Inbetriebnahme zu inertisieren und zu spülen und so einen sicheren Betrieb zu gewährleisten.

Zertifikat

MODELLAUSWAHL

Lehrer

Modell G70Z/G95Z/G110Z/G130Z	Kolbenhub 70 mm bis 130 mm	Maximale Kolbenkraft 10 kN bis 30 kN
Maximaler Entladedruck 70 MPa	Durchflussbereich 1~500 Nm³/H	Motorleistung 2,2 kW bis 30 kW
Kurbelwellendrehzahl 420 U/min	Kühlmethode Wassergekühlt/Luftgekühlt

Modell G70V/G95V/G130V	Kolbenhub 70 mm bis 130 mm	Maximale Kolbenkraft 10 kN bis 30 kN
Maximaler Entladedruck 50 MPa	Durchflussbereich 1~200 Nm³/h	Motorleistung 2,2 kW bis 30 kW
Kurbelwellendrehzahl 420 U/min	Kühlmethode Wassergekühlt / Luftgekühlt

Modell G110L/G130L	Kolbenhub 110 mm bis 130 mm	Maximale Kolbenkraft 20 kN bis 40 kN
Maximaler Entladedruck 100 MPa	Durchflussbereich 10~1000 Nm³/h	Motorleistung 7,5 kW bis 90 kW
Kurbelwellendrehzahl 420 U/min	Kühlmethode Wassergekühlt / Luftgekühlt

Modell G110D/G130D/G150D/ G180D/G182D/G210D	Kolbenhub 110 mm bis 210 mm	Maximale Kolbenkraft 20 kN bis 160 kN
Maximaler Entladedruck 100 MPa	Durchflussbereich 30~2000 Nm³/h	Motorleistung 22 kW bis 200 kW
Kurbelwellendrehzahl 420 U/min	Kühlmethode Wassergekühlt / Luftgekühlt

Membrankompressor

MIT

Kolbenhub 70 mm

Durchfluss (Nm³/h)

5.3

Eingangsdruck (barg)

12,5

Ausgangsdruck (barg)

NEIN.	Modell	Kühlwasser	Fließen	Einlassdruck	Auslassdruck	Abmessungen L×B×H	Gewicht	Motorleistung
NEIN.	Modell	(L/h)	(Nm³/h)	(MPa)	(MPa)	(≈mm)	(≈kg)	(kW)
1	GZ-18/5.3-12.5	500	18	0,53	1,25	1000×800×1100	800	5,5
2	GZ-30/20-60	500	30	2	6	1100×800×1100	800	7,5
3	GZ-22/7-30	1000	22	0,7	3	1200×800×1100	800	11
4	GV-20/7-150	1000	20	0,7	15	1400×800×1100	900	11
5	GV-118/(34,5-44,5)-55	1000	118	3.45-4.45	5,5	1400×800×1100	1000	11
6	GV-160/(0,35-10,5)-30	2000	160	0,035-1,05	3	2600×1800×1600	3000	18,5
7	GL-55/3	1000	55	Atmosphärisch	0,3	2200×1800×1600	2800	11
8	GL-130/0,3-0,5	1500	130	0,03	0,05	2300×1800×1600	2800	11
9	GL-40/0.2-25	2000	40	0,02	2,5	2300×1800×1600	2800	18,5
10	GD-180/2.3-61.3	4500	180	0,23	6.13	3800×2300×1800	6000	45
11	GD-1076/(17-24)-125	10000	1076	1,7-2,4	12,5	4200×3200×2200	12000	132
12	GD-945/11.7-126	15000	945	1.17	12.6	4200×3500×2200	12000	160

Die Angaben zu Größe und Gewicht der Geräte dienen nur als Referenz; maßgeblich ist die endgültige Ausführung.

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Fallstudie

Russland
VEREINIGTE STAATEN
Spanien
Kasachstan

Vorteile des Ethylen-Kolbenkompressors:

01

Breites Druckanpassungsvermögen und hohe Kompressionseffizienz:

Kolbenkompressoren decken ein breites Druckspektrum von mittleren bis hohen Drücken ab und passen sich durch mehrstufige Kompression flexibel an unterschiedliche Prozessdruckniveaus an. Ihr hoher volumetrischer Wirkungsgrad macht sie ideal für große Durchflussmengen und erfüllt die immensen Anforderungen von Ethylenanlagen mit einer Kapazität von Millionen Tonnen hinsichtlich der Anreicherung von Einsatzgas und der Kompression von Recyclinggas.
02

Hoch entwickelte Technologie und einfacher Wartungsaufwand:

Als klassischster Kompressortyp im Industriebereich zeichnet sich der Kolben-Ethylenkompressor durch ein breites Anwendungsspektrum, umfassende technische Erfahrung und nachgewiesene Betriebssicherheit aus. Seine relativ standardisierte Bauweise und die bewährten Verfahren für den Austausch von Verschleißteilen und die Wartung tragen dazu bei, Komplexität und Kosten des langfristigen Betriebs und der Instandhaltung zu reduzieren.

Wichtige Konstruktionspunkte für Ethylen-Kolbenkompressoren:

01

Strenge Zwischenstufenkühlung und Gas-Flüssigkeits-Trennung:

Die Verhinderung von Verflüssigung ist für die Konstruktion von Ethylen-Kolbenkompressoren von entscheidender Bedeutung. Daher ist eine mehrstufige Verdichtung mit effizienten Zwischenkühlern und hocheffizienten Gas-Flüssigkeits-Abscheidern am Ausgang jeder Stufe unerlässlich. Kern der Konstruktion ist die präzise Berechnung des Druckverhältnisses für jede Stufe. So wird sichergestellt, dass die Austrittstemperatur des Kühlers deutlich über dem Taupunkt von Ethylen bei dem jeweiligen Stufendruck liegt und eventuell entstehende Flüssigkeitströpfchen vollständig abgetrennt werden. Dadurch wird verhindert, dass flüssiges Ethylen in den Zylinder der nächsten Stufe gelangt und dort ein katastrophales „Flüssigkeitsschlag“-Phänomen verursacht.
02

Optimierte Strukturauswahl & Dichtungstyp:

Für mittlere bis hohe Durchflussmengen empfiehlt sich eine horizontale, gegenläufige, ausbalancierte Konstruktion, die eine gute dynamische Auswuchtung und geringe Vibrationen bietet und sich für den Dauerbetrieb eignet. Je nach Reinheitsanforderungen kann eine ölfreie Schmierung oder eine Labyrinthdichtung gewählt werden, um die Verunreinigung des Prozessgases durch Schmieröl zu minimieren. Das Packungssystem muss mit einer Stickstoffpufferdichtung ausgestattet sein, um Gasleckagen zu verhindern und austretendes Ethylen in einen sicheren Bereich abzuleiten.
03

Konfiguration zur Anpassung an umfassende Sicherheits- und Betriebsbedingungen:

Alle elektrischen Geräte müssen der Explosionsschutzklasse Ex d IIC T2 entsprechen, um der explosionsgefährdeten Umgebung von Ethylen gerecht zu werden. Filter und Abscheider sollten vor dem Kompressoreinlass installiert werden, um sauberes und trockenes Ansauggas zu gewährleisten. Das System muss mit einem vollständigen Satz Sicherheitsventile ausgestattet sein, wobei das Abluftgas einer Fackelanlage oder Rückgewinnungsanlage zugeführt wird. Da Ethylen Spuren von Schwermetallen enthalten oder unter besonderen Bedingungen betrieben werden kann, müssen die Werkstoffe der wichtigsten druckführenden Bauteile über gute mechanische Eigenschaften verfügen. Für Prozesse, die mit niedrigen Temperaturen einhergehen können, müssen Werkstoffe ausgewählt werden, die die Anforderungen an die Kerbschlagzähigkeit nach Charpy bei niedrigen Temperaturen erfüllen.

Zertifikat

MODELLAUSWAHL

Z-Typ

V / W Typ

M-Typ

Typ D

Kolbenhub 80 mm, 95 mm	Kolbenkraft 10 kN bis 25 kN
Leistung 7,5 kW – 55 kW	Anzahl der Zylinderbänke 1/2
Kurbelwellendrehzahl 740 U/min, 980 U/min	Anzahl der Kompressionsstufen 1/2/3/4
Fahrmodus Elektromotor, Dieselmotor, Erdgasmotor

Kolbenhub 92 mm, 95 mm, 105 mm, 120 mm	Kolbenkraft 25 kN, 45 kN, 65 kN
Anzahl der Kompressionsstufen 1/2/3/4	Anzahl der Zylinderbänke 2/3/4
Kurbelwellendrehzahl 740 U/min, 980 U/min	Leistung 15 kW – 220 kW
Fahrmodus Elektromotor, Dieselmotor, Erdgasmotor

Kolbenhub 92 mm bis 315 mm	Kolbenkraft 45 kN bis 660 kN
Anzahl der Kompressionsstufen 1/2/3/4	Anzahl der Zylinderbänke 4
Kurbelwellendrehzahl 300 U/min bis 980 U/min	Leistung 160 kW – 3000 kW
Fahrmodus Elektromotor, Dieselmotor, Erdgasmotor

Kolbenhub 92 mm bis 315 mm	Kolbenkraft 25 kN bis 200 kN
Anzahl der Kompressionsstufen 1/2/3/4	Anzahl der Zylinderbänke 2
Kurbelwellendrehzahl 300 U/min bis 980 U/min	Leistung 30 kW – 1000 kW
Fahrmodus Elektromotor, Dieselmotor, Erdgasmotor

MIT

Vertikaler Typ

Ölfrei / F: Luftgekühlt

2.1

Tatsächlicher Volumenstrom (m³/min)

0,15

Eingangsdruck (barg)

Ausgangsdruck (barg)

S/N	Modell	Fließen	Einlassdruck	Auslassdruck	Motorleistung
S/N	Modell	(Nm³/h)	(MPa)	(MPa)	(kW)
1	ZW-2.1/0.15-15	110	0,015	1,5	22
2	ZW-0.9/6-25	330	0,6	2,5	30
3	ZW-0.63/3-200	120	0,3	20	37
4	VW-7.2/1-22	800	0,1	2.2	132
5	VW-6/20	330	Geldautomat	2	75
6	VW-6.8/30	370	Geldautomat	3	75
7	DW-9,5/6	600	0,005	0,6	75
8	DW-12.5/29.9-53	21000	2,39	5.3	355
9	DW-8.8/4 -18	2050	0,4	1.8	132
10	MW-154/6	10500	0,05	0,6	1100
11	MW-6/15-21	6000	1,5-2,0	2.1	185
12	M-40/3-7	9000	0,3	0,7	450