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La bonne usine pour chaque application

Contribution technique — Compression de gaz dans les industries des gaz process et du froid industriel

Compression de gaz dans les industries des gaz process et du froid industriel

Dans les industries des gaz process et du froid industriel, des conceptions personnalisées pour le transport optimal et la compression ne peuvent s’obtenir que si les exigences de chaque cas individuel correspondent à 100 % à la conception de la machine sélectionnée. Avant de prendre une décision d’achat, il est donc souvent nécessaire de bien tenir compte des différentes circonstances individuelles en se basant sur deux points de vue : Du point de vue du futur utilisateur de l’usine, les exigences de process actuelles sont cruciales. Du point de vue du fournisseur de l’équipement, ces exigences doivent être remplies en choisissant la conception optimale pour la machine. Cependant, un fabricant ne peut remplir ces conditions que s’il possède les connaissances spécialisées nécessaires et la gamme de machines correspondante. Aerzen Maschinenfabrik fabrique des surpresseurs à pistons rotatifs depuis 1868 et des compresseurs à vis depuis 1943. Aerzen fournit aussi des surpresseurs et des compresseurs pour la compression du gaz dans les industries des gaz process et du froid industriel depuis plus de 60 ans. Pendant cette période, Aerzen est devenu un grand fournisseur d’équipement pour ce secteur spécialisé, grâce à ses références impressionnantes dans de nombreuses industries, dont celles de la chimie et de la pétrochimie ou celle de l’acier et de la soude, voire dans la production de biométhane. Chez Aerzen, nous mettons l’accent : « avant tout sur l’analyse détaillée de la situation actuelle chez le client. Nos critères essentiels comprennent la composition du gaz à compresser, la pression et la température d’arrivée, la pression et la température de sortie nécessaires, la température ambiante, les débits attendus et les quantités d’eau de refroidissement disponibles. Ces paramètres font partie des prérequis essentiels pour un devis personnalisé qui prendra aussi en compte des besoins particuliers comme les moteurs spéciaux, les convertisseurs de fréquence, les mesures d’isolation phonique, etc. » L’équipement pour la compression des gaz doit respecter des obligations très spécifiques et exigeantes pour toutes les applications. Cela ne se limite pas uniquement à une étanchéité au gaz très technique du fait des gaz partiellement inflammables ou toxiques. Il faut aussi respecter les directives opérationnelles exigées par le client (par ex. les réglementations ATEX et les certifications Ex). De plus, les matériaux à utiliser dépendent de la substance pompée et des exigences du process sur le site. Par conséquent, en fonction du type de machine, on utilisera des composants en fonte nodulaire, en acier moulé ou en acier inoxydable. 

Trois systèmes de compresseurs pour des solutions personnalisées

Même si l’entreprise est un acteur international important, sa dimension gérable et sa grande souplesse en tant que fabricant offrent des avantages évidents pour prendre des décisions ciblées et éclairées. Pour une solution de compression du gaz personnalisée pour les industries des gaz process et du froid industriel, Aerzen propose une vaste gamme de surpresseurs à pistons rotatifs exempts d’huile et de compresseurs à vis avec injection d’huile et compression exempte d’huile dans les gammes suivantes : 

Surpresseurs à pistons rotatifs, compression exempte d’huile

gamme GR
Différences de pression jusqu’à 1,5 bar
Débit à l'aspiration de 100 à 50 000 m³/h
gamme GQ

Différences de pression jusqu’à 1,5 bar
Débit à l'aspiration de 15 000 à 100 000 m³/h

Compresseur à vis

Compression avec injection d’huile
gamme VMY 36 (réfrigération et gaz process)
Différence de pression d'un étage allant jusqu’à environ 20 bar,
Débits d'aspiration de 500 à 8 900 m³/h
gamme VMY 56 (réfrigération et gaz process)
Différence de pression jusqu’à 25 bar ;
Débits de prise d’environ 300 à 2 700 m³/h

Compression exempte d’huile
gamme VR
Différence de pression jusqu’à 52 bar
Débits d'aspiration d’environ 650 à 120 000 m³/h

Après une préparation minutieuse du devis, les phases d’ingénierie et de projet ainsi que la période de mise en marche, très courte malgré sa complexité, le client reçoit toujours une solution très personnalisée, sophistiquée et solide. Les compresseurs de gaz d’Aerzen offrent à l’utilisateur une norme élevée de qualité grâce à leur technologie dernier cri, et lui permettent en outre de faire des économies d’énergie et de bénéficier d’une longue durée de vie, dépassant parfois les 30 ans. 

Surpresseurs à pistons rotatifs de la gamme GR

La gamme GR à double vantail et compression exempte d’huile comprend des compresseurs de gaz process pour des écarts de pression jusqu’à 1500 mbar et des débits de prise de 100-50 000 m³/h. Les systèmes, qui fonctionnent selon le principe de pistons rotatifs, peuvent automatiquement s’adapter à des conditions d’exploitation changeantes. Ils sont utilisés, par exemple, dans les surpresseurs de gaz des cokeries et des hauts fourneaux de l’industrie de l’acier et pour la compression des gaz mélangés H2, CH et CO, de la vapeur d’eau et des gaz critiques spécifiques ou toxiques. En fonction des besoins du process, Aerzen peut utiliser différents matériaux comme la fonte nodulaire, l’acier moulé ou l’acier inoxydable pour les systèmes de compression exempte d’huile, et même pour les rotors et les joints individuels de la chambre de transport. L’huile et les chambres de transport sont ici complètement séparées par des chambres neutres. Du fait de leur conception particulièrement robuste, les systèmes résistent aux impuretés dans le gaz comme les poussières, le goudron, les saletés ou les fractions de liquide. De l’eau, des solvants, ainsi que les agents de nettoyage ou de refroidissement, peuvent être injectés pour le nettoyer et refroidir. 

Surpresseurs à pistons rotatifs de la gamme GQ

Pour les écarts de pression jusqu’à 1,2 bar (à commander spécialement sous forme d’unité en une seule étape jusqu’à 1,5 bar, ou en deux étapes jusqu’à 3,0,0 bar), les surpresseurs à pistons rotatifs exempts d’huile de la gamme CQ sont disponibles pour des débits de prise allant de 15'000 à 100 000 m³/h. Pour les écarts de pression allant jusqu’à 2,0 bar, par exemple avec les process Midrex® dans l’industrie de l’acier, plusieurs systèmes fonctionnent en parallèle et en tant que systèmes en deux étapes. Les systèmes de la gamme GQ utilisent aussi le principe de pistons rotatifs. Ils peuvent également s’adapter automatiquement à des conditions d’exploitation changeantes. Dans l’industrie de l’acier, les machines de la gamme GQ sont principalement utilisées pour la compression du gaz process et de refroidissement, et sont équipées à cet effet de joints spéciaux pour les chambres de compression combinées. Fait exceptionnel qui prouve le haut niveau de savoir-faire d’Aezen, la gamme GR est validée par les réglementations KTA en tant que surpresseurs à pistons rotatifs exempts d’huile certifiés pour la compression de la vapeur d’eau dans les circuits secondaires des centrales nucléaires. Ces surpresseurs représentent les normes les plus élevées en matière de fabrication, de procédures d’inspection et de test de certification. Le travail préparatoire, les tests préliminaires et l’approvisionnement en matières premières, de leur côté, peuvent nécessiter jusqu’à trois ans avant le début de la production. Tous les systèmes GQ sont relativement résistants aux impuretés dans le gaz (par ex. la poussière, les fractions d’impuretés ou de liquide). Une injection continue d’eau peut être utilisée pour refroidir le gaz et nettoyer la chambre de transport. 

Le compresseur à vis de la gamme VMY à injection d’huile pour l’industrie du froid industriel

<font face="Arial, serif">Au début, Aerzen a, pendant de nombreuses années, développé et fabriqué uniquement les compresseurs à vis à injection d’huile. Le succès fut grand. Les compresseurs étaient ensuite ajoutés et distribués par des fabricants de systèmes externes, sous la forme de systèmes de réfrigération fonctionnels. Depuis 2012, une filiale spécialisée dans les systèmes de réfrigération a repris les ventes, l’ingénierie de la conception et l’emballage. Aerzen HUNGÁRIA KFT. à Esztergom (Hongrie) est un centre d’excellence qui propose des compresseurs à vis de la gamme VMY pour des applications de réfrigération dans le monde entier. Les systèmes de séparation d’huile intégrés réduisent la teneur en huile résiduelle de 1 à 5 mg/m³. Les systèmes de réfrigération avec injection d’huile de la gamme VMY d’Aerzen permettent d’ajuster la production de 100 à 20 % grâce à une commande de débit intégrée, pour une compression particulièrement économique du gaz naturel, des gaz inertes, de l’ammoniaque, de l’hélium, des hydrocarbures, du chlorure d’hydrogène, du dioxyde de carbone, des mélanges de gaz et des gaz process. L’injection d’huile rend le compresseur insensible aux variations de volume, de température et de pression. Les compresseurs à vis de la gamme VMY sont utilisés pour les circuits de refroidissement fermés (ammoniaque, fréon, hélium)</font>

Les compresseurs à vis à injection d’huile de la gamme VMY sont utilisés pour la compression de gaz process.

Le refroidissement du compresseur à vis à injection d’huile de la gamme VMY est personnalisé pour répondre aux différents besoins de l’industrie du gaz process. Il est utilisé pour la compression du gaz, notamment pour le gaz naturel, les gaz inertes, les hydrocarbures et les autres mélanges de gaz process. Les domaines d’application couvrent les produits chimiques et pétrochimiques, l’équipement de production d’électricité, etc. L’injection d’huile rend le compresseur résistant aux variations du gaz en termes de volume, de température et de pression. Des niveaux résiduels de 5 à 1 ppm peuvent être atteints grâce à une séparation de l’huile intégrée, à la limite de l’approvisionnement.

Les compresseurs à vis exempts d’huile de la gamme VR pour la technologie des gaz process

Grâce au fonctionnement sans lubrification dans la chambre de compression et à l’option d’injection d’eau, les compresseurs à vis de la gamme VR d’Aerzen, avec une aspiration de gaz sur le haut et un refoulement de gaz vers le bas, peuvent être utilisés pour des gaz présentant des poids moléculaires variables, des impuretés ou une tendance à polymériser, ainsi que lors de process qui ne doivent pas contenir d’huile. Les limites de fonctionnement de l’équipement sont déterminées par les plages de pression et de température, et par la vitesse autorisée du compresseur. Les compresseurs sont mécaniquement chargés avec des écarts de pression allant jusqu’à 12 bar (fourchette de pression élevée jusqu’à 25 bar) et des températures de décharge maximales de 250 °C (160 °C avec des étapes de compression en acier inoxydable). Les compresseurs à vis pour gaz process à étape unique ou multiple sont disponibles avec refroidissement intégré. Les unités du compresseur fonctionnent à des débits de 600 m³/h à 120 000 m³/h, avec une vitesse du rotor principal de 2'000 et 20 000 1/min. Les compresseurs à vis exempts d’huile pour gaz process d’Aerzen ont un rotor asymétrique de 4+6 (rotor mâle de 4 dents et rotor femelle de 6 dents). Cette association donne un diamètre central du rotor assez résistant face aux chutes de pression autorisées. Les obligations réglementaires internationales comme API 619, 619613614671, 614, 671, etc., les réglementations sur les gaz acides (NACE) et les spécifications du client peuvent être prises en compte dans l’unité du compresseur. Les compresseurs à vis exempts d’huile de la gamme VR sont utilisés dans les usines chimiques et pétrochimiques, c.-à-d. les raffineries, les cokeries, les usines de soude et les aciéries de transport des gaz de torche, des gaz des fours des cokeries, des gaz des fours à chaux, des gaz mélangés et des gaz avec des concentrations en sulfure d’hydrogène (gaz corrosif). L’injection d’eau est transportée dans les gaz afin de réduire les températures de fonctionnement acceptables et d’éviter la polymérisation (notamment la concentration de butadiène), qui est nécessaire à la préparation de caoutchouc au styrène-butadiène. L’injection de solvants pour la purification est aussi possible sur une base temporaire. L’effet nettoyant de l’eau d’injection et l’évitement des fuites d’eau sont les avantages particuliers des compresseurs exempts d’huile de la gamme VR, lorsqu’il y a des dépôts d’impuretés des gaz, comme le goudron, le naphtalène et des traces de dépôts de polymères polymérisés sur les rotors et les parois du logement.

Conclusion

Il n’y a pas de solutions « prêt-à-porter » pour la compression du gaz dans les industries des gaz process et du froid industriel. Presque chaque application nécessite une solution individuelle qui doit être identifiée sur la base d’une coopération étroite entre le fournisseur et l’utilisateur lors de la phase de planification. Grâce à sa gamme de produits vaste et variée, Aerzen propose des conditions optimales pour la compression du gaz dans les industries des gaz process et du froid industriel. Grâce à ces connaissances avancées et à ses 60 ans d’expérience acquise à travers le monde dans de nombreux domaines, Aerzen propose des solutions spécifiques à chaque client, pour des conceptions particulièrement durables et économiquement viables, qui sont optimisées pour une compression rentable du gaz dans les industries des gaz process et du froid industriel.

Auteur : Norbert Barlmeyer, journaliste spécialisé dans la technologie de l’air comprimé , Bielefeld