Compresores de etileno

El etileno (C₂H₄), conocido como el "grano industrial" de la industria petroquímica, es la materia prima orgánica básica con el mayor volumen de producción mundial. Este gas es incoloro, con un ligero olor dulce, una temperatura crítica extremadamente baja (9,21 °C), se puede licuar a presión a temperatura ambiente y es altamente propenso a sufrir cambios de fase durante la compresión. Además, es inflamable y explosivo, con un límite de explosión del 3,1 % al 32 % en el aire. Gracias a su doble enlace reactivo, el etileno constituye el punto de partida fundamental para productos derivados como el polietileno y el caucho sintético, lo que impone exigencias extremadamente altas en cuanto al rendimiento y la fiabilidad de los equipos de compresión.

COMPRESOR DE DIAFRAGMA

COMPRESOR DE PISTÓN

Ventajas del compresor de diafragma de etileno:

01

Totalmente libre de aceite y con garantía de ultra alta pureza:

La tecnología de aislamiento por diafragma garantiza que el gas esté completamente libre de contacto con el aceite lubricante durante la compresión, logrando una pureza de compresión superior al 99,999%. Esto es fundamental para el etileno de grado polimérico utilizado como materia prima para la polimerización, donde incluso trazas de contaminación por aceite pueden afectar la actividad del catalizador, lo que conlleva una degradación de la calidad del producto o incluso un fallo en la polimerización.
02

Sellado estático: cero fugas y seguridad intrínseca.

La cámara de gas cuenta con una estructura de sellado estático que elimina prácticamente por completo la posibilidad de fugas. Para el etileno, que posee un amplio límite de explosión y un alto nivel de riesgo, esta característica ofrece el máximo nivel de seguridad, previniendo eficazmente la acumulación de gas inflamable en la planta y cumpliendo con los requisitos más estrictos de seguridad en la producción y protección ambiental.

Puntos clave de diseño para compresores de diafragma de etileno:

01

Diseño preciso para la prevención de la licuefacción y el control de la temperatura:

Dado que la temperatura crítica del etileno (9,21 °C) es cercana a la temperatura ambiente, es altamente propenso a la licuefacción durante la compresión y el enfriamiento, lo que puede provocar la formación de burbujas de líquido. El diseño debe incluir cálculos termodinámicos precisos para garantizar que la temperatura de descarga y la temperatura del gas después del enfriamiento entre etapas se mantengan siempre por encima del punto de rocío a la presión parcial correspondiente, con un margen de seguridad suficiente. El sistema de enfriamiento debe ser eficiente y fiable para evitar la condensación del gas dentro de la cámara o las tuberías.
02

Diseño para alta presión y compatibilidad de materiales:

Para satisfacer las exigencias de procesos como la síntesis de polietileno a ultra alta presión, el compresor debe adoptar una configuración en serie de varios cilindros o una estructura especialmente reforzada para alcanzar presiones de descarga superiores a 100 MPa. Los materiales para las partes en contacto con el fluido suelen ser acero inoxidable 316L o aleaciones de mayor grado para garantizar la resistencia a alta presión y, al mismo tiempo, proporcionar una excelente inercia química, evitando así cualquier reacción adversa con el etileno. El uso de cobre y sus aleaciones está estrictamente prohibido para evitar la catálisis de la formación de polímeros peligrosos a partir del etileno.
03

Sistema de protección y monitoreo de seguridad multicapa:

La estructura estándar del diafragma es de tres capas, equipada con un dispositivo de monitoreo y alarma de rotura del diafragma. Si el diafragma interno se daña, el sistema puede activar una alarma de inmediato y apagarse de forma segura. El sistema debe integrar enclavamientos, como alarmas de alta temperatura y presión de descarga, así como protección contra sobrepresión de aceite. Para las conexiones de proceso, se deben utilizar conexiones de purga de nitrógeno para permitir la inertización y purga del sistema antes de la puesta en marcha, garantizando así un funcionamiento seguro.

Certificado

SELECCIÓN DE MODELOS

Maestro

Modelo G70Z/G95Z/G110Z/G130Z	Carrera del pistón 70 mm~130 mm	Fuerza máxima del pistón 10 kN~30 kN
Presión máxima de descarga 70 MPa	Rango de flujo 1~500Nm³/h	Potencia del motor 2,2 kW~30 kW
Velocidad del cigüeñal 420 rpm	Método de enfriamiento Refrigerado por agua/refrigerado por aire

Modelo G70V/G95V/G130V	Carrera del pistón 70 mm~130 mm	Fuerza máxima del pistón 10 kN~30 kN
Presión máxima de descarga 50 MPa	Rango de flujo 1~200 Nm³/h	Potencia del motor 2,2 kW~30 kW
Velocidad del cigüeñal 420 rpm	Método de enfriamiento Refrigerado por agua / Refrigerado por aire

Compresor de diafragma de etileno de alta presión

Modelo G110L/G130L	Carrera del pistón 110 mm~130 mm	Fuerza máxima del pistón 20 kN~40 kN
Presión máxima de descarga 100 MPa	Rango de flujo 10~1000 Nm³/h	Potencia del motor 7,5 kW ~ 90 kW
Velocidad del cigüeñal 420 rpm	Método de enfriamiento Refrigerado por agua / Refrigerado por aire

Compresor de diafragma de etileno sin aceite

Modelo G110D/G130D/G150D/ G180D/G182D/G210D	Carrera del pistón 110 mm~210 mm	Fuerza máxima del pistón 20 kN~160 kN
Presión máxima de descarga 100 MPa	Rango de flujo 30~2000 Nm³/h	Potencia del motor 22 kW~200 kW
Velocidad del cigüeñal 420 rpm	Método de enfriamiento Refrigerado por agua / Refrigerado por aire

GRAMO

Compresor de diafragma

CON

Carrera del pistón: 70 mm

Caudal (Nm³/h)

5.3

Presión de entrada (barg)

12.5

Presión de salida (barg)

No.	Modelo	agua de refrigeración	Fluir	Presión de entrada	Presión de salida	Dimensiones (largo × ancho × alto)	Peso	Potencia del motor
No.	Modelo	(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	Atmosférico	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

Las dimensiones y el peso del equipo son solo de referencia, y el diseño final será el que prevalezca.

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ESTUDIO DE CASO

Rusia
ESTADOS UNIDOS
España
Kazajistán

Ventajas del compresor de pistón de etileno:

01

Amplia adaptabilidad a la presión y alta eficiencia de compresión:

Los compresores de pistón pueden cubrir una amplia gama de presiones, desde medias hasta altas, adaptándose con flexibilidad a diferentes niveles de presión de proceso mediante compresión multietapa. Su alta eficiencia volumétrica los hace idóneos para manejar caudales a gran escala, satisfaciendo las enormes demandas de las plantas de etileno de millones de toneladas para la compresión del gas de alimentación y el gas de recirculación.
02

Tecnología altamente madura y facilidad de mantenimiento:

Como el tipo de compresor más clásico en el ámbito industrial, el compresor de etileno de pistón cuenta con la mayor variedad de aplicaciones y una amplia experiencia técnica, además de una fiabilidad operativa totalmente comprobada. Su estructura relativamente estandarizada y los procedimientos consolidados para la sustitución de piezas de desgaste y el mantenimiento contribuyen a reducir la complejidad y el coste de la operación y el mantenimiento a largo plazo.

Puntos clave de diseño para compresores de pistón de etileno:

01

Diseño estricto de refrigeración entre etapas y separación gas-líquido:

Evitar la licuefacción es fundamental en el diseño de compresores de pistón de etileno. Es necesario adoptar una compresión multietapa, con enfriadores interetapa eficientes y separadores gas-líquido de alta eficiencia configurados a la salida de cada etapa. La clave del diseño reside en calcular con precisión la relación de presión para cada etapa, asegurar que la temperatura de salida del enfriador sea superior al punto de rocío del etileno a la presión de esa etapa y separar completamente cualquier gota de líquido que pueda formarse, impidiendo estrictamente que el etileno líquido entre en el cilindro de la siguiente etapa y provoque una entrada masiva de líquido.
02

Selección de estructura optimizada y tipo de sellado:

Para caudales medios a grandes, se prefiere una estructura de válvulas opuestas horizontales, que ofrece un buen equilibrio dinámico y baja vibración, lo que la hace adecuada para un funcionamiento continuo a largo plazo. Según los requisitos de pureza del gas, se puede seleccionar un sistema de lubricación sin aceite o un sello de laberinto para minimizar la contaminación del gas de proceso con aceite lubricante. El sistema de empaquetadura debe diseñarse con un sello amortiguador de nitrógeno para evitar fugas de gas y purgar cualquier fuga de etileno hacia un área segura.
03

Configuración integral de seguridad y adaptabilidad a las condiciones de funcionamiento:

Todos los instrumentos eléctricos deben cumplir con la clasificación de protección contra explosiones Ex d IIC T2 para adaptarse al entorno explosivo del etileno. Se deben instalar filtros y separadores antes de la entrada del compresor para garantizar un gas de admisión limpio y seco. El sistema debe estar equipado con un conjunto completo de válvulas de seguridad, con el gas liberado dirigido a un sistema de antorcha o unidad de recuperación. Dado que el etileno puede contener trazas de componentes pesados o funcionar bajo condiciones especiales, los materiales de las piezas clave que contienen presión deben poseer buenas propiedades mecánicas generales. Para procesos que puedan implicar bajas temperaturas, se deben seleccionar materiales que cumplan con los requisitos de tenacidad al impacto Charpy a baja temperatura.

Certificado

SELECCIÓN DE MODELOS

Tipo Z

Tipo V/W

Tipo M

Tipo D

Carrera del pistón 80 mm, 95 mm	Fuerza del pistón 10 kN～25 kN
Fuerza 7,5 kW-55 kW	Número de bancos de cilindros 1/2
Velocidad del cigüeñal 740 rpm, 980 rpm	Número de etapas de compresión 1/2/3/4
Modo de conducción Motor eléctrico, motor diésel, motor de gas natural

Carrera del pistón 92 mm, 95 mm, 105 mm, 120 mm	Fuerza del pistón 25 kN, 45 kN, 65 kN
Número de etapas de compresión 1/2/3/4	Número de bancos de cilindros 2/3/4
Velocidad del cigüeñal 740 rpm, 980 rpm	Fuerza 15 kW-220 kW
Modo de conducción Motor eléctrico, motor diésel, motor de gas natural

Carrera del pistón 92 mm ~ 315 mm	Fuerza del pistón 45 kN~660 kN
Número de etapas de compresión 1/2/3/4	Número de bancos de cilindros 4
Velocidad del cigüeñal 300 rpm ~ 980 rpm	Fuerza 160 kW-3000 kW
Modo de conducción Motor eléctrico, motor diésel, motor de gas natural

Carrera del pistón 92 mm ~ 315 mm	Fuerza del pistón 25 kN~200 kN
Número de etapas de compresión 1/2/3/4	Número de bancos de cilindros 2
Velocidad del cigüeñal 300 rpm ~ 980 rpm	Fuerza 30 kW - 1000 kW
Modo de conducción Motor eléctrico, motor diésel, motor de gas natural

CON

Tipo vertical

Sin aceite / F: Refrigerado por aire

2.1

Caudal volumétrico real (m³/min)

0,15

Presión de entrada (barg)

Presión de salida (barg)

N.º de serie	Modelo	Fluir	presión de entrada	presión de salida	potencia del motor
N.º de serie	Modelo	(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	cajero automático	2	75
6	VW-6.8/30	370	cajero automático	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