Compresseur de sulfure d'hydrogène

Le sulfure d'hydrogène (H₂S) est un gaz hautement toxique, inflammable, explosif et fortement corrosif. Sa compression représente un défi majeur dans la purification du gaz naturel, le raffinage du pétrole et l'industrie chimique. La corrosion est principalement due à deux mécanismes : en milieu humide, le H₂S provoque une corrosion électrochimique et une fissuration induite par l'hydrogène ; à haute température (≥ 230 °C), le H₂S réagit directement avec les métaux, l'hydrogène accélérant encore la corrosion. En présence d'ions chlorure, le risque de fissuration par corrosion sous contrainte de l'acier inoxydable augmente. Par conséquent, un compresseur de H₂S doit garantir une étanchéité absolue, une excellente résistance à la corrosion et une protection de sécurité complète.

COMPRESSEUR À DIAPHRAGME

COMPRESSEUR À PISTON

Avantages du compresseur à membrane à sulfure d'hydrogène :

01

Étanchéité absolue et contamination zéro :

Un diaphragme métallique assure une isolation physique complète entre le gaz de procédé et l'huile hydraulique, formant ainsi un joint statique. Ce dispositif élimine tout risque de fuite de gaz toxiques dans l'environnement et empêche l'huile de lubrification de pénétrer dans le système de procédé où elle pourrait être contaminée par du sulfure d'hydrogène (H₂S) ou réagir avec celui-ci, garantissant ainsi la pureté du gaz et la sécurité d'exploitation.
02

Excellente résistance à la corrosion complexe :

Tous les composants en contact avec le fluide, notamment la chambre de tête du diaphragme, la plaque de recouvrement et les ensembles de vannes d'entrée/sortie, peuvent être fabriqués à partir d'alliages de haute qualité résistants à la corrosion. Ceci permet une conception flexible qui traite efficacement la corrosion électrochimique, la perméation d'hydrogène et la corrosion concomitante potentielle par les ions Cl⁻ dans les environnements humides contenant du H₂S.

Points clés de conception pour un compresseur à membrane à sulfure d'hydrogène :

01

Matériaux anticorrosion intégrale pour la tête du diaphragme et les pièces en contact avec le fluide :

Le choix des matériaux doit être strictement conforme aux normes telles que SH/T 3096, en fonction de la pression partielle de H₂S, de la température, de la teneur en eau et de la concentration en Cl⁻. L'acier inoxydable 316L, grâce à sa meilleure résistance à la corrosion par piqûres et à la fissuration par corrosion sous contrainte due aux ions Cl⁻ (grâce à sa teneur en molybdène), est généralement privilégié. Pour les environnements extrêmement difficiles, il est impératif d'utiliser de l'acier inoxydable duplex ou des alliages à base de nickel. Tous les composants doivent présenter des nuances de matériau clairement spécifiées et une surépaisseur de corrosion suffisante (généralement ≥ 2 mm).
02

Sélection et surveillance des matériaux spécifiques pour le diaphragme central :

Composant dynamique essentiel, la membrane doit simultanément présenter une très haute résistance à la fatigue, une grande flexibilité et une excellente résistance à la corrosion. Des matériaux comme l'Inconel 718, un alliage haute résistance et résistant à la corrosion, sont couramment utilisés. Un système de surveillance et d'alarme en cas de rupture de la membrane est indispensable. En cas de fuite ponctuelle ou de rupture, le système doit immédiatement déclencher une alarme et un arrêt d'urgence afin de prévenir tout mélange huile-gaz et tout accident.
03

Conception intégrée de sécurité et de protection des surfaces :

Le compresseur doit être équipé d'un séparateur gaz-liquide d'entrée à haut rendement afin de garantir que le gaz entrant dans le compresseur soit aussi sec que possible, limitant ainsi la corrosion humide à la source. Toutes les pièces métalliques exposées doivent subir un traitement anticorrosion de surface professionnel pour résister à la corrosion atmosphérique. L'orifice de refoulement de la soupape de sécurité doit être raccordé à un système de torchage fermé ou à un épurateur de soude caustique ; toute purge locale est strictement interdite.

Certificat

SÉLECTION DU MODÈLE

Professeur

Compresseur à membrane à sulfure d'hydrogène

Modèle G70Z/G95Z/G110Z/G130Z	Course du piston 70 mm ~ 130 mm	Force maximale du piston 10 kN à 30 kN
Pression de refoulement maximale 70 MPa	Plage de débit 1~500 Nm³/h	Puissance du moteur 2,2 kW à 30 kW
Vitesse du vilebrequin 420 tr/min	Méthode de refroidissement Refroidissement par eau/refroidissement par air

Modèle G70V/G95V/G130V	Course du piston 70 mm ~ 130 mm	Force maximale du piston 10 kN à 30 kN
Pression de refoulement maximale 50 MPa	Plage de débit 1 à 200 Nm³/h	Puissance du moteur 2,2 kW à 30 kW
Vitesse du vilebrequin 420 tr/min	Méthode de refroidissement Refroidissement par eau / Refroidissement par air

Modèle G110L/G130L	Course du piston 110 mm ~ 130 mm	Force maximale du piston 20 kN~40 kN
Pression de refoulement maximale 100 MPa	Plage de débit 10 à 1000 Nm³/h	Puissance du moteur 7,5 kW à 90 kW
Vitesse du vilebrequin 420 tr/min	Méthode de refroidissement Refroidissement par eau / Refroidissement par air

Modèle G110D/G130D/G150D/ G180D/G182D/G210D	Course du piston 110 mm ~ 210 mm	Force maximale du piston 20 kN ~ 160 kN
Pression de refoulement maximale 100 MPa	Plage de débit 30 à 2000 Nm³/h	Puissance du moteur 22 kW ~ 200 kW
Vitesse du vilebrequin 420 tr/min	Méthode de refroidissement Refroidissement par eau / Refroidissement par air

Compresseur à membrane

AVEC

Course du piston 70 mm

3,5

Débit (Nm3/h)

Pression d'entrée (barg)

Pression de sortie (barg)

Non.	Modèle	eau de refroidissement	Couler	Pression d'entrée	Pression de sortie	Dimensions L×l×H	Poids	Puissance du moteur
Non.	Modèle	(L/h)	(Nm³/h)	(MPa)	(MPa)	(≈mm)	(≈kg)	(kW)
1	GZ-3.5/2-15	500	3,5	0,2	1.5	1000×800×1100	800	4
2	GZ-30/0,15-5	1000	30	0,015	0,5	1200×900×1200	800	7,5
3	GZ-66/2,5-15	1000	66	0,25	1.5	2200×1700×1600	2500	11
4	GV-24/2,5-20	1000	24	0,25	2	1400×900×1200	1000	5.5
5	GV-30/(0,1-1)-3	1000	30	0,01-0,1	0,3	1400×900×1200	900	7,5
6	GV-120/3,5-12	2000	120	0,35	1.2	2030×1045×1700	3000	22
7	GL-150/1-2.5	1000	150	0,1	0,25	2200×1800×1600	3000	11
8	GL-60/1-15	1000	60	0,1	1.5	2300×1300×1200	3000	15
9	GL-110/4.5-14	2000	110	0,45	1.4	2400×1300×1300	3000	18,5
10	GD-991/8.5-12	3000	991	0,85	1.2	3200×1800×1900	4000	30
11	GD-587/(0,2-0,25)-1,4	8000	587	0,02-0,025	0,14	4200×4000×2200	12000	55
12	GD-1352/5-12	8000	1352	0,5	1.2	3800×2200×2000	6000	75

Les dimensions et le poids de l'équipement sont donnés à titre indicatif uniquement, et la conception finale prévaudra.

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ÉTUDE DE CAS

Russie
ÉTATS-UNIS
Espagne
Kazakhstan

Avantages du compresseur alternatif à sulfure d'hydrogène :

01

Capacité unitaire élevée et grande adaptabilité aux conditions de fonctionnement :

Les compresseurs alternatifs peuvent atteindre des capacités de traitement de gaz très importantes. Grâce à la compression multi-étagée, ils s'adaptent avec souplesse à une large plage de pressions, de la pression atmosphérique aux hautes pressions, répondant ainsi aux besoins de compression de gaz acide à haut débit des grandes usines de traitement et de raffinage de gaz naturel.
02

Technologie éprouvée et vaste expérience en matière de maintenance :

Machine conventionnelle, sa conception, sa fabrication, son exploitation et sa maintenance bénéficient d'une longue expérience à l'échelle mondiale. La chaîne d'approvisionnement en pièces détachées est relativement bien établie, ce qui la rend particulièrement adaptée aux champs pétroliers et gaziers ainsi qu'aux raffineries disposant de systèmes matures.

Points clés de conception pour un compresseur alternatif à sulfure d'hydrogène :

01

Matériaux spéciaux et contrôle de la dureté des composants mobiles critiques :

Il s'agit du principal mécanisme de défense contre la fissuration par corrosion sous contrainte due aux sulfures (SSC).

Tige de piston : Doit être fabriquée en matériaux résistants à la fissuration sous contrainte, tels que l’acier inoxydable à durcissement structural 17-4PH, dont la dureté superficielle est strictement contrôlée dans la plage idéale de 37 à 41 HRC. Elle nécessite généralement un revêtement ultra-dur et dense, tel que du carbure de tungstène (WC) projeté par procédé HVOF (High Velocity Oxygen Fuel), pour assurer la résistance à l’usure et faire barrière à la perméation d’hydrogène.

Cylindre et chemise de cylindre : Selon la pression nominale, on peut utiliser un cylindre en acier inoxydable massif (304/316) ou un cylindre en fonte/acier moulé revêtu d’une chemise en acier inoxydable 316L. La chemise doit être usinée avec précision et avoir subi un traitement de surface.

Vannes à gaz : Les plaques et les ressorts des vannes doivent être fabriqués à partir d'alliages spéciaux résistants à la corrosion et à la fatigue tels que le 17-7PH ou l'Inconel X-750.
02

Lubrification sans huile et système d'étanchéité spécial :

Afin d'éviter toute contamination ou dégradation de l'huile de lubrification par le sulfure d'hydrogène (H₂S) et la formation de sous-produits corrosifs, une lubrification sans huile est privilégiée. Les segments de piston et les segments de guidage utilisent des matériaux autolubrifiants tels que le polytétrafluoroéthylène (PTFE) ou le polyétheréthercétone (PEEK) chargés. Le système d'étanchéité doit être conçu avec une purge à l'azote ou un joint tampon pour diriger toute trace éventuelle de H₂S vers un récipient de collecte étanche, puis vers une torchère, empêchant ainsi sa pénétration dans le carter ou dans l'atmosphère.
03

Contrôle systématique de la corrosion et protection de la sécurité :

Prétraitement strict du fluide : Un dispositif de séparation et de séchage en profondeur à haute efficacité doit être installé en amont de l'entrée du compresseur afin de contrôler strictement la teneur en eau liquide et en impuretés du gaz d'admission.

Contrôle précis de la température : grâce à l’optimisation du refroidissement inter-étages et de la conception du refroidissement du cylindre, la température de la paroi du cylindre et la température de refoulement sont contrôlées avec précision afin d’éviter qu’elles ne descendent en dessous du point de rosée de l’eau, évitant ainsi la formation de condensats et minimisant au maximum la corrosion humide.

Surveillance complète et dispositifs de sécurité : Outre la surveillance classique de la pression, de la température et des vibrations, des détecteurs fixes de concentration de sulfure d'hydrogène (H₂S) et des alarmes doivent être installés autour du compresseur et dans les zones basses, et reliés au système de ventilation de secours. Toute l'instrumentation électrique doit être conçue pour résister aux explosions selon la norme IIC T4 (ou supérieure). Un système instrumenté de sécurité (SIS) indépendant doit être prévu pour déclencher l'arrêt d'urgence en cas de conditions dangereuses telles que surpression, surchauffe et fuite de gaz.

Certificat

SÉLECTION DU MODÈLE

Type Z

Type V/W

Type M

Type D

Compresseur alternatif à sulfure d'hydrogène

course du piston 80 mm, 95 mm	Force du piston 10 kN à 25 kN
Pouvoir 7,5 kW - 55 kW	Nombre de groupes de cylindres 1/2
Vitesse du vilebrequin 740 tr/min, 980 tr/min	Nombre d'étages de compression 1/2/3/4
Mode de conduite moteur électrique, moteur diesel, moteur à gaz naturel

course du piston 92 mm, 95 mm, 105 mm, 120 mm	Force du piston 25 kN, 45 kN, 65 kN
Nombre d'étages de compression 1/2/3/4	Nombre de groupes de cylindres 2/3/4
Vitesse du vilebrequin 740 tr/min, 980 tr/min	Pouvoir 15 kW - 220 kW
Mode de conduite moteur électrique, moteur diesel, moteur à gaz naturel

Compresseur à piston à sulfure d'hydrogène

course du piston 92 mm ~ 315 mm	Force du piston 45 kN ~ 660 kN
Nombre d'étages de compression 1/2/3/4	Nombre de groupes de cylindres 4
Vitesse du vilebrequin 300 tr/min ~ 980 tr/min	Pouvoir 160 kW - 3000 kW
Mode de conduite moteur électrique, moteur diesel, moteur à gaz naturel

course du piston 92 mm ~ 315 mm	Force du piston 25 kN ~ 200 kN
Nombre d'étages de compression 1/2/3/4	Nombre de groupes de cylindres 2
Vitesse du vilebrequin 300 tr/min ~ 980 tr/min	Pouvoir 30 kW - 1000 kW
Mode de conduite moteur électrique, moteur diesel, moteur à gaz naturel

AVEC

Type vertical

DANS

Sans huile / F : Refroidi par air

Débit volumique réel (m3/min)

Pression d'entrée (barg)

Pression de sortie (barg)

N° de série	Modèle	Couler	Pression d'entrée	Pression de sortie	Puissance du moteur
N° de série	Modèle	(Nm³/h)	(Mpa)	(MPa)	(kW)
1	ZW-3/2-3	480	0,2	0,3	11
2	ZW-5.5/2-6	900	0,2	0,6	45
3	ZW-2/20	110	ATM	2	22
4	VW-7.0/0.1-1.0	400	0,01	0,1	18,5
5	VW-2.0/2-36	300	0,2	3.6	45
6	VW-0,84/5-40	250	0,5	4	45
7	DW-3.37/4-35	900	0,4	3,5	135
8	D-1,47/10-30	800	1-1.2	3	110
9	D-1.1/10-35	600	1-1.2	3,5	75
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