Compresseur de gaz naturel

Le gaz naturel, combustible fossile propre composé principalement de méthane (CH₄), joue un rôle crucial dans l'industrie énergétique et chimique moderne. Il constitue non seulement un combustible important pour les usages industriels et civils, mais aussi une matière première essentielle à la synthèse chimique. Cependant, son caractère inflammable et explosif (avec une limite d'explosivité de 5 à 15 % dans l'air et une température d'inflammation d'environ 540 °C) exige que les équipements de compression associés présentent un niveau de sécurité et de fiabilité extrêmement élevé. Qu'il soit utilisé comme gaz naturel comprimé (GNC) pour les véhicules, comme matière première chimique ou comme combustible pour la production d'électricité, les compresseurs de gaz naturel doivent répondre à des exigences strictes en matière de conception antidéflagrante, d'étanchéité et de stabilité de fonctionnement afin de garantir la sécurité de la production et d'optimiser l'efficacité énergétique.

COMPRESSEUR À DIAPHRAGME

COMPRESSEUR À PISTON

Avantages du compresseur à membrane au gaz naturel :

01

Absolument sans huile et sans fuite, garantissant la qualité et la sécurité du gaz :

La membrane métallique du compresseur isole physiquement et complètement le gaz de procédé du système hydraulique, assurant une lubrification 100 % sans huile dans la chambre de compression. Ceci garantit l'absence de contamination du gaz naturel comprimé par l'huile de lubrification, répondant ainsi aux exigences de pureté extrêmement élevées pour des applications telles que le GNC automobile et le gaz d'alimentation pour l'électronique. Parallèlement, son joint statique élimine tout risque de fuite externe de gaz de procédé, un point crucial pour prévenir l'accumulation de gaz inflammables dans l'installation et éliminer les risques d'explosion.
02

Structure compacte, adaptée aux applications de précision à haute pression et faible débit :

Le compresseur à membrane présente un taux de compression mono-étagé élevé et une structure compacte, ce qui le rend particulièrement adapté à des applications telles que les stations de remplissage de gaz naturel, la recherche expérimentale et le remplissage de gaz spéciaux, où le gaz naturel doit être comprimé à des pressions relativement élevées mais à des débits relativement faibles. Son mouvement alternatif régulier du piston actionne la membrane grâce à l'huile hydraulique, ce qui permet une compression du gaz en douceur avec des pulsations minimales, préservant ainsi les équipements en aval.

Points clés de conception des compresseurs à membrane pour gaz naturel :

01

Compatibilité des systèmes électriques antidéflagrants et des matériaux :

Tous les équipements électriques, y compris le moteur d'entraînement, l'armoire de commande, les capteurs et les boîtes de jonction, doivent être de type antidéflagrant conforme à la norme Ex d IIB T4 ou supérieure. Le gaz naturel pouvant contenir des traces de composés corrosifs tels que le sulfure d'hydrogène, les pièces en contact avec le fluide sont généralement fabriquées dans des matériaux résistants à la corrosion, comme l'acier inoxydable 316L, et font l'objet d'un dégraissage, d'un nettoyage et d'une passivation rigoureux afin de prolonger la durée de vie des équipements et de prévenir les fuites dues à la corrosion.
02

Surveillance de sécurité et protection contre la surchauffe par diaphragme multicouche :

Une structure à trois membranes est utilisée, équipée d'un dispositif d'alarme de rupture de membrane. En cas de rupture d'une membrane extérieure, la variation de pression dans la couche intermédiaire déclenche une alarme de capteur et un arrêt d'urgence, empêchant ainsi le mélange ou la fuite de gaz et d'huile. Parallèlement, une alarme de température de refoulement élevée et un système d'arrêt d'urgence doivent être configurés pour garantir que la température de refoulement reste bien en deçà de la température d'auto-inflammation du gaz naturel, généralement fixée entre 120 et 135 °C.
03

Conception intégrée du patin de sécurité :

Pour des applications telles que les stations-service, le compresseur est souvent conçu comme une unité intégrée montée sur châssis. Un capteur de concentration de gaz naturel doit être installé à l'intérieur du châssis et relié au système de ventilation de secours. Le réseau de tuyauterie doit comprendre une soupape de sécurité (dont le débit est supérieur au débit maximal du compresseur), un filtre/séparateur d'entrée et un raccord de purge à l'azote pour la purge avant démarrage, garantissant ainsi la sécurité et la maîtrise de l'ensemble du processus, du démarrage à l'arrêt, en passant par le fonctionnement.

Certificat

SÉLECTION DU MODÈLE

Professeur

Compresseur de gaz naturel haute pression

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

Compresseur à membrane à gaz naturel sans fuite

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

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-15/10-30	500	15	1	3	1200×800×1100	800	5.5
2	GZ-25/9-31	500	25	0,9	3.1	1200×800×1100	800	7,5
3	GZ-100/2-7	1000	100	0,2	0,7	2600×1800×1700	2600	15
4	GV-8/7-235	1000	8	0,7	23,5	1400×900×1100	1000	11
5	GV-10/7-250	1000	10	0,7	25	1400×900×1100	1000	11
6	GV-23/4-250	2000	23	0,4	25	2600×1800×1600	3000	18,5
7	GL-20/12-160	1000	20	1.2	16	2200×1800×1300	3000	7,5
8	GL-70/5-35	1500	70	0,5	3,5	2000×1800×1200	3000	15
9	GL-60/0,05-4	4000	60	0,005	0,4	2400×1800×1600	3000	15
10	GD-220/12-90	4000	220	1.2	9	3000×2000×1800	4000	37
11	GD-130/8-300	6500	130	0,8	35	3500×2300×1800	4500	45
12	GD-500/20-250	9000	500	2	25	3800×2300×2000	100 000	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 à piston à gaz naturel :

01

Débit élevé et large plage de pression, économique et performant :

Le débit d'un compresseur à piston peut varier de plusieurs centaines à plusieurs dizaines de milliers de mètres cubes par heure, et sa pression de refoulement couvre une large gamme, allant des réseaux de canalisations moyenne pression (quelques MPa) aux stations mères de GNC haute pression (25 MPa). Cette grande adaptabilité aux conditions d'exploitation en fait le choix privilégié pour le surpression et le transport du gaz naturel, le stockage, l'injection et la production de gaz, les grandes stations mères de GNC et le surpression de gaz combustible pour les centrales électriques au gaz. Ses coûts d'investissement et de maintenance initiaux relativement faibles témoignent d'une rentabilité exceptionnelle pour les applications industrielles à grande échelle.
02

Technologie éprouvée et fiable, maintenance et modernisation faciles :

Les compresseurs à piston bénéficient d'une longue histoire de développement, d'un système technique complet, de pièces hautement standardisées et de procédures de maintenance éprouvées. Pour les utilisateurs finaux disposant d'équipes de maintenance établies, comme dans les secteurs pétrolier et gazier et chimique, cela se traduit par des temps d'arrêt réduits, une plus grande disponibilité des pièces de rechange et des coûts d'exploitation à long terme inférieurs. Leur conception modulaire facilite également l'extension ou la modernisation en fonction des variations de capacité de production.

Points clés de conception des compresseurs à piston pour gaz naturel :

01

Système de lubrification et d'étanchéité sans huile :

Pour éviter que l'huile de lubrification ne pénètre dans le cylindre et ne contamine le gaz naturel, les cylindres sont généralement équipés de segments de piston et de garnitures autolubrifiants en PTFE ou en composite de fibres de carbone, assurant ainsi une lubrification sans huile. Pour les étages haute pression ou les fluides dangereux, le système de garniture de la tige de piston doit être conçu avec un joint tampon à l'azote afin de diriger les traces de gaz de procédé vers un collecteur d'évacuation centralisé plutôt que directement vers le compartiment compresseur. La pièce d'écartement doit être ventilée pour empêcher les gaz inflammables de pénétrer dans le carter.
02

Système strict de contrôle de la température et de refroidissement :

La compression multi-étagée avec refroidissement inter-étages est indispensable pour contrôler rigoureusement la température de refoulement de chaque étage. Généralement, cette température ne doit pas dépasser 140 °C. Pour le gaz naturel riche en hydrogène ou en conditions de haute pression, des limites plus strictes peuvent s'appliquer (par exemple, ≤ 120 °C). Des refroidisseurs inter-étages et des systèmes de refroidissement des chemises de cylindre performants doivent être mis en place, avec des alarmes de faible débit/température d'eau de refroidissement et des dispositifs de sécurité d'arrêt d'urgence afin de prévenir toute surchauffe due à une défaillance du refroidissement.
03

Surveillance complète de la sécurité et protection par interverrouillage :

Outre la protection de base contre l'arrêt en cas de basse pression d'huile de lubrification, une chaîne de sécurité spécifique à la compression du gaz naturel doit être mise en place. Celle-ci comprend : une alarme et un arrêt en cas de basse pression d'aspiration, un arrêt en cas de pression de refoulement trop élevée pour chaque étage et un arrêt en cas de température de refoulement trop élevée. Dans le bâtiment du compresseur, des sondes de surveillance de la concentration de gaz combustibles doivent être installées et reliées à des ventilateurs antidéflagrants. Les sorties de refoulement de toutes les soupapes de sécurité doivent être raccordées à la toiture ou à une zone sécurisée. Lors de la conception du système, des vannes à double blocage et un raccord de purge doivent être prévus afin d'assurer un remplacement complet de l'air présent dans le système par de l'azote avant le démarrage.

Certificat

SÉLECTION DU MODÈLE

Type Z

Type V/W

Type M

Type D

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

compresseur de gaz naturel antidéflagrant

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

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-3/20	165	0	2	37
5	VW-4/20	220	0	2	45
6	VW-5/20	285	0	2	55
7	DW-8.8/4 -18	2050	0,4	1.8	132
8	D-11.8/8-12-35	6250	0,8 - 1,2	3,5	400
9	DW-9.9/30-52	16984	2,8-3	5.2	500
10	MW-15/3,5-28	3000	0,35	2.8	400
11	MW-9.0/3-250	1500	0,3	25	500
12	MW-130/1.5	6800	0	0,15	250