各種ガス用圧縮機の適油選定について | ジュンツウネット21

ガス圧縮機は種々の用途に使用されているため圧縮ガスの種類も用途によって異なります。潤滑油に要求される特性も用途(ガス組成)によって大きく異なります。

各種ガス用圧縮機の適油選定について※

エチレンなどの各種ガス用圧縮機にはどのような潤滑油が適していますか。また潤滑上の問題点としてどのようなことが考えられますか。
解説します。

ガス圧縮機は種々の用途に使用されているため圧縮ガスの種類も用途によって異なります。そのため潤滑上の問題点もさまざまで,潤滑油に要求される特性も用途(ガス組成)によって大きく異なります。

用途別にガス圧縮機の潤滑上の問題点をまとめると次のようになります。

1. 合成用圧縮機

アンモニア,メタノール,オキソ合成などの合成圧縮機の場合は,圧縮機油が圧縮ガスとともにキャリーオーバーされることにより,次のような問題を起こします。

(1)合成用触媒の活性度低下(触媒毒)
(2)反応塔が高温のとき,反応塔近くのリサイクルラインでの炭化・変質
(3)反応塔など高圧装置の腐食

2. 腐食性ガス圧縮機

腐食性ガスとして,炭酸ガス,硫化水素をあげることができますが,炭酸ガス圧縮機の代表的なものは尿素合成用の圧縮機であり,硫化水素ガス圧縮機の代表的なものはCOG圧縮機,石油精製ガス圧縮機があります。腐食性ガス圧縮機の圧縮プロセス上で多く発生している問題は

(1)インタークーラ後の低温配管,吸入弁の酸性ドレンによる腐食,ときとしてピストンリング,吐出バルブプレートも腐食することがあります。

(2)なかでも硫化水素を含む圧縮機のときは,吐出系の腐食はもちろん,クランクケース内にガスが混入したときは,クランクケース内に軸受などの腐食が生じます。

3. 炭化水素ガス圧縮機

潤滑油に対する空気の溶解量は通常7vol%程度ですが,圧縮するガスが炭化水素ガスの場合,潤滑油に非常によく溶解します。そのため,粘度が著しく低下し,ピストンリングの密封作用を阻害する恐れがあります。また粘度低下の他に炭化水素ガスの溶解により油膜が洗い流されると,ピストンリングが異常摩耗することがあります。

炭化水素ガスの溶解による粘度低下の例として,プロパンの場合で図1に示すとおり約2%の溶解で粘度は約50%も低下しています。同時に引火点も低下します。プロパンに限らず炭化水素ガスが溶解すると粘度とともに引火点が低下するので,ドレンの取扱いには十分注意する必要があります。

さらに,不純物を含む炭化水素ガス,たとえば未精製の都市ガス,高炉ガス,コークス炉ガス,石油分解ガスなどは,ガス中に含まれる不純物の影響によって吐出系へのガム状物質の付着,ピストンリングの膠着,バルブプレートの割れなどの問題が生じます。

プロパンの溶解力と粘度・引火点
図1 プロパンの溶解力と粘度・引火点(潤滑油:ISOVG32)

4. 汚染をきらうガス圧縮機

汚染をきらうガス圧縮機としてドライアイスや清涼飲料用の炭酸ガスや圧縮機,ポリエチレン用の圧縮機などがあり,これらにはとくに着色をきらうことはもちろん,着臭もきらいます。

以上のことをまとめると表1のようになります。つまり,圧縮ガスの種類によって潤滑上の問題点はさまざまであるため潤滑油のタイプ,性能を考慮して適油選定をしなければなりません。

表1 各種ガス圧縮機の潤滑上の問題点と対策
用途
ガスの種類
問題点
原因
潤滑油からの対策
備考
アンモニアやメタノール合成用 窒素
水素
一酸化炭素
○触媒の活性低下
○圧縮ガスの汚染
○油中のいおう,りんなどによる触媒作用
○オイルミスト,分解ガスの混入
いおう,りんなど合成触媒毒物質を含まないこと 給油量の削減,油分離効率の向上も必要
ピストンリングの摩耗 ならし運転不足など ○極圧コンプレッサ油の採用
○低摩擦係数油の採用
ならし運転の実施
尿素合成用ほか 腐食性ガス,炭酸ガス,硫化水素,亜硫酸ガス ○吐出弁,配管系の腐食 圧縮ガスまたは凝縮液による腐食 腐食防止作用のある潤滑油の採用 ○ドレンが凝縮しないように冷却水温を調整
不純物を含む炭化水素ガスの圧送用 コークス炉ガス,高炉ガス,都市ガス,石油分解ガス ○ガムの付着
○吐出弁などの腐食
不純物によるガムの生成,腐食 ガムの分散性,腐食防止作用のある潤滑油の採用
ドライアイス・液炭用 炭酸ガス 色・味・臭のつくこと シリンダーオイルの混入 ホワイトオイルの採用 油分離器,油濾過器,分解ガス吸着装置の完備
ポリエチレン用 エチレン ○色・味・臭のつくこと
○ピストンリング・シリンダの摩耗
○シリンダーオイルの混入
○シリンダーオイルの潤滑性不足
○ホワイトオイルの採用
○低摩擦係数油の採用

表2に各種ガスに対する往復動圧縮機油の適油選定例を示します。この例からもわかるように,圧縮ガスの種類により選定油が異なることが理解できるでしょう。

なお,油冷式の場合は,圧縮ガスと潤滑油が高温・高圧で接触し,ターボ式の場合もシールリング部でガスと潤滑油が接触しますので,両方とも往復式と同様の問題を含んでいるといえます。

表2 各種ガスに対する往復動圧縮機油の適油選定例※    Dn.…ダフニーの略
ガス種類
終圧(atm)
吐出温度(℃)
推薦油
圧縮ガス用途
対油影響または特記事項
添加高級油
無添加純鉱油
空気 高圧(100以上)
Dn.スーパーCS100   空気分離 過酷な高温酸化
(注)安全上絶対に高級品使用が必要
中低圧
Dn.スーパーGS68,100   一般横型多段圧縮
Dn.スーパーCS68   一般たて形一段圧縮
窒素,水素,アルゴン,ヘリウム,水性ガス,アンモニア 高圧(250以上)
Dn.オイルCO220,320 Dn.オイル220,320 アンモニア合成,メタノール合成 (1)リング異常摩耗防止のためにはDn.ハイパーコンプレッサオイル220を使用する
(2)アンモニア冷凍機はDn.スーパーCR・P
中低圧
Dn.オイルCO150 Dn.オイル150 オキソ合成,水素添加
炭酸ガス
Dn.オイルCK150またはDn.オイルCO150 Dn.オイル150 尿素合成,液炭 オイルミストによる着臭防止にはCO,KP,CP
Dn.オイルKP100またはDn.オイルCP68N 液炭,ドライアイス
メタン,エチレン,アセチレン,精製COG 高圧
Dn.オイルCS150 Dn.オイル100 ドライ天然ガス,溶接アセチレン,都市ガス (1)ガス溶解による粘度低下
(2)ガス凝縮による油膜洗浄
(3)選択溶解性によるガム析出
(4)ガス中のオレフィン,芳香族の重合ガム化
(5)ガス中のタールやガム随半
(注)H2S,CO2による吸入弁,シリンダの腐蝕対策には,Dn.オイルCBの吸入弁前注油が著効あり
中低圧
Dn.スーパーCS100 Dn.オイル100
エチレン
C3以上炭化水素(含H2S,CO2
高・中圧
Dn.ホワイトハイパー Dn.オイルKP100またはDn.オイルCP68N ポリエチレン
高圧(20以上) 高温(100以上) Dn.オイルCB150   石油分解ガス,LPG,構造性天然ガス
中低温 Dn.オイルCB150  
中低圧
Dn.オイルCB150  
粗製COG  
Dn.オイルCB150またはDn.オイルCS150   都市ガス,ベンゾール精製  
エチレン,プロピレン
Dn.スーパーCR・A   二元冷凍 蒸発器における油凝固傾向を防止しなければならない
NO2,H2S,SO2
Dn.オイルCB150     腐食性あり。給油量を最低限にすること
酸素     蒸留水     禁油 油を含むと爆発
塩化水素,塩素     濃硫酸     禁油 腐食性あり
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最終更新日:2021年11月5日