CN107850007A - 用于乙烯的裂解气体压缩链 - Google Patents

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Abstract

一种用于乙烯的裂解气体压缩链，在同一轴线上包括蒸汽涡轮(2)和第一压缩机(60)，第一压缩机包括第一组压缩级(3)、第二组压缩级(4)和第三组压缩级(5)，第一组压缩级(3)包括构造成连接至第一中间冷却器入口(10A)的出口(3B)，第二组压缩级(4)包括构造成连接至第一中间冷却器出口(10B)的第二压缩机入口(4A)，第二组压缩级(4)包括构造成连接至第二中间冷却器入口(11A)的第二压缩机出口(4B)，第三组压缩级(5)包括构造成连接至第二中间冷却器出口(11B)的第三压缩机入口(5A)；第一组压缩级(3)、第二组压缩级(4)和第三组压缩级(5)集成在第一公共壳(20)中且在与蒸汽涡轮(2)相同的旋转速度下操作；第一压缩机(60)包括多个无护罩和带护罩叶轮，其中至少一个无护罩叶轮(50)定位在至少一个带护罩叶轮(51)的上游。

Description

用于乙烯的裂解气体压缩链
技术领域
本文公开的主题的实施例对应于用于乙烯的裂解气体压缩链。
背景技术
乙烯在石油化学工业中由蒸汽裂化而产生。在该过程中，气体或轻液态烃加热至750–950℃，引起多种自由基反应，随后立即熄灭以停止这些反应。该过程将较大烃转化成较小烃且引入不饱和。
乙烯的产生包括裂化气体的主压缩(3级或阶段的压缩)，随后次级压缩(1或2级或阶段)。通常在次级压缩期间移除硫化氢和二氧化碳。
对于主压缩和次级压缩，可使用涡轮-压缩机链，该类型包括机械地联接的五个机器，即：蒸汽涡轮、齿轮箱、第一组低压压缩机、和第二组高压压缩机。齿轮箱是增速类型的齿轮，例如，将旋转速度升高至5000RPM且将该旋转传输至第一和第二组压缩机。
第一组低压压缩机包括双流类型的第一压缩机(具有两组压缩级)，其经由两个输入接收以输入压力(例如，大约1.5-2巴)和输入温度(例如，大约35-50℃)的气体流，且输出以输出压力(例如，大约2.5-4巴)和输出温度(例如，大约85-100℃)的气体流。输出气体然后冷却且输入至第二压缩机和第三压缩机。第二压缩机和第三压缩机以两区段类型压缩机而成组。
第二压缩机接收以第一输入压力(例如，2.5-4巴)和第一输入温度(例如，大约35-50℃)的输入气体流，且输出以第一输出压力(例如，大约5.5-7巴)和第一输出温度(例如，大约85-95℃)的第一输出流。该第一输出流然后冷却且作为以第二输入压力(例如，5-7巴)和第二输入温度(例如，大约35-45℃)的第二流输入至第三压缩机。第三压缩机然后输出以第二输出压力(例如，大约10-12巴)和第二输出温度(例如，大约85-95℃)的第二输出流。
在第一压缩机、第二压缩机以及第三压缩机(或成组压缩机级)中发生的气体的压缩分别代表主压缩的第一、第二和第三级(或阶段)。
输出气体然后再次冷却且输入至第二组高压压缩机，其包括第四压缩机和第五压缩机。第四压缩机和第五压缩机以两区段类型压缩机而成组。
第四压缩机接收以第三输入压力(例如，10-11巴)和第三输入温度(例如，大约35-45℃)的输入气体流，且输出以第三输出压力(例如，大约15-25巴)和第三输出温度(例如，大约85-95℃)的第三输出流。该第三输出流然后冷却且作为以第四输入压力(例如，18.5-20巴)和第四输入温度(例如，大约35-50℃)的第四流输入至第五压缩机。第四压缩机最终输出以第四输出压力(例如，大约30-40巴)和第四输出温度(例如，大约85-95℃)的第四输出流。
在第四压缩机和第五压缩机(或成组压缩机级)中发生的气体的压缩分别代表次级压缩的第一和第二级(或阶段)。
第一组低压压缩机的占地面积相关于存在双流类型的第一压缩机以及两区段类型的第二和第三压缩机。
此外，整个系统的可靠性取决于齿轮箱的可靠性，其也是高成本的构件。
发明内容
因此，大体上需要用于乙烯的裂解气体压缩链，其如果与已知链相比则更加可靠、成本较低且消耗空间较小(按照占地面积)。
一个重要的想法是将蒸汽涡轮直接联接至成组低压压缩机。
另一个重要的想法是将低压压缩机集成在公共壳中。
本文公开的主题的第一实施例对应于用于乙烯的裂解气体压缩链。
本文公开的主题的第二实施例对应于较小尺寸的用于乙烯的裂解气体压缩链。
附图说明
包含在本说明书中且形成本说明书的一部分的附图示出了本发明的示例性实施例，且与详细描述一起来论述这些实施例。在附图中：
图1示意性地示出了用于乙烯的裂解气体压缩链。
图2示意性地示出了减小尺寸的用于乙烯的裂解气体压缩链。
具体实施方式
示例性实施例的以下描述参照附图。
以下描述不限制本发明。本发明的范围而是由所附权利要求限定。
贯穿说明书对“一个实施例”或“实施例”的参照表示：与实施例结合描述的具体特征、结构或特点包括在本文公开的主题的至少一个实施例中。因此，贯穿说明书在各种位置出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”不一定指同一实施例。此外，具体特征、结构或特点可在一个或多个实施例中以任何适合的方式组合。
图1示出了用于乙烯的裂解气体压缩链。该链可为产生0.8至1.4百万吨/年的工厂的一部分。
该链在同一轴线上包括蒸汽涡轮2、第一压缩机60，其包括第一组压缩级3、第二组压缩级4和第三组压缩级5。第一组压缩级3、第二组压缩级4和第三组压缩级5形成所谓低压压缩机组的一部分。
蒸汽涡轮2可为快速类型，这意味着涡轮的轴可以以包括在5000和12000RPM之间的速度转动。它可包括大直径的第一控制级以及装备有高速涡轮叶片的最末级。
第一组压缩级3、第二组压缩级4和第三组压缩级5可在与涡轮相同的旋转速度下操作。因此，压缩机可为快速类型，这意味着其轴和叶轮可以以5000和12000RPM之间的速度转动，且在一些构造中，旋转速度可达到22000RPM。
为了实现该压缩机旋转速度，成组压缩级中的至少一者(优选第一组压缩级)可包括多个开放(或无护罩)叶轮和带护罩叶轮。在带护罩叶轮中，各个叶片末梢是公共外护罩的一部分，而在开放或无护罩叶轮中，各个叶片具有自由端部末梢。一个或多个叶轮50、51可为可堆叠类型(且按堆叠布置)，借助于至少一个轴向系杆71机械地彼此连接且联锁在一起以形成压缩机转子。优选地，至少第一组压缩机叶片3的上游叶轮(多个)是无护罩的50，而其余叶轮(多个)是带护罩的51。此外，至少两个相继的叶片之间的机械连接可为Hirth类型(Hirth联接件70)。
优选地，无护罩叶轮50可具有比带护罩叶轮51较大的直径。根据该构造，带护罩叶轮的护罩较少地受离心力拉动(sollicitated)。
此外，压缩机转子可如此布置以获得直到22000rpm的最大旋转速度。
第一组压缩级3可包括出口3B，其构造成连接至第一中间冷却器入口10A。第一中间冷却器10可构造成收集来自第一压缩机的压缩气体且将其传递至第二组压缩级4。
第二组压缩级4可包括第二压缩机入口4A，其构造成连接至第一中间冷却器出口10B。此外，第二压缩机4可包括第二压缩机出口4B，其构造成连接至第二中间冷却器入口11A。第二中间冷却器11可收集来自第二组压缩级的压缩气体且将其传递至第三组压缩级5。
第三组压缩级5可包括第三压缩机入口5A，其构造成连接至第二中间冷却器出口11B。
根据一个方面，第一组压缩级3、第二组压缩级4和第三组压缩级5集成在第一公共壳20中且可在与蒸汽涡轮2相同的旋转速度下旋转。它们可安装在同一压缩机轴30上。此外，蒸汽涡轮2可与压缩机轴30直接联接，其可以以单件形成或以不同部分扭转地联接。
该构造强烈地减少链的占地面积，从而减少由第一组低压压缩机使用的空间。
此外，由于蒸汽涡轮2与压缩机轴30直接联接，故不再需要齿轮箱且改进了系统的总体可靠性。
回到图1的描述，可注意到的是，第二组高压压缩机可在与蒸汽涡轮2相同的速度下驱动。它可安装在同一压缩机轴30上。
第二组高压压缩机包括第二压缩机61，其包括第四组压缩级6和第五组压缩级7。
第三组压缩级5可包括第三压缩机出口5B，其构造成与第三中间冷却器入口12A联接。第三中间冷却器12可构造成收集离开第三组压缩级5的气体且将其供给至第四组压缩级6。
为此原因，第四组压缩级6可包括构造成与第三中间冷却器出口12B联接的第四压缩机入口6A，以及构造成与第四中间冷却器入口13A联接的第四压缩机出口6B。如之前的那些，第四中间冷却器13可收集离开第四组压缩级6的气体且将其供给至第五组压缩级7。
第四中间冷却器出口13B可直接地或通过碱处理塔50连接至第五压缩机入口7A，其构造成与第四中间冷却器出口13B联接。
如可注意到的是，第四组压缩级6和第五组压缩级7可集成在第二公共壳21中且可安装在同一压缩机轴30上。因此，第四组压缩级和第五组压缩级可为两区段类型压缩机。
在以上描述中，当参照压缩机中的一个的入口或出口(其构造成连接至中间冷却器(即，热交换器)的入口或出口)时，必须理解的是，连接可直接地(例如，通过管)或通过其他适合的装置(可用于传送气体来回中间冷却器和压缩机)实现。
在以上描述的示例中，在正常操作期间，压缩机轴30可按5500 RPM旋转(这是与蒸汽涡轮2和压缩机相同的旋转速度)。
在该情况下，第一组压缩级3可以以3和4巴之间的输送压力操作。气体然后进入第二组压缩级4。
第二组压缩级4可包括6和8巴之间的输送压力。气体可以以5和7巴之间的压力进入第三组压缩级5。
第三组压缩级5可以以10和19巴之间的输送压力操作。气体可以以10-12巴的压力进入第四组压缩级6。
第四组压缩级6可以以18和22巴之间的输送压力操作。
气体可以以17-21巴的压力进入第五组压缩级7。
第五组压缩级7可以以35和40巴之间的输送压力操作。
在以上描述中，像温度和压力的一些参数指示为示例。当然，根据链构造以及特定过程参数，特定参数的范围可与提到的那些略微不同。
图2示出了乙烯气体裂解压缩链的备选实施例，特别是用于生产少于0.8百万吨/年的工厂。
主要的不同在于，在该构造中，只存在三组压缩级。因此，第一组低压压缩机和第二组高压压缩机之间没有不同。
由三组压缩机级形成的单壳压缩机能够生产直到21巴压力的气体。
在该实施例的描述中，在功能上与已经描述的部分类似的那些部分将以相同参照标号指示，且其描述将省略。
以该构造，蒸汽涡轮2以大约9000RPM旋转，这对应于成组压缩机级的旋转速度。
在该情况下，第一组压缩级3可以以3和4巴之间的输送压力操作。气体可以以2和3.5巴之间的压力进入第二组压缩级4。
第二组压缩级4可包括6和8巴之间的输送压力。气体可以以5和7.5巴之间的压力进入第三组压缩级5。
第三组压缩级5可以以10和19巴之间的输送压力操作。
尽管本文描述的主题的公开的实施例已经在附图中示出且结合若干示例性实施例特别且详细地在上文完全描述，但对于本领域普通技术人员而言将明显的是，可能进行许多修改、改变和省略，而本质上不脱离本文阐述的新颖教导、原理和概念以及所附权利要求中叙述的主题的优点。因此，公开的创新的适当范围应当仅由所附权利要求的最宽解释确定，以便包含所有此类修改、改变和省略。此外，任何过程或方法步骤的顺序或次序可根据备选实施例而改进或重新排序。

Claims (11)

1.一种用于乙烯的裂解气体压缩链(1)，在同一轴线上包括蒸汽涡轮(2)和第一压缩机(60)，所述第一压缩机(60)包括第一组压缩级(3)、第二组压缩级(4)和第三组压缩级(5)，
a.所述第一组压缩级(3)包括出口(3B)，其构造成连接至第一中间冷却器入口(10A)，
b.所述第二组压缩级(4)包括第二压缩机入口(4A)，所述第二压缩机入口(4A)构造成连接至第一中间冷却器出口(10B)，所述第二组压缩级(4)包括第二压缩机出口(4B)，所述第二压缩机出口(4B)构造成连接至第二中间冷却器入口(11A)，
c.所述第三组压缩级(5)包括第三压缩机入口(5A)，其构造成连接至第二中间冷却器出口(11B)，
所述第一组压缩级(3)、所述第二组压缩级(4)和所述第三组压缩级(5)集成在第一公共壳(20)中且在与所述蒸汽涡轮(2)相同的旋转速度下操作；
所述第一压缩机(60)包括多个无护罩和带护罩叶轮，其中，至少一个无护罩叶轮(50)定位在至少一个带护罩叶轮(51)的上游。
2.根据前述权利要求所述的裂解气体压缩链(1)，其特征在于，所述第一压缩机(60)的叶轮相互堆叠，且通过至少一个系杆(71)联锁在一起。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的裂解气体压缩链(1)，其特征在于，相继的叶轮借助于机械连接而彼此连接。
4.根据前述权利要求中一项或多项所述的裂解气体压缩链(1)，其特征在于，所述机械连接是Hirth联接件。
5.根据前述权利要求中一项或多项所述的裂解气体压缩链(1)，其特征在于，所述第一组压缩级(3)、所述第二组压缩级(4)和所述第三组压缩级(5)安装在同一压缩机轴(30)上，所述蒸汽涡轮(2)与所述压缩机轴(30)直接联接。
6.根据前述权利要求中一项或多项所述的裂解气体压缩链(1)，其特征在于，所述裂解气体压缩链(1)还包括第二压缩机(61)，其包括第四组压缩级(6)和第五组压缩级(7)，
a.所述第三组压缩级(5)包括第三压缩机出口(5B)，其构造成与第三中间冷却器入口(12A)联接，
b.所述第四组压缩级(6)包括构造成与第三中间冷却器出口(12B)联接的第四压缩机入口(6A)，以及构造成与第四中间冷却器入口(13A)联接的第四压缩机出口(6B)，
c.所述第五组压缩级(7)包括第五压缩机入口(7A)，其构造成与第四中间冷却器出口(13B)联接，
所述第四组压缩级(6)和所述第五组压缩级(7)集成在第二公共壳(21)中且在与所述蒸汽涡轮(2)相同的旋转速度下操作。
7.根据前述权利要求中一项或多项所述的裂解气体压缩链(1)，其特征在于，所述第一组压缩级(3)以3和4巴之间的输送压力操作，所述第二组压缩级(4)以6和8巴之间的输送压力操作，且所述第三组压缩级(5)以10和19巴之间的输送压力操作。
8.根据前述权利要求中一项或多项所述的裂解气体压缩链(1)，其特征在于，所述第四组压缩级(6)以18和22巴之间的输送压力操作，且所述第三组压缩级(7)以35和40巴之间的输送压力操作。
9.根据前述权利要求中一项或多项所述的裂解气体压缩链(1)，其特征在于，所述第二压缩机(61)的第四组压缩级(6)和第五组压缩级(7)安装在与所述第一压缩机(60)的第一组压缩级(3)、第二组压缩级(4)和第三组压缩级(5)相同的压缩机轴(30)上。
10.根据前述权利要求中一项或多项所述的裂解气体压缩链(1)，其特征在于，所述蒸汽涡轮(2)、所述第一压缩机(60)或所述第二压缩机(61)之间的至少一者构造成以直到22000rpm的旋转速度操作，优选以包括在5000和12000rpm之间的速度范围中操作。
11.根据前述权利要求中一项或多项所述的裂解气体压缩链(1)，其特征在于，所述压缩机轴(30)以单件形成或以不同部分扭转地彼此联接。
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