CN201152266Y - 石油化工尾气回收的双级增压透平、压缩机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种石油化工尾气回收的双级增压透平膨胀压缩机组，包括一甲烷透平膨胀机，双级增压压缩机，作为透平膨胀—压缩机的中间体，将甲烷透平膨胀机和双级增压压缩机连接在一起；其中安装有转轴，转轴的外径上设有第一轴向密封用油封和第一螺旋槽型油膜动压轴承；该转轴的一端连接甲烷透平膨胀机闭式工作叶轮，另一端连接双级增压压缩机的双级压缩叶轮，在双级压缩叶轮的一端的外径上还设有第二轴向密封用油封和第二螺旋槽型油膜动压轴承。本实新型虽然可以将石油化工流程中的尾气进行绝热压缩，将尾气的压力由低压通过I级压缩叶轮和II级压缩叶轮，将尾气压力提高直接并网作为原料气使用。而不再作为工艺尾气而排放至火炬系统进行燃烧。

Description

石油化工尾气回收的双级增压透平、压缩机组

技术领域

本实用新型涉及一种机组，特别是一种用于石油化工尾气回收的双级增压透平膨胀-压缩机组。

背景技术

我国从上世纪80年代开始，由国外引进大型的30吨/年乙烯装置以及大型的20万吨/年聚丙烯装置多套。这些大型石化装置其大量的尾气全部放空至火炬燃烧系统，既浪费了大量的能源，又造成了环境污染，因此回收利用尾气已成为工厂节能降耗、减少污染的当务之急。

大型乙烯、聚丙烯装置的尾气虽然组份不同，但都具有一定的压力，如0.1MPa(A)。要利用这些排放至火炬系统的尾气，首先要将其压力提高到一定的水平，然后才能够将带有一定压力的尾气进行分离，或者直接送至原料气系统进行再使用。因此，必须要有这样的增压设备。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种用于石油化工尾气回收的双级增压(膨胀)透平膨胀机组。

为了实现上述任务，本实用新型采取如下的技术解决方案：

一种石油化工尾气回收的双级增压透平、压缩机组，其特征在于，它包括：

一个甲烷透平膨胀机，其中安装有甲烷透平膨胀机闭式工作叶轮；用于甲烷透平膨胀机的排气；

一个双级增压压缩机，其中安装有双级压缩叶轮，用于提高尾气压力，达到所需的并网、回收压力；

一个作为透平膨胀-压缩机的中间体，用于将甲烷透平膨胀机和双级增压压缩机连接在一起；其中安装有转轴，转轴的外径上设有第一轴向密封用油封3和第一螺旋槽型油膜动压轴承4；该转轴5的一端连接甲烷透平膨胀机闭式工作叶轮2，另一端连接双级增压压缩机7的双级压缩叶轮，在双级压缩叶轮的一端的外径上还设有第二轴向密封用油封8和第二螺旋槽型油膜动压轴承9。

本实新型的石油化工尾气回收的双级增压透平膨胀压缩机组，虽然也是一种旋转式叶片机械，也是一种用于低保温条件下的气体透平，但它的特点是：一方面利用石油化工流程中已具有一定压力的低温气体，如富甲烷气、富丙烯气、富氮气等，通过透平的膨胀叶轮，获得石油化工流程中组份分离所需要的冷量，但另一方面也是主要的一方面，该机组的压缩叶轮，可以将石油化工流程中的尾气进行绝热压缩，将尾气的压力由低压(例如：0.1Mpa)通过I级压缩叶轮和II级压缩叶轮，将尾气压力提高至0.4Mpa以上，直接并网作为原料气使用。而不再作为工艺尾气而排放至火炬系统进行燃烧。

附图说明

图1是本实用新型的石油化工尾气回收双级增压透平膨胀-压缩机的结构示意图。图中的标号分别表示：1、甲烷透平膨胀机；2、甲烷透平膨胀机闭式工作叶轮；3、透平膨胀-压缩机的第一轴向密封用油封，4、透平膨胀-压缩机的第一螺旋槽型油膜动压轴承，5、透平膨胀-压缩机的转轴；6、透平膨胀-压缩机的中间体；7、双级增压压缩机，8、透平膨胀-压缩机的第二轴向密封用油封，9、透平膨胀-压缩机的第二螺旋槽型油膜动压轴承。101、甲烷透平膨胀机进气，102、甲烷透平膨胀机排气，103、尾气回收一级增压压缩机进气，104、尾气回收双级增压压缩机进气，105、回收尾气和原料气并网。

以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

具体实施方式

本实用新型的石油化工尾气回收双级增压透平膨胀-压缩机参见图1所示，它包括：

甲烷透平膨胀机1，其中安装有甲烷透平膨胀机闭式工作叶轮2；用于甲烷透平膨胀机的排气；

双级增压压缩机7，其中安装有双级压缩叶轮，用于提高尾气压力，达到所需的并网、回收压力；

一个作为透平膨胀-压缩机的中间体6，用于将甲烷透平膨胀机1和双级增压压缩机7连接在一起，构成整体式旋转叶片机械的结构；其中安装有转轴5，转轴5的外径上设有第一轴向密封用油封3和第一螺旋槽型油膜动压轴承4；该转轴5的一端连接甲烷透平膨胀机闭式工作叶轮2，另一端连接双级增压压缩机7的双级压缩叶轮，在双级压缩叶轮的一端的外径上还设有第二轴向密封用油封8和第二螺旋槽型油膜动压轴承9。

本实用新型的石油化工尾气回收的双级增压透平膨胀压缩机组，是一种压缩叶轮和膨胀叶轮置于同一轴的整体式旋转叶片机械的结构。它和普通用于空气分离的透平膨胀机不同。用于传统空气分离的透平膨胀机，是一种仅仅能产生冷量的旋转式叶片机械，其作用是为了获得冷量而不是机械功。

增压压缩机7的压缩叶轮的设计是该机组的特点，根据工艺流程中对于原料气并网的具体压力要求，增压压缩机7的压缩叶轮可以设计为I级和II级串联组合。

因为化工原料气的物性不同，增压压缩机7的压缩叶轮设计为二个直径不同的半开式扭曲长叶片结构，来保证尾气并网所必须的的高压缩压∑＝4的的苛刻要求，为了保证被增压的尾气温度不宜太高，在压缩机一侧的蜗壳内，还专门设计了冷却系统。即在安装的两级串连组合压缩叶轮之间增设有钣翅式中间水冷却器及后冷器。

双级增压压缩机7因为压缩机的高压比，会造成透平机组轴向力的不平衡而使止推轴承极易损坏，为此本设计还专门设计了轴向力自平衡装置，即一对螺旋槽型油膜动压轴承(4、9)和一对轴向密封用油封(3、8)，来保护止推轴承在变工况时不至于损坏。

其工作过程大致如下：来自石油化工工艺流程中的高压甲烷气体(压力约为3mpa～4mpa)，由甲烷透平膨胀机1的进气管道径向冲击透平膨胀机的闭式工作叶轮2，使其产生高速旋转(转速高达40000rpm)，通过闭式工作叶轮2的甲烷气一方面降低了压力(1Mpa～2Mpa)，一方面也降低了温度(约-160℃)产生了冷量。低温、低压的甲烷气体由甲烷透平膨胀机1的排气管道轴向排出，送至石油化工工艺流程所需要的工段。

甲烷透平膨胀机1在获得低温、产生冷量的同时，它把“压力能”转变成为“速度能”。这部份功，可以通过转轴输出对外做功。本实用新型的特点就是利用甲烷气膨胀过程中所产生的能量，通过设置在同一轴上的二个串连的增压压缩机7的叶轮I级和II级，将甲烷透平膨胀机1膨胀时所产生的机械功进行有效的回收。对石油化工工艺流程中，一贯作为废气排放的尾气(即火炬气)进行压缩，使其压力达到可以回收并网，作为石油化工工艺流程中的原料气使用。

为了达到石油化工工艺流程回收并网的压力要求，本实用新型的双级增压压缩机7的叶轮设计为两级压缩，压比高达∑＝4。两级之间增设了钣翅式中间水冷却器及后冷器，来保证回收并网气体的压力温度。

本实用新型的结构设计为同一轴上的左侧为一只膨胀叶轮，右侧为双级增压压缩叶轮二只，组成为“双级增压的透平膨胀转子系统。”也可以根据石油化工工艺流程的不同要求，进行变型设计组合(如用与聚丙烯装置尾气回收C₃馏份时，就可组合为同一轴上左侧为双级膨胀的膨胀叶轮二只，右侧为增压叶轮一只，组成“双级膨胀的透平膨胀机转子系统”)。将转子系统置于膨胀蜗壳与压缩蜗壳之中，即成为双级增压透平膨胀机组。

Claims (2)

1.一种石油化工尾气回收的双级增压透平、压缩机组，其特征在于，它包括：

一甲烷透平膨胀机(1)，其中安装有甲烷透平膨胀机闭式工作叶轮(2)；用于甲烷透平膨胀机的排气；

双级增压压缩机(7)，其中安装有双级压缩叶轮，用于提高尾气压力，达到所需的并网、回收压力；

一个作为透平膨胀一压缩机的中间体(6)，用于将甲烷透平膨胀机(1)和双级增压压缩机(7)连接在一起；其中安装有转轴(5)，转轴(5)的外径上设有第一轴向密封用油封(3)和第一螺旋槽型油膜动压轴承(4)；该转轴(5)的一端连接甲烷透平膨胀机闭式工作叶轮(2)，另一端连接双级增压压缩机(7)的双级压缩叶轮，在双级压缩叶轮的一端的外径上还设有第二轴向密封用油封(8)和第二螺旋槽型油膜动压轴承(9)。

2.如权利要求1所述的石油化工尾气回收的双级增压透平、压缩机组，其特征在于，增压压缩机(7)中安装的两级串连组合压缩叶轮之间增设有钣翅式中间水冷却器及后冷器。

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