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TWI708013B - 分階段壓縮氣體的方法 - Google Patents

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TWI708013B
TWI708013B TW106105183A TW106105183A TWI708013B TW I708013 B TWI708013 B TW I708013B TW 106105183 A TW106105183 A TW 106105183A TW 106105183 A TW106105183 A TW 106105183A TW I708013 B TWI708013 B TW I708013B
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西恩 麥克拉肯
馬丁 卡門
伊娃瑪麗亞 卡祖
約爾格 馬特斯
托馬斯 布雷特施奈德
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德商林德股份有限公司
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Abstract

本發明提出了一種用於在具有複數個壓縮級(I-VI)的壓縮機配置(100、200、300、400)中分階段壓縮氣體的方法，該複數個壓縮級(I-VI)依次由主管線(1)連接在一起，並且其中透過主管線(1)引導的氣體其分別從吸入側壓力水平壓縮到壓力側壓力水平，並且透過該壓縮從吸入側溫度水平加熱到壓力側溫度水平，其中透過主管線(1)引導的氣體的反饋量自壓縮級(V)之一的下游主管線(1)至少暫時排出，並被供給到膨脹製程，並且被反饋到相同壓縮級(V)的上游主管線(1)。其提供有從主管線(1)排出反饋量的壓縮級(V)下游的壓力側壓力水平為超臨界壓力水平，將反饋量膨脹至亞臨界壓力水平，及將自主管線(1)排出反饋量的壓縮級(V)下游的壓力側溫度水平下被供給到膨脹製程，並且反饋量僅在膨脹之後及在反饋至主管線(1)之前及/或之後被冷卻。本發明還關於一種壓縮機配置(100、200、300、400)。

Description

分階段壓縮氣體的方法
本發明關於一種用於在具有由主管線依序連接在一起的複數個壓縮級(compression stage)的壓縮機配置中分階段壓縮氣體的方法，以及根據獨立申請專利範圍之前言(preambles)相關之壓縮機配置。
用於蒸汽裂解烴類的方法和裝置是已知且被描述於例如：烏爾曼工業化學的百科全書(Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry)的文章「乙烯」，其自2009年4月15日於網路：DOI 10.1002/14356007.a10_045.pub3。
在蒸汽裂解中，在分離水和油性成分之後所獲得的氣體混合物，如果存在(所謂的熱解油(pyrolysis oil))，則其實質上仍包含氫、甲烷和具有兩個和更多碳原子的烴類。這種類型的氣體混合物可以在不同的分離順序被分離，且基本為是該發明所屬技術領域中具有通常知識者習知，並且上述文章中也有描述。在蒸汽裂解中，即乙烯的習知目標產物，亦在適當的分離順序中從其他組分中分離。在這方面，乙烯通常由所謂的C2分離器的頂部分離出。
受下游製程或消費者的要求，乙烯可在不同條件下釋放到設備極限(plant limit)。典型地，乙烯在高壓下以氣體的形式釋放出來。若乙烯所需條件下已不存在，則壓縮是在單級或多級渦輪壓縮機中進行。由於乙烯在提到的分 離順序中使用作為冷媒，因此其也被壓縮以用於此目的。乙烯通常在具有複數個壓縮級和中間冷卻的共同渦輪壓縮機中為了上述目的而被壓縮，因此其也可使用作為產物壓縮機和作為冷媒壓縮機。乙烯在於對應於不同壓縮級的不同壓力水平作為冷媒及作為產物使用而中自此渦輪壓縮機排出。相應的渦輪壓縮機在圖式的第1圖中示意性示出，且其在下面內容中將更詳細地被描述。然而，原則上也可以使用複數個不同，尤其是多級的渦輪壓縮機以用於冷媒及產物壓縮。
雖然本發明主要參照乙烯和富含乙烯氣體進行描述，其同樣適合於表現相似熱力學之氣體，如乙烷和二氧化碳的壓縮。因此對於乙烯的描述僅作為示例使用。
在特定情況下，需要在超臨界壓力水平釋出乙烯。為了這個目的，乙烯可被液化，然後透過泵在超臨界壓力水平下輸送，或在所描述的類型的多級壓縮機中其被帶至相應的壓力水平。後者的情況在圖式的第2圖中被示意性地示出，並且也將在下文中更詳細地描述。此外，產物在階段IV至VI中被壓縮，且冷媒在階段I到III中被壓縮。不液化的壓縮更有利於在能源方面的替代。
然而，在習知的多級渦輪壓縮機的超臨界壓力水平的多級壓縮可能出現如下所述之問題。本發明旨在克服此類問題。
有鑑於上述情況，本發明提出了一種用於具有由主管線依序連接在一起的複數個壓縮級之壓縮機配置中分階段壓縮氣體之方法，以及具有獨立申請專利範圍特徵的相應壓縮機配置。實施例與申請專利範圍附屬項及以下所描述相關。
為了描述壓力及溫度的特徵，本申請使用術語「壓力水平(pressure level)」和「溫度水平(temperature level)」，其旨在以表示在相應的設備中的對應壓力和溫度不需使用精確的壓力和溫度值，以實現本發明的概念。然而，這樣的壓力和溫度通常在特定範圍內，例如：平均的±1%、5%、10%、20%或甚至50%。在此情況下，相應的壓力水平和溫度水平可以位於分隔範圍(disjoint ranges)內或重疊的範圍之內。特別是，例如壓力水平包括不可避免的或是預期的壓力損耗。因此，其同樣適用於溫度水平。在此以巴(bar)表示的壓力水平是絕對壓力。
本發明的優點
在乙烯到達多級渦輪壓縮機的超臨界壓力水平之前，其可在高的相對中等溫度發生液化，但仍然為亞臨界壓力水平。乙烯的臨界溫度為約8℃。該溫度低至足以藉由以壓縮級的冷卻水下游中間冷卻而排除液化。冷卻水通常在至少10℃的溫度。然而，在部分負載或其他間歇性發生操作狀態下，多級渦輪壓縮機中通常提供稱為反沖(kickback)的回流管線，使乙烯從壓縮級的壓力側膨脹至較低壓力水平，並在吸入側將其反饋至同一壓縮級或到在其上游配置的壓縮級。其也被示於第2圖，並將在下面更詳細地描述。
如果乙烯在對應的再循環之前過度冷卻，可能將在膨脹過程中發生不期望的部分液化。如果在例如根據第2圖之渦輪壓縮機的V階段後，壓縮的乙烯為約70巴，並且如果其在該壓力水平冷卻至20℃，然後藉由節流閥將其反饋至V階段而等焓(isenthalpically)膨脹至大約40巴時，在焓圖(enthalpy diagram)中產生在兩相域中的直接過渡。更詳細地，參照刊登於相關專業文獻製作乙烯 的焓圖。然而，因為其中使用不配置用於輸送液相的多級渦輪壓縮機，因此對應的部分液化是不利的。
為了克服這個缺點，本發明提出了一種用於在具有由主管線依序連接在一起的複數個壓縮級的壓縮機配置中分階段壓縮氣體的方法。壓縮級可具體上配置成如上所述的渦輪壓縮級。特別地，壓縮級可被部分地或整體由共同的機械裝置驅動，例如共同軸，且以此方式將其以機械地耦接在一起。
如上所述，本發明中使用的氣體可以是，例如：富含乙烯的氣體。這種類型的富乙烯氣體也可以是純的乙烯或實質上純的乙烯，亦即，其可以含有至少90%、95%或99%的乙烯。由於在本發明的上下文中的富含乙烯的氣體具體上可以從習知的C2分離器的頂部排出(參照上述的專業文獻)，具體上其具有在這方面的通常乙烯含量。為了簡化的目的，相應的富含乙烯的氣體也將在下文中稱為「乙烯」。然而，本發明也適用於具有類似熱力學量的氣體，例如：乙烷或二氧化碳、或相應的富含乙烷和富含二氧化碳的氣體的壓縮。
在壓縮級，經由主管線引導的氣體分別從吸入側壓力水平壓縮至壓力測的壓力水平，並藉由該壓縮從吸入側溫度水平加熱到壓力側溫度水平。
此處所述之術語「吸入側壓力水平(suction-side pressure level)」被理解為是指在其中氣體被供給到壓縮級的壓力水平。此吸入側壓力水平通常也被稱為「吸入壓力(suction pressure)」。「壓力側壓力水平(pressure-side pressure level)」是其中壓縮級壓縮氣體的壓力水平。
此處，術語「吸入側溫度水平(suction-side temperature level)」被理解為是指在其相應的氣體被供給到壓縮級的溫度水平。在氣體供給至壓縮機之前，該溫度水平不再被主動地影響，特別是指氣體不再自吸入測溫度水平被 主動地加熱或冷卻。因此，「壓力側溫度水平」表示相應的壓縮級的直接下游的溫度水平，因而壓力側溫度水平是相應的氣體離開壓縮級的壓力水平。因此，壓縮級的下游，溫度水平是不再被主動地影響以達到壓力側溫度水平，特別是其沒有加熱或在冷卻器主動冷卻。如果中間冷卻器被用於壓縮級的下游，「壓力側溫度水平(pressure-side temperature)」是取決於氣體進入中間冷卻器而呈現。
在本發明的上下文中，根據習知的反沖線，經由主管線引導的氣體的反饋量至少的暫時從壓縮級中的一個的主管線下游移出，其供給到膨脹製程和在膨脹後反饋到同一壓縮級的主管線上游。
如下所述，表達反饋「同一壓縮級的上游(upstream of the same compression stage)」可表示直接反饋被排出其反饋量的壓縮級下游的上游；然而，反饋還可以進一步發生於一或多個另一壓縮級的上游，其配置在自主管線排出反饋量的壓縮級下游的上游。
如上所述，如果適當的反沖以所描述的反饋量的形式使用，當配置係以上述方式使用，並如第2圖所示時，則可能發生先前所描述的部分液化問題。在這樣的配置中，適當的反饋量自後冷卻器的主管線下游的主管線排出，使得其在移除點已在冷卻狀態。反饋量進一步藉由膨脹製程進一步冷卻，其為反饋所需。這是在波動或通常地低冷卻水溫的情況下特別重要，因為(部分)液化可能在此處產生。如前面所述，其可以發生在例如即使於相對中等溫度下的乙烯或富含乙烯氣體的情況下，亦即例如，如果反饋量是在約70巴的壓力，在此壓力水平下被冷卻到20℃，然後藉由節流閥等焓膨脹至大約40巴的情況下。
當自主線管排出反饋量的壓縮級下游的壓力側壓力水平為上述超臨界壓力水平並且此反饋量膨脹到亞臨界壓力水平時，可以不完全地發生對 應的液相形成，但相應設備的正常操作期間，特別是這種類型的「跨臨界(transcritical)」膨脹過程中是不利的。因此，本發明針對跨臨界壓縮和膨脹的對應情況。
因此本發明提供了從主管線除去反饋量的壓縮級下游的壓力側的壓力水平為超臨界壓力水平，及反饋量膨脹到亞臨界壓力水平，並且在自主管線排出其的壓縮級下游的壓力側溫度水平下，使該反饋量供給至膨脹製程。為了獲得根據本發明的優點，反饋量僅在膨脹之後及在供給回到主管線之前及/或之後被冷卻。
原則上，如果反饋量在正常操作期間從超臨界膨脹至超臨界壓力水平(即，例如在第2圖所示的配置或對應的反饋量的第VI階段)也可能出現相應的問題。例如，在啟動或相應設備的故障期間，反饋的壓力水平可暫時位於臨界壓力水平以下，或者可能落入相應的值。在啟動期間或在中斷期間，可潛在紀錄壓力水平的相當大的波動直到對應的設備(再次)到達穩定狀態。
因此，根據本發明的方法的較佳實施例提供了自另一壓縮級的主管線下游至少暫時排出且經由主管線引導的氣體的反饋量，其供給到膨脹製程中，並反饋到相同另一壓縮級的主管線上游，使得自主管線排出另一反饋量的另一壓力級下游的壓力側壓力水平為超臨界壓力水平，此另一反饋量膨脹至超臨界壓力水平，且僅在膨脹之後及反饋至主管線之前及/或之後冷卻該反饋量。以此方式，也避免在這種情況下發生液化。
在特定情況下，當壓力側壓力水平低於超臨界壓力水平時，即在膨脹前的反饋量處於亞臨界壓力水平，並在藉由簡單膨脹可達到兩相域的溫度水平下，也可能發生液化。此例子是大約48巴(bar)的壓力水平和大約10℃的溫 度水平。在壓力焓線圖，由相應的壓力水平和溫度水平定義的點位於二相線之上。
為了避免在這種情況下液化，本發明的進一步的實施例提供經由主管線引導且至少暫時從額外壓縮級的主管線下游排出的氣體的額外反饋量，其被供給到膨脹製程，並反饋到相同額外壓力級的主管線上游，自主管線排出的另一反饋量的額外壓縮級下游的壓力側壓力水平是亞臨界壓力水平，且此額外反饋量被膨脹至亞臨界壓力水平，並且僅在膨脹之後及反饋至主管線之前及/或之後冷卻反饋量。
本發明解決上述反饋量(以下說明也關於複數個反饋量)在自主管線排出反饋量的壓縮級下游的壓力側溫度水平下供給至膨脹製程的情況下的液化問題。換句話說，本發明的內容，在其膨脹之前，相應的反饋量不在形成反饋量的相關壓縮級的下游冷卻。其與先前技術實質上不同。在從相應的壓力水平開始等焓膨脹，但形成比先前所述的更高溫度(因為仍然沒有發生後冷卻)的情況下，無法達到對應焓圖的兩相域，且因此反饋量完全保留在氣態。如前述，膨脹較佳為等焓地發生，即，節流閥較佳地使用於膨脹。
如前述，在本發明的上下文中，自主管線排出之後的反饋量的膨脹之前不發生冷卻。然而，在本發明的範圍的內容內，反饋量是隨著膨脹且在反饋之主線管之前及/或之後進行冷卻，為此目的，分開的熱交換器可提供在用於返回反饋量的回流管線及/或反饋量的確實點(infeed point)的主管線下游。因為可以相應的反饋量的冷卻可各自適應於分別的所需條件的方式，因而這種類型的獨立熱交換器可以是有利的。然而，其也可以在主管線進行冷卻製程，而沒有單獨的熱交換器。在這種情況下，反饋量不冷卻或在回流管線的獨立熱交換 器中(部分)冷卻之後被供給到主管線，且藉由熱交換器進行冷卻，該熱交換器也用於冷卻不反饋且存在於主管線的剩餘氣體。以這種方式，相應的設備可以以相對簡單和具成本效益方式進行設置。
如上所述，本發明的內容中，反饋量不一定需要直接反饋到自主管線排出的壓縮級下游的主管線上游。取而代之的是，反饋量可以較佳地反饋到一或多個壓縮級的主管線上游，該一或多個壓縮級配置有自主管線排出反饋量的壓縮級下游的上游的一個或多個壓縮級的上游。以這種方式，複數個上游壓縮級的吸入側壓力水平可以特別有利的方式使用反饋量來影響。
在本發明的上下文中，該反饋量較佳地基於壓縮級中的一個的可達到(attainable)或可獲得(attained)的吸入側或壓力側的壓力水平控制。特別地，在相應的方法之中，產物壓力可以透過配置有最後壓縮級的下游的控制閥固定。該閥固定產物壓力，即，最後壓縮級的壓力側壓力水平。這種類型的壓力水平可以為例如大約125.6巴。在這種情況下，最後壓縮級的下游後冷卻的下游的壓力側溫度水平可以是例如約40℃。
從高壓乙烯冷媒迴路充入乙烯和將主管線的氣體壓縮至例如約22.5巴的壓力水平之上游壓縮級的吸入側壓力水平可以藉由此壓縮級的旋轉速度調節。設置在其上游的壓縮級的吸入側壓力水平也因而在對應的多級渦輪壓縮機中為固定的。如果沒有達到相應的吸入側壓力水平，例如部分負載期間，可以藉由打開適當反沖進行控制，即，藉由提供或增加適當的反饋量。
亦如下文參照附圖的描述，特別是操作狀態下，例如在部分負載期間或改變冷卻水流量的溫度的情況下，單獨壓縮級的入口條件可以變化成不同的程度。此外，在高壓下的流體的熱力學特性可以具有不對稱效應 (disproportionate effect)。因此，可能在部分負載期間或如果冷卻水溫度過低，在對應的多級渦輪壓縮機的下游壓縮級漸增地產生過大的壓力。為了解決這個問題，以及，可以藉由調節適當的反饋量來進行控制。
因為反饋量首先被膨脹且接著僅被冷卻，因而在本發明之內容中的反饋量的溫度可不再低於冷卻水溫度，使得本發明在波動冷卻水溫度的情況下是特別有利的。然而，在膨脹之前進行冷卻(不是根據本發明)反饋量的情況下，由於從以冷卻達到的溫度開始進行進一步冷卻，因此溫度水平將低於冷卻水的溫度。如所述的例如在部分負荷期間，壓縮級的吸入側壓力水平藉由打開供給或反饋量的增加而設定的情況下為特別不利的。這樣的壓縮級的壓力側溫度水平透過增加相應的冷反饋量而變得越來越冷。這在控制此壓縮級和下游壓縮級的方面產生缺點。
為克服此問題，作為替代或附加的所描述方法，其可以提供以利用冷卻水冷卻壓縮級之間的氣體，該冷卻水保持在預定溫度範圍內。壓縮級的旋轉速度也可以在此情況下在高壓範圍下單獨地被控制。
如已經提到的，本發明的內容內，其可能經由一或多個共同軸驅動複數個壓縮級，其中各壓縮級機械性耦合至該一或多個共同軸。適當的軸允許複數個壓縮級連帶地驅動，因而僅提供一個驅動單元。如果特定的壓縮級為單獨地控制，特別上述的情況下，則複數個軸的使用是有利的。
然而，於本發明的內容內，也可以將複數個壓縮級由複數個共同軸分別驅動，從而簡化相應的控制。在這種情況下，複數個共同軸可經由傳動裝置(transmission)機械性耦合在一起，因而可實現例如也可以藉由可調節傳動裝置而可調節的特定的傳動比。
本發明還關於一種配置用於分階段壓縮氣體的設備以及一種壓縮機配置，其包括由主管線依序連接在一起並且其中經由主管線引導的氣體可以從吸入側壓力水平被分別壓縮到壓力側壓力水平，並且可以藉由此壓縮而從吸入側溫度水平加熱至到壓力側溫度水平的複數個壓縮級，其表示提供配置為自壓縮級中的其一的主管線下游至少暫時地去除經由主管線引導的氣體的反饋量，，以將其供給到膨脹製程，並反饋到相同壓縮級的主管線上游的配置。
根據本發明，該設備被配置為使得自主管線排出的反饋量之壓縮級下游的壓力側壓力水平為超臨界壓力水平，且將反饋量膨脹至亞臨界壓力水平的操作。提供該裝置，其被配置成在自主管線排出的反饋量的壓縮級下游的壓力側溫度水平下將反饋量提供至膨脹製程。此外，提供該裝置，該裝置被配置成僅在膨脹之前且在其反饋至主管線之前及/或之後冷卻反饋量。
此類型的設備受益於上述特徵及優點。其有利於配置為執行上述的方法。因此，可明確地參照相應的特徵和優點。
在下文中，本發明將參照附圖進行更詳細地描述，其顯示與非根據本發明的實施例相較之本發明的實施例。
100、200、300、500、600:壓縮機配置
1:主管線
2~6:管線
7、10:回流管線
8、9:共同軸
11:膨脹裝置
12:冷卻器
13:傳動裝置
14:驅動器
15:後冷卻器
I、II、III、IV、V、VI:壓縮級
Figure 106105183-A0305-02-0019-1
Ia~VIa:後冷卻器
第1圖示出根據非本發明的實施例之多級壓縮機配置。
第2圖示出根據非本發明的實施例的多級壓縮機配置。
第3圖示出根據本發明的特別較佳實施例的多級壓縮機配置。
第4圖示出了根據本發明的特別較佳實施方式的多級壓縮機配置。
第5圖示出了根據本發明的特別較佳實施方式的多級壓縮機配置。
在以下的附圖中，相互對應的元件提供有相同的元件符號。為了清楚起見，其沒有在每個圖中被描述，除非相應的元件執行不同的功能及/或以不同的方式進行配置。
第1圖示出了根據非本發明之實施例之多級壓縮機配置，並且整體以元件符號500表示。壓縮機配置500被配置為在大約40巴的壓力水平，即，於亞臨界壓力水平提供乙烯。如所提到的，本發明也適用於壓縮其他氣體，例如甲烷、二氧化碳。壓縮機配置500包括由羅馬數字I至IV表示的複數個壓縮級。壓縮級I至IV由主管線1連接在一起。壓縮級I至IV佈置在壓縮機配置500中的共同軸8之上。乙烯是經由對應的管線2至4而在不同壓力和溫度水平下自乙烯冷媒迴路供給至壓縮級I、II和III。管線2將乙烯自約1.05巴的低壓冷媒迴路輸出，管線3將乙烯自約3巴的中壓冷媒迴路輸出，以及管線4將乙烯自約8.1巴的高壓冷媒迴路輸出。
在第一壓縮級I中，乙烯從上述第一壓縮級的吸入側壓力水平1.05巴壓縮至大約3巴的壓力側壓力水平，其同時為第二壓縮級II的吸入側壓力水平。壓縮級II將在主管線1的乙烯壓縮至大約8.1巴的壓力測壓力水平，其同時為第三壓縮級III的吸入側壓力水平。在壓縮級III中，乙烯被壓縮到大約22.5巴的壓力側壓力水平，其同時為第四壓縮級IV的吸入側壓力水平。在壓縮級IV中，乙烯被壓縮到大約40巴的壓力側壓力水平，其可以經由管線5作為產物釋出。經由 管線4，進一步將乙烯例如從C2分離器的頂部進料。由於壓縮機配置500被配置作為組合式冷媒和產物壓縮機，中間抽出管線6提供用於抽出冷媒及可選地回流至C2分離器。
為了消除由於在壓縮級II至IV中壓縮造成的壓縮熱，提供了各自的後冷卻器IIa至IVa，其中乙烯被分別冷卻至約40℃。由於在第三壓縮級III的吸入側的冷乙烯也從高壓冷媒迴路供給，在進入第三壓縮級III時產生大約18℃的混合溫度。乙烯出低壓冷媒迴路進入第一壓縮級I的進入溫度為約-57℃，並在乙烯出中壓冷媒迴路進入第二壓縮級II的進入溫度為約14℃。
經由複數個回流管線7，反饋量可以分別從壓縮級II至IV的主管線1下游排出並可反饋到這些壓縮級的主管線1上游。在這方面，該反饋量經由未單獨地表示的閥膨脹。如第1圖所示的多級壓縮機配置500，因為其沒有達到超臨界壓力水平，最初提到的液化效應問題通常小程度的產生。
第2圖示出根據非本發明之另一實施例的壓縮機配置600。壓縮級I至IV及其互連件已進行描述。在壓縮機配置600中，壓縮級I到IV被配置在共同軸8上。
如第2圖的壓縮機配置600所示，其進一步提供了兩個壓縮級V和VI。其配置於壓縮機配置600中的共同軸9上且進一步將根據第1圖中的壓縮機配置500中的產物經由管線5釋放的乙烯壓縮至超臨界壓力水平。將壓縮至大約40.2巴並冷卻至約40℃的溫度水平的乙烯供給至壓縮機配置600的第五壓縮級V。因此，該壓縮級V的吸入側壓力水平為約40.2巴。在壓縮級V，乙烯被從該吸入側壓力水平壓縮到約70.4巴的壓力側壓力水平。以此方式加熱，並且在後冷卻器Va冷卻到大約40℃。此後，將乙烯進料至壓縮級VI，其中將其壓縮到大約125.6 巴的壓力側壓力水平。在後冷卻器VIa冷卻至約40℃後，將乙烯經由管線5在大約40℃的溫度水平及上述的壓力水平下作為產物釋出。
此外，提供的壓縮級V和VI的下游是回流管線7，藉由該回流管線可將反饋量分別從主管線1排出並且可被反饋到各壓縮級的主管線上游。然而，如上所述，在壓縮期間，特別是在反饋及膨脹期間的壓縮級V中，可能發生不利的液化效應。
在根據第2圖的壓縮機配置600中，軸8和9可透過傳輸連接在一起，亦如下述的第3圖和第4圖所示。因此，在壓縮級I至VI的旋轉速度可能不再獨立於其他壓縮級來進行控制。如果壓縮級V的吸入側壓力水平現在被降低，例如，由於較少量的乙烯經由管線4供給，其只能透過打開後冷卻器Va的下游的回流管線7抵消。藉由此後冷卻器Va中的冷卻水溫度確保後冷卻器Va的下游回流管線7引導的反饋量為足夠高的溫度，例如約40℃並不是問題。然而，在極端的情況下，以較冷的冷卻水，在後冷卻器Va的下游回流管線7引導的反饋量可以下降至例如20℃的值。此溫度由於在膨脹閥中的膨脹而進一步降低。因而，壓縮級V的吸入側溫度水平也降低，以及也降低吸入側壓力水平。此外，其只可能僅藉由返回更大的反饋量來抵消，然而，其導致壓縮級V的吸入側溫度水平進一步下降。最終，大量的乙烯無任何益處地循環。其也影響了下游的壓縮級。
第3圖示意性示出根據本發明的實施例之壓縮機配置，其整體透過元件符號100表示。壓縮機配置100大致上與根據第2圖的壓縮機配置600相同。然而，根據第2圖的壓縮機配置600，回流管線7是配至後冷卻器Va的下游，而第3圖所示之根據本發明的壓縮機配置100的實施例，為了清楚起見而在此由 元件符號10表示的對應回流管線在該後冷卻器的上游及壓縮級V的直接下游自主管線1分支。
此方式可以確保其透過回流管線10引導並且從主管線1分支的反饋量在例如膨脹閥的膨脹裝置11自比根據第2圖的壓縮機配置600高的更高溫度水平被膨脹。以這種方式，在膨脹裝置11膨脹過程中可以不發生液化效應。
在回流管線10的膨脹裝置11的下游提供單獨的冷卻器12，其可以冷卻在回流管線10中膨脹的反饋量。冷卻後，將反饋量從回流管線10返回至主管線1。
根據第3圖中所示的本發明的壓縮機配置100的實施例亦與根據第2圖的壓縮機配置600不同在於共同軸8內連接至壓縮級V及VI，且共用軸9內連接至壓縮級V及VI。經由傳動裝置13將共同軸8和9互相連接。共同驅動器14，例如蒸汽渦輪機可以驅動該共同軸8和共同軸9。傳動裝置13的速度可以配置成可變的或固定的。
關於根據第2圖的壓縮機配置600所述之控制方面的缺點藉由根據其在第3圖所示的本發明之壓縮機配置100的實施例克服。即使當後冷卻器Va的冷卻水的溫度降低，可以確保後冷卻器Va的下游回流管線7引導的反饋量不被冷卻至根據第2圖的壓縮機配置600所述的極大程度。由於其隨後沒有進一步發生膨脹，最大冷卻量受熱交換器12限制。其可防止在壓縮級V的吸入側溫度水平過度降低。
第4圖示出根據本發明的另一實施例的壓縮機配置，其整體藉由元件符號200表示。根據第4圖的壓縮機配置200大致上與根據第3圖的壓縮機配置100相同。雖然在此，回流管線配置在壓縮級VI的下游，就如同壓縮級V的下 游回流管線。為了清楚起見，使用相同的元件符號並參考上面的描述。如上所述，在壓縮級VI的情況下，因此避免在異常操作狀態，例如啟動或故障期間可能發生的不期望的液化。
第5圖示出根據本發明的另一實施例的壓縮機配置，其整體藉由元件符號300表示。如第4圖所示，此處回流管線10自壓縮級VI的直接下游分支，並將乙烯的反饋量傳送到膨脹閥11的膨脹製程。然而在此，乙烯被反饋到膨脹裝置17中膨脹的直接下游的主管線1，更具體地不為壓縮級VI的直接上游，但為壓縮級V的上游。在回流管線16的回流的乙烯供給點的下游提供有另外的後冷卻器15。
壓縮機配置300的共同軸8和共同軸9彼此分離地配置，且分別提供獨立的驅動器14。
1:主管線
2~6:管線
7、10:回流管線
8、9:共同軸
11:膨脹裝置
12:冷卻器
13:傳動裝置
14:驅動器
100:壓縮機配置
I、II、III、IV、V、VI:壓縮級
Figure 106105183-A0305-02-0003-2
Ia~VIa:後冷卻器

Claims (13)

  1. 一種用於在具有複數個壓縮級(I-VI)的一壓縮機配置(100、200、300、400)中分階段壓縮一氣體的方法，其中該複數個壓縮級係依次由一主管線(1)連接在一起，並且其中透過該主管線(1)引導的該氣體分別自一吸入側壓力水平壓縮到一壓力側壓力水平，並且藉由此壓縮將自一吸入側溫度水平加熱到一壓力側溫度水平，將透過該主管線(1)引導的該氣體的一反饋量自該複數個壓縮級中的其一(V)的下游該主管線至少暫時地排出，以供給到一膨脹製程，並且反饋至相同的該壓縮級(V)的上游該主管線(1)；其中，從該主管線(1)排出該反饋量的該壓縮級(V)下游的該壓力側壓力水平為一超臨界壓力水平，其中該反饋量膨脹至一亞臨界壓力水平，該反饋量在自該主管線(1)排出該反饋量的該壓縮級(V)下游的該壓力側溫度水平下被供給至該膨脹製程，並且該反饋量僅在膨脹之後及在被反饋到該主管線(1)之前及/或之後被冷卻。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中透過該主管線(1)引導的該氣體的另一反饋量從另一壓縮級(VI)的下游的該主管線(1)至少暫時地排出，且將其供給到一膨脹製程，並且反饋到相同的該另一壓縮級(VI)的上游該主管線(1)，其中，從該主管線(1)中排出另一該反饋量的該另一壓縮級(VI)下游的壓力側壓力水平為超臨界壓力水平，其中另一該反饋量膨脹至超臨界壓力水平，並且其中該反饋量僅在膨脹之後及在被反饋到該主管線(1)之前及/或之後被冷卻。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之方法，其中透過該主管線(1)引導的該氣體的額外的反饋量從一額外壓縮級(III、IV)的該主管線(1)下游至少暫時地排出，且被供給到一膨脹製程中，並反饋到相同的該額外壓縮級(III、IV)的上游該主管線(1)，其中，自該主管線(1)中排出額外的該反饋量的該額外壓縮級(III、IV)下游的該壓力側壓力水平為亞臨界壓力水平，其中額外的該反饋量被 膨脹至亞臨界壓力水平，並且其中該反饋量僅在膨脹之後及在被反饋到該主管線(1)之前及/或之後被冷卻。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之方法，其中在用於返回該反饋量的一回流管線及/或該主管線(1)中使用另一熱交換器。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之方法，其中該反饋量被反饋到該複數個壓縮級(I-IV)中的其一或多個的上游該主管線(1)，其中該主管線配置在自該主管線(1)排出該反饋量的下游該壓縮級(V)的上游。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之方法，其中該反饋量基於該複數個壓縮級(I-VI)中之一的可達到或可獲得的吸入側壓力水平或壓力側壓力水平來控制。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之方法，其中該氣體是使用維持在一預定溫度範圍中的冷卻水在該複數個壓縮級(I-VI)之間進行冷卻。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之方法，其中該氣體是乙烯或富含乙烯的氣體，且其使用蒸汽裂解方法提供的氣體，或者該氣體是乙烷或富含乙烷的氣體，或該氣體為二氧化碳或富含二氧化碳的氣體。
  9. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之方法，其中該複數個壓縮級(I-VI)係由機械性耦接各自的該複數個壓縮級(I-VI)的一個或複數個共同軸(8、9)來驅動。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該複數個壓縮級(I-VI)分別由該複數個共同軸(8、9)所驅動。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中該複數個共同軸(8、9)係藉由傳動裝置機械性耦合。
  12. 一種配置成分階段壓縮一氣體之設備，其包括具有複數個壓縮 級(I-VI)的一壓縮機配置(100、200、300、400)，該複數個壓縮級由一主管線(1)依序連接在一起，其中透過該主管線(1)引導的該氣體能分別從一吸入側壓力水平壓縮至一壓力側壓力水平，並且藉由此壓縮能自一吸入側溫度水平加熱至到一壓力側溫度水平，且提供配置為將透過該主管線(1)引導的該氣體的一反饋量自該複數個壓縮級中的其一(V)的下游該主管線至少暫時地排出，以供給到一膨脹製程，並且反饋至相同的該壓縮級(V)的上游該主管線(1)的裝置；其中，該設備被配置成進行操作，使得從該主管線(1)排出該反饋量的該壓縮級(V)下游的該壓力側壓力水平為一超臨界壓力水平，其中該反饋量膨脹至一亞臨界壓力水平，其中提供的裝置被配置成將該反饋量在自該主管線(1)排出該反饋量的該壓縮級(V)下游的該壓力側溫度水平下被供給至該膨脹製程，並且其中提供的裝置被配置成將該反饋量僅在膨脹之後及在被反饋到該主管線(1)之前及/或之後被冷卻。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之設備，其被配置成以申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述之方法實施。
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