专利名称：膨胀机-增压机的泄漏气体的回收的制作方法
膨胀机-增压机的泄漏气体的回收
背景技术：
干气密封在工艺气体离心压缩机中的应用在过去二十年间经历了显著的增长。目 前制造和销售的大部分离心气体压缩机采用干气密封。由于在轴和轴承之间必须具有间隙以允许低摩擦运行，因此必须利用某种类型的 轴封/轴密封来阻止较高压力的工艺气体自由地从压缩机壳体漏出。这种泄漏可能导致对 工作环境或全球环境的污染，或者只是导致有价值的压缩工艺气体的低效和损失。典型的多级压缩机需要至少两个密封装置，在轴的相对端部各设置一个。干气密 封装置是包括旋转环和静止环的面密封装置。在正常运行过程中，流体动力使这些环之间 产生间隙。随后，将某种类型的密封气体注入此间隙中，从而在外部大气(或有时为火炬系 统)与压缩机内部工艺气体之间提供密封装置。通常设有使工艺气体与密封气体分开的内 部迷宫式密封装置。膨胀机-增压机机械装置可以使用气体轴承以防止油进入工艺生产流以及膨胀 机与增压机之间的温度转移。工艺气体也可从压力较高的增压器侧泄漏至压力较低的密封 气体侧。这些泄漏气体和密封气体的很大一部分通常能在中压下回收，并且在BAC(空气压 缩机的增压机)的吸入部重新注入。以上关于干气密封以及它们的通常应用的说明并不意味着限制本发明的范围。该 说明仅作为解释。例如，下文中描述和示出的干气密封的优选实施例能够用于其它应用中 和/或与以上所提及的那些气体不同的气体结合使用。在使用单个机械装置的高压工艺方案中，主空气源的压力太高以至于不能回收膨 胀机-增压机的漏气。这些漏气因此排放到大气中。结果，由MAC(主空气压缩机)压缩的 相应的空气流量不能在该工艺中被进一步使用。根据膨胀机-增压机的规格，相应的功率 损耗可能达到该设备的总压缩功率的1%。在工业上需要一种能够显著减少这些功率损耗 的方法。
发明内容
本发明涉及一种密封气体回收方法，该方法包括将第一密封气体流引入机械联接 式增压机/膨胀机组件，其中所述膨胀机/增压机组件包括增压机、膨胀机、与所述增压机 和所述膨胀机机械联接的轴、以及位于所述轴上的密封装置。该方法还包括提取/移除来 自所述密封装置的至少一部分第一可回收气体流，其中所述第一可回收气体流包括至少一 部分工艺泄漏气体流。该方法还包括将至少一部分所述第一可回收气体流引入所述第二膨 胀机中。在一个实施例中，第一膨胀机与第二膨胀机相同。在另一实施例中，第一可回收气体流包括至少一部分工艺泄漏气体流和至少一部 分密封气体排出流。在又一实施例中，该方法还可包括将第二密封气体流引入第二膨胀机组件，其中 所述第二膨胀机组件包括第二膨胀机、第二轴以及位于所述第二轴上的第二密封装置。该 方法还包括移除来自所述第二密封件的至少一部分第二可回收气体流，其中所述第二可回收气体流包括至少一部分第二工艺泄漏气体流。该方法还包括将至少一部分所述第一可回 收气体流与至少一部分所述第二可回收气体流混合以形成第三可回收气体流。该方法还包 括将至少一部分所述第三可回收气体流引入所述第二膨胀机中。在另一实施例中，该方法可包括第二增压机/膨胀机组件，其中所述第二增压机/ 膨胀机组件包括第二增压机、第二膨胀机、与所述第二增压机和所述第二膨胀机机械联接 的第二轴、以及位于所述第二轴上的第二密封装置。在又一实施例中，该方法可用于空气分 离设备中。在另一实施例中，至少一部分经膨胀的第三可回收气体流被排放到大气中。在另一实施例中，所述第二膨胀机与制动器机械联接。在又一实施例中，所述制动 器可以是发生器(generator)或油压制动器。在另一实施例中，所述第一增压机和所述第 二增压机使不同流体的压力增大。在又一实施例中，所述第一膨胀机和所述第二膨胀机使 不同流体的压力减小。
可结合附图参考以下描述来理解本发明，其中图1是本发明一个实施例的典型的轴封装置的示意图。图2是本发明一个实施例的示意图。
具体实施例方式现在参照图1，示出了分隔并引导各气体的迷宫式密封装置。暖的密封气体在B 处进入系统。一部分较高压力的工艺气体在F处泄漏通过密封装置并进入迷宫式密封装 置。迷宫式密封装置内的处于比膨胀机内的压力相对更高的压力下的一部分密封气体或其 它泄漏气体在A处泄漏通过密封装置并进入膨胀机。不可避免地，一部分密封气体和泄漏 气体在D处不可回收地损失到大气中。已从增压机泄漏到迷宫式密封装置中的一部分密封 气体和工艺气体能够在E处回收。在轴的靠近膨胀机的端部，大部分密封气体可在C处回 收。本发明的目的是使(C和D处的)这些可回收流回收并再循环，从而节省相应的流量和 功率。现在参照图2，第一密封气体流1被引入第一机械联接式增压机/膨胀机组件。该 第一增压机/膨胀机组件包括第一增压机2、第一膨胀机3、使该第一增压机2与该第一膨 胀机3机械联接的第一轴4、以及第一密封装置5。如以上参考图1所述，移除来自该第一密封装置的至少一部分第一可回收气体流 6。该第一可回收气体流6包括至少一部分第一工艺泄漏气体流仏流和至少一部分第一密 封气体排出流C1流。应注意到第一工艺泄漏气体E1可包括泄漏的密封气体以及泄漏的工 艺气体。在一个实施例中，该第一可回收气体流6的至少一部分可被引入膨胀机(3或9) 中。在一个实施例中，第二密封气体流7被引入第二膨胀机组件。该第二膨胀机组件 包括第二膨胀机9、第二轴10和第二密封装置11。在另一实施例中，第二密封气体流7被 引入第二机械联接式增压机/膨胀机组件。该第二增压机/膨胀机组件包括第二增压机8、 第二膨胀机9、与该第二增压机8和该第二膨胀机9机械联接的第二轴10、以及第二密封装 置11。在又一实施例中，第二膨胀机9可与制动器机械联接，其中，所述制动器可包括但不限于发生器或油压制动器。为简单起见，图2示出相同的流体通过第一增压机2、第一膨胀机3、第二增压机8 和第二膨胀机9。但这些压力操纵装置不必处理相同的流体。在一个实施例中，第一膨胀机 可处理空气而第二膨胀机可处理氮气。如以上参考图1所述，移除来自该第二密封装置的至少一部分第二可回收气体流 12。该第二可回收气体流12包括至少一部分第二工艺泄漏气体流E2。至少一部分第一可回收气体流6和至少一部分第二可回收气体流12混合形成第 三可回收气体流13。在一个实施例中，至少一部分第三可回收气体流13随后被引入第二膨 胀机9的吸入部中。第二膨胀机9的吸入部压力必须小于系统内的任何其它部位的压力。 本领域技术人员会意识到，第三可回收气体流13可引入系统内的在适当压力下运行的任 何膨胀机中，该气流中的成分与该膨胀机相容。只有余下的漏气是泄漏到大气中的不能被回收的工艺泄漏气体和来自第二膨胀 机9的工艺泄漏气体C2,该工艺泄漏气体C2的压力太低。第三可回收气体流13未被送去蒸馏，因此防止了在工艺过程中出现油进入的任 何风险。在第三可回收气体流13在第二膨胀机9中膨胀并可选地在空气分离单元的主换 热器中传递热量之后，第三可回收气体流13被排放到大气中。上述密封气体回收方法可用 于空气分离设备中。以上已经描述了示例性实施方式。尽管本申请中的方法能容易地进行各种修改并 具有替换形式，但该方法的一些具体实施例已经借助附图中的示例被示出，并且在此已进 行详细描述。然而，应理解的是，本文对于具体实施例的描述不意味着将本申请中的方法局 限于所公开的特定形式，而是相反地，本申请中的方法涵盖了落入由所附的权利要求限定 的本申请的主旨和范围内的所有变型、等同方案和替代方案。当然，可想到的是，在任一这种实施例的改进中，必须做出关于具体实施的大量决 定，以便实现改进者的具体目标，例如与关于系统和关于商业的约束相容，这些约束根据不 同的实施而不同。另外，可想到的是，这种改进的努力可能是复杂且耗费时间的，但尽管如 此，在本发明的启示下，对于本领域技术人员而言仍然属于常规技术手段。
权利要求
1.一种密封气体回收方法，所述方法包括-将第一密封气体流弓I入机械联接式增压机/膨胀机组件，其中所述膨胀机/增压机组 件包括增压机、第一膨胀机、使所述增压机与所述第一膨胀机机械联接的轴、以及位于所述 第一轴上的第一密封装置；-移除来自所述第一密封装置的至少一部分第一可回收气体流，其中所述第一可回收 气体流包括至少一部分工艺泄漏气体流；-将至少一部分所述第一可回收气体流引入第二膨胀机的吸入部中。
2.根据权利要求1所述的密封气体回收方法，其特征在于，所述第一膨胀机与所述第 二膨胀机相同。
3.根据权利要求1所述的密封气体回收方法，其特征在于，所述第一可回收气体流包 括至少一部分工艺泄漏气体流和至少一部分密封气体排出流。
4.根据权利要求1所述的密封气体回收方法，其特征在于，所述方法还包括-将第二密封气体流引入第二膨胀机组件，其中所述第二膨胀机组件包括所述第二膨 胀机、第二轴以及位于所述第二轴上的第二密封装置；-移除来自所述第二密封装置的至少一部分第二可回收气体流，其中所述第二可回收 气体流包括至少一部分第二工艺泄漏气体流；-将至少一部分所述第一可回收气体流和至少一部分所述第二可回收气体流混合以形 成第三可回收气体流；-将至少一部分所述第三可回收气体流引入所述第二膨胀机的吸入部中。
5.根据权利要求1所述的密封气体回收方法，其特征在于，所述方法还包括第二增压 机/膨胀机组件，其中所述第二增压机/膨胀机组件包括第二增压机、第二膨胀机、与所述 第二增压机和所述第二膨胀机机械联接的第二轴、以及位于所述第二轴上的第二密封装 置。
6.根据权利要求1所述的密封气体回收方法，其特征在于，所述方法用于空气分离设 备中。
7.根据权利要求1所述的密封气体回收方法，其特征在于，至少一部分所述经膨胀的 第三可回收气体流排放到大气中。
8.根据权利要求1所述的密封气体回收方法，其特征在于，所述第二膨胀机与制动器 机械联接。
9.根据权利要求6所述的密封气体回收方法，其特征在于，所述制动器可以是发生器 或油压制动器。
10.根据权利要求1所述的密封气体回收方法，其特征在于，所述第一增压机和所述第 二增压机使不同流体的压力增大。
11.根据权利要求1所述的密封气体回收方法，其特征在于，所述第一膨胀机和所述第 二膨胀机使不同流体的压力减小。
全文摘要
本发明涉及一种密封气体回收方法，该方法包括将第一密封气体流引入第一机械联接式增压机/膨胀机组件，其中第一膨胀机/增压机组件包括第一增压机、第一膨胀机、与第一增压机和第一膨胀机机械联接的第一轴、以及位于第一轴上的第一密封装置。该方法还包括移除来自第一密封装置的至少一部分第一可回收气体流，其中第一可回收气体流包括至少一部分工艺泄漏气体流和至少一部分第一密封气体排出流。该方法还包括将第二密封气体流引入第二膨胀机组件，其中该膨胀机组件包括第二膨胀机、第二轴以及位于第二轴上的第二密封装置。该方法还包括移除来自第二密封装置的至少一部分第二可回收气体流，其中第二可回收气体流包括至少一部分第二工艺泄漏气体流。该方法还包括将至少一部分第一可回收气体流与至少一部分第二可回收气体流混合以形成第三可回收气体流。该方法还包括将至少一部分第三可回收气体流引入第二膨胀机中。
文档编号F04D29/12GK102066766SQ200980110717
公开日2011年5月18日 申请日期2009年3月18日 优先权日2008年3月26日
发明者N·P·施密特 申请人:乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司