包括两个离心式压缩机的压缩机组以及包括两个离心式压缩机的液化天然气装置的制作方法

本说明书中所公开主题的实施例对应于包括两个离心式压缩机的压缩机组以及包括两个离心式压缩机的lng[＝液化天然气]装置。

背景技术：

图1示出根据现有技术的液化天然气装置100的示意图，特别地，所述液化天然气装置是实施apci工艺的装置，即，包括使用一种纯致冷剂的第一循环以及使用一种混合致冷剂的第二循环的公知液化技术。

装置100包括第一压缩机组以及第二压缩机组，其中所述第一压缩机组包括离心式压缩机130和离心式压缩机160并且具有第一公共轴，并且所述第二压缩机组包括离心式压缩机140和离心式压缩机150并且具有第二公共轴。压缩机130用于压缩丙烷；压缩机130的入口131流体连通到丙烷管线；压缩机130的出口132提供经压缩的丙烷。压缩机140、150和160用于压缩混合致冷剂气体；压缩机140的入口141流体连通到混合致冷剂管线；压缩机140的出口142流体连通到压缩机150的入口151；压缩机150的出口152流体连通到压缩机160的入口161；压缩机160的出口162提供经压缩的混合致冷剂。

所述第一压缩机组由第一发动机110驱动，并且所述第二压缩机组由第二发动机120驱动。第一发动机110和第二发动机120是低速发动机，并且例如可以是以例如1500rpm的速度旋转的电机(electricengine)或者以例如3000rpm或3600rpm的速度旋转的燃气涡轮机。

所述压缩机130、140、150和160中的每一者容纳在不同的壳体内。

从wo2008/015224中已知一种液化天然气装置，其中包括用于丙烷的第一压缩装置以及用于称之为的“混合致冷剂”(即具有不同分子量的碳氢化合物的混合物)的第二压缩装置。根据图2的示例性过程，对所述混合致冷剂施加18.5的压缩比。在wo2008/015224的优先权日，通过位于三个不同壳体内的三个压缩机代表性地对混合致冷剂进行压缩。这也适用于wo2008/015224的解决方案，此解决方案反映了perez标题为“4.5mmtba液化天然气机组-一种具备成本效益的设计(the4.5mmtbalngtrain-acosteffectivedesign)”(在wo2008/015224中引用)的论文中的图2和3中所示的解决方案；因此，应注意，wo2008/015224的图1和2中的方框122对应于位于三个壳体内的三个压缩机。此外，根据wo2008/015224，第一压缩装置和第二压缩装置以相同速度旋转(即，没有设置齿轮箱)，而这些压缩装置的功率比可以自由选择。

技术实现要素：

期望提供一种液化天然气装置，所述液化天然气装置相对于现有技术解决方案具有减少数量的压缩机壳体；这从占地面积的视角来看也是有利的。

通常，提高液化天然气装置的效率、利用率和模块性并且降低液化天然气装置的capex(资本支出)是有利的。

上述目的和优势特别适用于实施apci工艺的液化天然气装置。

本说明书中所公开主题的第一实施例涉及一种压缩机组。

根据所述第一实施例，所述压缩机组包括发动机、被所述发动机驱动的第一离心式压缩机以及被所述发动机驱动的第二离心式压缩机；所述第一离心式压缩机容纳在一个壳体内；所述第二离心式压缩机容纳在一个壳体内；所述第一离心式压缩机具有第一入口，所述第一入口流体连通到高分子量气体管线，特别地，分子量高于40的气体的管线；所述第二离心式压缩机具有第二入口，所述第二入口流体连通到低分子量气体管线，特别地，分子量为20到30的气体的管线；所述第二离心式压缩机布置成提供高于10:1，优选地高于15:1的压缩比。

本说明书中所公开主题的第二实施例涉及一种液化天然气装置。

根据所述第二实施例，所述液化天然气装置包括压缩机组，所述压缩机组包括发动机、被所述发动机驱动的第一离心式压缩机以及被所述发动机驱动的第二离心式压缩机；所述第一离心式压缩机容纳在一个壳体内；所述第二离心式压缩机容纳在一个壳体内；所述第一离心式压缩机具有第一入口，所述第一入口流体连通到高分子量气体管线，特别地，分子量高于40的气体的管线；所述第二离心式压缩机具有第二入口，所述第二入口流体连通到低分子量气体管线，特别地，分子量为20到30的气体的管线；所述第二离心式压缩机布置成提供高于10:1，优选地高于15:1的压缩比。

附图说明

附图包括在本说明书内并构成本说明书的一部分，其中示出本发明的示例性实施例，并且与具体实施方式部分一起解释这些实施例。在附图中：

图1示出根据现有技术的液化天然气装置的示意图；

图2示出压缩机组的实施例的示意图；

图3示出可以是图2所示压缩机组的部件的压缩机实施例的示意图；以及

图4示出液化天然气装置的实施例的示意图。

具体实施方式

下文将参照附图对示例性实施例进行说明。

以下描述并不限制本发明。相反，本发明的范围由随附权利要求书限定。

说明书中各处提及的“一个实施例”或“实施例”意指结合某个实施例所描述的特定特征、结构或者特性包括在所公开主题的至少一个实施例中。因此，说明书全文中不同地方出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不一定是指相同的实施例。此外，具体特征、结构或者特性可以以任何适当方式组合成一个或多个实施例。

在下文中(并且根据其数学含义)，术语“组”表示一组一个或多个物项。

图2所示的压缩机组200包括发动机210、被所述发动机210驱动的第一离心式(即离心流)压缩机220以及被所述发动机210驱动的第二离心式(即离心流)压缩机230。所述第一离心式压缩机220容纳在一个壳体内；所述第二离心式压缩机230容纳在一个壳体内。所述第一离心式压缩机220具有第一入口，所述第一入口流体连通到高分子量气体管线，特别地，分子量高于40的气体的管线；所述第二离心式压缩机230具有第二入口，所述第二入口流体连通到低分子量气体管线，特别地，分子量在20到30之间的气体的管线。因此，由所述压缩机220处理、然后在第一出口222处提供的气体与由压缩机230处理、然后在第二出口232处提供的气体不同。

第二离心式压缩机230是高压缩比压缩机；特别地，所述第二离心式压缩机布置成提供高于10:1，优选地高于15:1的压缩比。

与图2中所示机组相同或类似的机组当布置成提供经压缩的丙烷和经压缩的混合致冷剂这两者以实施apci工艺时特别有利。在此情况下，

上述高分子量气体是丙烷，并且

上述低分子量气体是混合致冷剂气体，特别地，丙烷、乙烯或乙烷和甲烷的混合物。

图2所示的机组仅包括两个离心式压缩机。

图2示出两组实施例。根据第一组实施例，设有一个轴，并且第二压缩机230直接地机械连接到第一压缩机220。根据第二组实施例，设有两个轴，并且第二压缩机230通过齿轮箱250间接地机械连接到第一压缩机220。在图2中，所述齿轮箱用虚线绘出，因为它是视情况设置的。

以下适用于第一组实施例。

所述压缩机组具有单个轴。

所述发动机210可以是电动机或蒸汽涡轮机或燃气涡轮机，特别地，航改式燃气涡轮机。

所述发动机210是高速发动机，所述高速发动机优选地具有在5000rpm到9000rpm范围内的最大转速，更优选地具有6000rpm到9000rpm范围内的最大转速。

以下适用于第二组实施例。

所述压缩机组具有两个轴。

所述第二离心式压缩机230通过齿轮箱250机械连接到第一离心式压缩机220，所述齿轮箱具有优选地高于2:1的传动比。

所述发动机210是电动机或蒸汽涡轮机或燃气涡轮机，特别地，航改式燃气涡轮机。

所述发动机210是低速发动机，所述低速发动机优选地具有在1500rpm到5000rpm范围内的最大转速，更优选地具有在1500rpm到4000rpm范围内的最大转速。

以下适用于这两组实施例。

所述机组可以进一步包括辅助发动机，优选地电动机，例如图2中所示的发动机240。在图2中，所述发动机240直接连接到例如第二压缩机230。

应注意，所述辅助发动机可以用在所述机组的启动阶段并且/或者当所述一个或多个压缩机所吸收的动力超出特定阈值时协助主发动机；所述辅助发动机有时称为“辅助机构(helper)”。

根据图3所示的实施例，高压缩比压缩机230是高压缩比离心式(即离心流)压缩机，并且包括第一组叶轮(即一个或多个叶轮)以及布置在所述第一组叶轮的下游或上游(优选下游)的第二组叶轮(即一个或多个叶轮)。

如图3所示，所述第一组叶轮包括两个叶轮311和312，但是从1个到例如20个中的任意数量的叶轮也是适用的。根据本实施例，所述第二组叶轮包括三个叶轮321和322和323，但是从1个到例如20个中的任意数量的叶轮也是适用的。所述第一组中的叶轮311和312是离心式的并且不配备防护罩。如图3所示，所述第二组中的叶轮321和322和323是离心式的并且配备防护罩。至少第一组中的叶轮311和312以及所述第二组中的叶轮321和322和323容纳在一个壳体300内。第一组中的叶轮311和312以及第二组中的叶轮321和322和323通过机械连接而彼此连接。

根据替代实施例，所有叶轮都是离心式的并且配备防护罩。

轴向压缩级的组数可以多于两个，例如三个或四个。

可能设有一个或多个辅助入口。

可能设有一个或多个辅助出口。

有利地，如在图3所示的实施例中，所述高压缩比离心式压缩机的至少一些所述叶轮彼此堆叠并且通过hirth接头机械连接。所述堆叠和连接的叶轮通过拉杆紧固在一起，并且通过这种方式，实现非常稳定和可靠的机械连接。每个叶轮例如具有位于其旋转轴线上的通孔，并且配置成使得所述拉杆可以穿过其中。当叶轮堆叠并且紧固在一起时，形成转子。

在图3所示的实施例中，所述两组中的所有叶轮311、312、321、322、323堆叠；通过hirth接头340a、340b、340c、340d连接；并且通过拉杆330紧固在一起。

压缩机230具有主入口301(图2中标记为231)、主出口302(图2中标记为232)，以及位于沿从主入口301到主出口302的流动通路的中间位置处的至少一个辅助入口和/或至少一个辅助出口；图3示出一个中间抽头303的一般情况，所述中间抽头在一些实施例中是辅助入口(参见向上箭头)并且在一些实施例中是辅助出口(参见向下箭头)。

有利地，如在图3所示的实施例中，所述第二组叶轮(321和322和323)在第一组叶轮(311和312)的下游，并且所述第二组中的叶轮(321和322和323)可以具有比第一组的叶轮(311和312)更小的直径。

根据图3所示的实施例，所述第一组叶轮(311和312)中的叶轮不配备防护罩并且具有比第二组叶轮(321和322和323)中的叶轮更大的直径。

由于没有防护罩，不配备防护罩的叶轮可以比配备防护罩的叶轮旋转地更快；事实上，当叶轮旋转时，防护罩通过作用在其上的离心力被向外拉动，并且在一定的旋转速度下，防护罩存在被拉出叶轮的风险。

借助上文所定义的高压缩比离心式压缩机的转子配置，压缩机可以比常规离心式压缩机更快地旋转，从而实现更大的压缩比。

应注意，不配备防护罩的叶轮以及配备防护罩的叶轮可以彼此交替；此情况特别会在存在一个或多个辅助入口和/或出口时发生。

与图3中所示压缩机相同或类似的离心式压缩机可以非常快速地旋转，因此它们可以达到非常高的压缩比。因此，单个(和小)壳体中的单个创新型离心式压缩机可以替代位于不同壳体内的两个或三个或更多个常规离心式压缩机。

此外，由于叶轮的高旋转速度，可以获得高流量系数。

通过使用与图2中所示机组相同或类似的机组(特别地，具有与图3中所示压缩机相同或类似的压缩机)，可以在更小空间中和/或在更小占地面积中以及在使用更少数量机器的情况下获得高液化天然气产量。

应注意，从许多视角来看，仅存在一个壳体而不是两个或更个壳体是有利的：

-简化安装和维护，

-缩短维护时间，

-提高可靠性(部件更少，并且故障的可能性较低)，

-减小机器的占地面积和重量，

-减少气体泄漏，

-降低润滑油系统的复杂性和尺寸。

与图2中所示机组相同或类似的机组主要设计用在液化天然气装置中。

图4示出包括两个所述机组的液化天然气装置的实施例的示意图；齿轮箱未示出但可以存在。

在所述实施例中，这两个机组有利地是相同的。

在所述实施例中，这两个机组均实施apci工艺。

在所述实施例中，这两个机组包括与图3中所示压缩机相同或类似的压缩机。

装置例如图4所示的装置可以具有与图1所示装置大体相等的功率。无论如何，图4所示装置相对于图1所示装置的一个优势在于，如果所述装置的一个部件破裂，则图1所示装置无法产生任何液化天然气，而图4将能够产生50％的额定产量。