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渦輪膨脹機
編輯渦輪膨脹機,是一種離心式或軸流式的渦輪,通過該高壓力氣體膨脹以經常被用來驅動產生功壓縮機或發電機。
因為功是從膨脹的高壓氣體中提取的,所以膨脹是通過等熵過程(即恒定熵過程)來近似的,并且來自渦輪的低壓廢氣處于非常低的溫度-150° C或更低,取決于操作壓力和氣體性質。膨脹氣體的部分液化并不少見。
渦輪膨脹機廣泛用作工業過程中的制冷來源,例如從天然氣中提取乙烷和天然氣液體(NGL),氣體(例如氧氣、氮氣、氦氣、氬氣和k氣)的液化等低溫工藝。
當前正在運行的渦輪膨脹機的尺寸范圍從約750?W至約7.5 MW(1?hp至約10,000 hp)。
渦輪膨脹機的應用
編輯盡管渦輪膨脹機通常在低溫過程中使用,但它們還用于許多其他應用中。
從天然氣中提取烴類液體
原料天然氣主要由甲烷(CH?4),最短,最輕的烴分子,用不同量的較重的烴類氣體,如沿著乙烷(C?2?H ^?6)、丙烷(C 3?H ^?8)、正丁烷(? - C 4?H?10)、異丁烷(i -C 4?H?10)、戊烷甚至更高分子量的烴。原料氣還包含各種酸性氣體例如二氧化碳(CO 2)、硫化氫(H 2?S)和硫醇,例如甲硫醇(CH?3?SH)和乙硫醇(C?2?H?5?SH)。
當加工成副產品時,這些較重的碳氫化合物統稱為NGL(天然氣液體)。NGL的提取通常涉及渦輪膨脹機和低溫蒸餾塔(稱為脫甲烷塔)。脫甲烷塔的入口氣體首先在熱交換器(稱為冷箱)中冷卻至約-51°C,該熱交換器部分冷凝入口氣體。然后將生成的氣液混合物分離為氣流和液流。
從液體流氣液分離器流經閥并經歷節流膨脹,從62的xxx壓力巴至21巴(6.2至2.1兆帕),這是一個等焓過程(即,恒焓過程),該導致當物流進入脫甲烷塔時,物流的溫度從約-51℃降低到約-81℃。
來自氣液分離器的氣流進入渦輪膨脹機,在那里經歷了從62?bar的xxx壓力到21 bar(6.2到2.1 MPa)的等熵膨脹,這使氣流溫度從大約-51°C降低到大約-進入脫甲烷塔時在91°C下用作蒸餾回流。
來自脫甲烷塔頂塔盤的液體(約-90°C)通過冷箱,在該箱中冷卻入口氣體時將其加熱到約0°C,然后返回到脫甲烷塔的下部。來自脫甲烷塔下部的另一液體流(約2°C)通過冷箱,并在約12°C下返回脫甲烷塔。實際上,入口氣體提供了“再沸騰”脫甲烷塔底部所需的熱量,而渦輪膨脹機則除去了在脫甲烷塔頂部提供回流所需的熱量。
來自脫甲烷塔的塔頂氣體產物在大約-90°C時經過處理的天然氣質量合適,可以通過管道分配給最終用戶。它通過冷箱,在冷卻進氣的同時被加熱。然后,它在由渦輪膨脹機驅動的氣體壓縮機中被壓縮,并在進入分配管道之前在由電動機驅動的第二級氣體壓縮機中被進一步壓縮。
脫甲烷塔的塔底產物也會在冷卻箱中加熱,以冷卻進口氣體,然后以NGL的形式離開系統。
渦輪膨脹機的類型
編輯渦輪膨脹機可以通過加載設備或軸承進行分類。
渦輪膨脹機中使用的三個主要裝載設備是離心壓縮機、發電機或液壓制動器。使用離心式壓縮機和發電機時,來自渦輪膨脹機的軸功率會得到補償,以重新壓縮工藝氣體或產生電能,從而降低了水電費。
當渦輪膨脹機很小且在經濟上不合理地獲取軸功率時,將使用液壓制動器。
使用的軸承是油軸承或磁性軸承。
人們還應該注意到新的Quasiturbine技術,這是一種正排量旋轉式渦輪機。
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