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CN108885055A - 集成式膨胀机-电机压缩机 - Google Patents

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CN108885055A
CN108885055A CN201780015810.6A CN201780015810A CN108885055A CN 108885055 A CN108885055 A CN 108885055A CN 201780015810 A CN201780015810 A CN 201780015810A CN 108885055 A CN108885055 A CN 108885055A
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CN
China
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compressor
motor
gas
expanding machine
turbine
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CN201780015810.6A
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M·贝尔蒂
G·萨萨内利
G·尤里西
T·奥尔本
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Novo Pinho Hei Technology Ltd By Share Ltd
Nuovo Pignone Technologie SRL
Original Assignee
Novo Pinho Hei Technology Ltd By Share Ltd
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Abstract

公开了一种膨胀机和电机‑压缩机单元(1)。该单元包括壳(3)和布置在壳(3)中的电动机(35)。压缩机(37)布置在壳中，且经由中心轴(5)驱动地联接到电动机(35)上。此外，涡轮‑膨胀机(27)布置成在壳(3)中旋转，且通过中心轴(5)驱动地联接到电动机(35)和压缩机(37)上。

Description

集成式膨胀机-电机压缩机
技术领域
本公开内容涉及气体处理。本发明公开的一些实施例关于用于处理烃类气体的电机-压缩机，烃类气体可能包含具有高分子量的组分，该组分可在气流中冷凝和生成液相。
背景技术
电机-压缩机单元(motor-compressor units)广泛用于油气领域，例如，用于升高(boosting)天然气的压力。电机-压缩机通常包括驱动地联接到压缩机(具体是离心压缩机)上的电动机(electric motor)。集成式电机-压缩机单元是已知的，其中电动机和压缩机两者收纳在密封地闭合的壳中(in a sealingly closed casing)。电机收纳在电机隔间(compartment)中，且压缩机收纳在压缩机隔间中。电动机的转子和压缩机的转子安装到公共轴上，公共轴受支承来在壳中旋转。气体在抽吸侧(suction side)处进入压缩机，且由压缩机在输送侧(delivery side)处在高于吸入压力的输送压力下输送。在一些应用中，电机-压缩机设计成用于升高来自气田或气井的天然气的压力，并且将天然气输送至天然气液化设备(LNG设备)，或在一些情况下，直接进入气体分配网络。
天然气通常是包括不同的分子量(molecular weight)的若干烃的混合物。具有较高分子量的烃可冷凝且引起液相(liquid phase)。另外，水可包含在气流中。在一些应用中，具有较重的分子量的这些组分，以及水，将在天然气输送至网络或管路之前应被去除。在一些已知的布置(arrangements)中，引起来自气井的天然气流过层压阀(laminationvalve)。穿过层压阀的压力和温度下降引起包含在气体中的较重的烃和可能的水冷凝，且液相可在液体去除装置中从气流去除。例如，这适用于控制气体的露点。层压和清洁的气体的压力然后必须再次升高到所需的输送压力。电机-压缩机通常用于在层压到所需的输送压力之后从低压升高气体压力。因此，露点控制涉及功率消耗，因为层压阀中的压降必须以输送至电动机的能量功率为代价由压缩机恢复。
已经开发了集成式膨胀机-压缩机单元，其中气体在涡轮-膨胀机(turbo-expander)中膨胀，且由气体膨胀生成的功率由压缩机作为压缩功至少部分地恢复。膨胀机与压缩机之间的机械联接由公共轴提供。
现有技术的这些装置具有若干缺陷和限制，其中需要附加的压缩机组，因为由膨胀机生成的功率不足以实现所需的输送压力。此外，从膨胀机到压缩机隔间的气体转移可能发生，因为膨胀机中的气体压力高于压缩机侧中的气体压力。转移引起由压缩机处理的气体的污染。
因此，存在需要为了控制过程气体的露点的更有效的方式，以及更有效的压缩系统。
发明内容
根据第一方面，本发明公开了一种膨胀机和电机-压缩机单元，其包括壳、布置在壳中的电动机和压缩机。压缩机经由中心轴驱动地联接到电动机上。此外，涡轮-膨胀机布置成在壳中旋转，且经由中心轴驱动地联接到电动机和压缩机上。
根据膨胀机和电机-压缩机单元的一些操作模式，过程气体首先在涡轮-膨胀机中膨胀，且随后在压缩机中再次压缩。由膨胀引起的气体压降还引起温度下降，即，气体的冷却。气体冷却可引起具有较高露点温度的较重气体组分冷凝，使得它们可在压缩机中的过程气体的压缩之前在液体去除布置中去除。由涡轮-膨胀机生成的机械动力通过中心轴回收，且用于驱动压缩机。由于涡轮-膨胀机中的气体膨胀生成的动力通常不足以实现所需的气体输送压力，故电动机将附加的动力输送至中心轴。但是，在一些操作条件下，由膨胀机提供的动力可足以驱动压缩机，或甚至高于压缩机所需的动力。在此情形中，电动机可切换至发电机模式，且将多余的可用机械动力转换成电能，电能可输送至配电网或输送至用户。
三个旋转机器(即，涡轮-膨胀机、电动机和压缩机)收纳在同一个壳中，壳可密封地闭合，因此形成集成式膨胀机和电机-压缩机。中心轴可整体地支承在壳内侧，且密封地收纳在其中，使得旋转轴上不需要旋转密封件。
中心轴可为单轴部件。在一些实施例中，中心轴可包括由适合的接头(例如，弹性接头)连接到彼此上的两个或多个轴区段。
在本发明公开的实施例中，压缩机是离心压缩机。更切确地说，公开的实施例包括多级离心压缩机。压缩机转子通常支承在轴承之间，即，中心轴由压缩机转子的两侧处的相应的轴承支承。在有利实施例中，中心轴由至少三个轴承支承，其中一个或多个轴承可具有径向支承能力、轴向支承能力，或径向支承能力和轴向支承能力两者。在其它实施例中，具体而言，如果中心轴包括由中间接头连接到彼此上的两个或多个区段，则可提供三个以上的轴承。
气体输送路径可提供成将冷却气体和/或缓冲气体从压缩机输送至膨胀机和电机-压缩机单元的其它部件。在一些实施例中，来自压缩机的气体输送至电动机和/或支承中心轴的一个或或多个主动磁性轴承(active magnetic bearings)，以用于冷却目的。
尽管根据本公开内容的膨胀机和电机-压缩机单元的主要用途是用于露点控制，但本发明所述的机器可用于多种不同的构造，其中过程气体(process gas)在开路或闭路中，在膨胀机和压缩机中相继处理，或反之亦然。下文将更详细描述一些可能的构造。未排除在膨胀机中和在压缩机中的不同气流的处理，例如，具有不同化学成分的气体。
根据另一个方面，本公开内容涉及本发明公开的处理气体的方法，包括以下步骤：
-在安装在中心轴上的涡轮-膨胀机中膨胀气流，且随其产生机械动力；所述涡轮-膨胀机和所述中心轴安装成在壳中旋转；
-通过布置在所述壳中且经由所述中心轴驱动地联接到收纳在所述壳中的所述涡轮-膨胀机和电动机上的压缩机来压缩气流，使得所述压缩机由所述涡轮-膨胀机和所述电动机驱动。
穿过涡轮-膨胀机的气流可与通过膨胀机处理的气流或其一部分相同。或者，通过膨胀机处理的气流可为穿过压缩机的气流的一部分。在其它实施例中，相同的气体流过涡轮-膨胀机且流过压缩机。气体可流过开路或闭路。气流可从压缩机到涡轮-膨胀机或反之亦然。
根据一些实施例，该方法包括以下步骤：
-在安装在中心轴上的涡轮-膨胀机中使气体从第一压力膨胀至第二压力，且降低其温度，从而产生机械动力；涡轮-膨胀机和中心轴安装成在壳中旋转；
-将膨胀气体输送至压缩机，且用压缩机将膨胀气体从第二压力压缩至第三压力；压缩机布置在壳中，且通过中心轴驱动地联接到收纳在壳中的涡轮-膨胀机和电动机上，使得压缩机由涡轮-膨胀机和电动机驱动。
根据一些实施例，该方法还可包括从膨胀气体去除液相的步骤。液相可通过蒸汽或其它气体组分的冷凝形成。例如，如果气体包括烃类的混合物，则液相可至少部分地由冷凝的较重的烃形成，即，具有较重分子量的烃。
根据一些实施例，该方法可包括另一个步骤：从压缩机提取至少部分地压缩的气体的侧流且将侧流输送至密封布置，密封布置使第一壳隔间与第二壳隔间分开，涡轮-膨胀机布置在第一壳隔间中，且电动机布置在第二壳隔间中。本发明公开的方法的一些实施例还可包括从压缩机提取冷却气流和用所述冷却气流冷却电动机的步骤。
可提供从压缩机提取冷却气流的另一个步骤。冷却气体可用于用所述冷却气流冷却支承所述中心轴的至少一个主动磁性轴承。冷却气体可从电动机回到压缩机。
特征及实施例在下文公开且进一步在所附权利要求书中阐述，所附权利要求书形成本说明书的组成部分。上文的简要说明阐述了本发明的各种实施例的特征，以便可以更好地理解以下详细描述，且便于更好地了解本发明对所属领域的贡献。当然，存在本发明的其它特征，这将在下文描述且在所附权利要求书中阐述。就此而言，在详细解释本发明的若干个实施例之前，应理解，本发明的各种实施例在其应用上不限于构造的细节，也不限于以下描述中阐述或图式中示出的部件的布置。本发明能够具有其它实施例且能够以各种方式实践或执行。此外，应理解，本发明中所采用的措词及术语是用于描述的目的，且不应被视为是限制性的。
由此，所属领域的技术人员应了解，本发明所基于的概念可易于用作设计用于实现本发明的若干个目的的其它结构、方法和/或系统的基础。因此，重要的是，在等效构造并不脱离本发明的精神及范围的情况下，权利要求书应被视为包括此类等效构造。
附图说明
通过在结合附图考虑时参考以下详细描述，将易于获得且更好理解对本发明的公开实施例及本发明的附带多个优点的更完整了解，其中：
图1示出了根据第一实施例的膨胀机和电机-压缩机单元的示意图；
图2示出了第二实施例的示意图；
图3至6示出了根据本公开内容的膨胀机和电机-压缩机单元的其它实施例和布置。
具体实施方式
以下示范性实施例的详细描述参考附图。不同附图中的相同参考标号标识相同或类似的元件。另外，所述图式未必按比例绘制。另外，以下详细描述并不限制本发明。实际上，本发明的范围由所附权利要求书限定。
贯穿本说明书对“一个实施例”、“实施例”或“一些实施例”的提及意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在所公开主题的至少一个实施例中。因此，在贯穿本说明书的不同位置中出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”或“在一些实施例中”未必指代相同的实施例。另外，特定特征、结构或特性可以任何合适方式组合在一个或多个实施例中。
附图标记1表示集成式膨胀机和电机-压缩机单元，其包括壳3。中心轴5受支承来在壳3中旋转。根据一些实施例，中心轴5由多个轴承7、9、11、13支承，其中一些或所有可包括主动磁性轴承。轴承可包括径向轴承和至少一个轴向轴承。轴向轴承可布置在7处。中心轴5可包括两个或多个轴部分。在图1的示例性实施例中，中心轴5包括两个部分，其由接头4(例如，弹性接头)驱动地联接。
壳3可分成第一壳隔间15、第二壳隔间17和第三壳隔间19。分隔壁21将第一壳隔间15与第二壳隔间17分开。另一个分隔壁或一对分隔壁23、25将第二壳隔间17与第三隔间19分开。轴承9、11和13可位于分隔壁中或分隔壁处，且可与密封装置(未示出)组合，中心轴5延伸穿过密封装置。
根据图1中所示的实施例，涡轮-膨胀机27，例如，向心(centripetal)涡轮-膨胀机布置在第一壳隔间15中。涡轮-膨胀机27的转子安装在中心轴5上来与其共同旋转。在一些实施例中，涡轮-膨胀机27以悬伸构造(in an overhung configuration)安装，即，在从轴承13突出的中心轴5的一部分上。在一些实施例中，涡轮-膨胀机27设置有在图29处示意性示出的可变入口导叶(IGV)。附图标记31和33分别指示涡轮-膨胀机入口和涡轮-膨胀机出口。在第一压力P1和第一温度T1下的过程气体在入口31处经由可变入口导叶29进入涡轮-膨胀机27，且在出口33处在低于第一压力P1和第一温度T1的第二压力P2和第二温度T2下排出。
在图1的示例性实施例中，涡轮-膨胀机27是安装成在轴5上共同旋转的具有单个轮或转子的单级涡轮-膨胀机。在未示出的其它实施例中，可改为使用包括多个级的涡轮-膨胀机。
电动机35布置在第二壳隔间17中。电动机35以在轴承之间的方式安装在轴承13和11之间。电动机35的转子35R安装在中心轴上来与其共同旋转，而电动机35的定子35S静止地安装在壳3中。
压缩机37，优选多级压缩机，例如，离心(centrifugal)多级压缩机，其布置在壳3的第三隔间19中，且可以以在轴承之间的构造安装在轴承7和9之间。压缩机37可包括在37.1、37.2、37.3、37.4处示意性所示的多个压缩机级。尽管在图1的实施例中，压缩机37包括四个压缩机级，但本领域的技术人员将理解，可提供不同数量的压缩机级，例如，取决于由压缩机37处理的气体必须达到的最终压力。每个压缩机级37.1-37.4包括叶轮和扩散器。叶轮形成安装在中心轴5上的压缩机转子来与其共同旋转。附图标记39和41示意性地指出了压缩机入口和压缩机出口，即，压缩机37的抽吸侧和输送侧。因此，压缩机37经由轴5驱动地联接到涡轮-膨胀机27和电动机35上。
多级离心压缩机转子支承在轴承7、9之间。
在一些实施例中，涡轮-膨胀机出口33可流体地联接到液体去除布置43上，液体去除布置43继而又流体地联接到压缩机37的抽吸侧39上。
根据一些实施例，可提供气体路径45，其从压缩机级37.1-37.4中的一个延伸到第二壳隔间17，电动机35收纳在第二壳隔间17中。例如，气体路径45的入口可与第一压缩机级37.1或第二压缩机级37.2的输送侧流体地联接。另一个气体路径47可从气体路径45分支，且与轴承9、11流体地联接，轴承9、11位于电动机35与压缩机37之间。部分地压缩的过程气体因此可输送至电动机35和轴承9、11来用于冷却目的。
另一个气体路径49可提供最下游的压缩机级中的一个(例如，第三压缩机级37.3)与分隔壁21之间的流体连接。因此，缓冲气体可由压缩机37输送至围绕中心轴5定位在第一壳隔间15与第二壳隔间17之间的密封布置。
迄今描述的集成式涡轮-膨胀机和电机-压缩机单元1的操作如下。过程气体(例如，第一压力P1和第一温度T1下的来自气井或气田的天然气)经由可变IGV29进入涡轮-膨胀机27，且在其中至少部分地膨胀。涡轮-膨胀机27的出口33处的气体达到压力P2和温度T2。由于涡轮-膨胀机27中的膨胀过程，故压力P2低于压力P1，且温度T2低于温度T1。机械动力由涡轮-膨胀机27的入口31与出口33之间的焓降生成。由焓降生成的机械动力可用于中心机械轴5上，且用于旋转压缩机19。
在涡轮-膨胀机27的出口处实现的温度T2可低于0℃。温度下降引起较重的气体组分和可能的水的冷凝，且用于控制通过集成式涡轮-膨胀机和电机-压缩机1处理且在压缩机37的输送侧41处输送的气体的流出温度。
在一些实施例中，由冷凝形成的液相可在液体分离布置43中从主气流去除，由涡轮-膨胀机27输送的过程气体在进入压缩机37中之前流过液体分离布置43。
在其它实施例中，膨胀机中的气体膨胀可用于降低气体温度，以用于不同于露点控制和液相去除的目的。
清洁气体因此通常可用在压缩机37的抽吸侧处。这随后将过程气体的压力从压力P2升高到在压缩机37的输送侧41处的压力P3。通常，压力P3高于初始压力P1，过程气体在该初始压力P1下进入涡轮-膨胀机27。部分地压缩的清洁气流从压缩机37的第一级或中间级经由气体路径45提取，且输送至第二壳隔间17来冷却电动机35。由于由压缩机37处理的气体通常已经在液体去除布置43中清洁，故输送穿过路径45的部分地压缩的气流可进入第二壳隔间17，而不需要附加的过滤或清洁。气体返回路径可穿过分隔壁23、25提供，如由箭头fR示意性所示，使得用于电机冷却的气体回到由压缩机37处理的主气流中。由于用于冷却电动机所需的压力应刚好足以用于使主路径中的气体朝第一压缩机级37.1的入口返回，故来自第一压缩机级37.1或来自第二压缩机级37.2的出口的低压气体可用于电机冷却，这减少了在第二壳隔间17中循环冷却气体所花费的功率量。
沿返回路径流动的气体可至少部分地冷却主动磁性轴承9、11。如果需要附加或更冷的气体来用于冷却轴承，则冷的、清洁的和部分压缩的气体可输送穿过分支路径47，直接至轴承9、11，附加气体然后回到压缩机37。
在高于气体路径45的压力的压力下的清洁气体的附加侧流从压缩机37的更下游级中的一个取得，且在第一壳隔间15与第二壳隔间17之间的区域中用作缓冲气体。流过气体路径47的缓冲气体将具有足以防止湿气体从第一壳隔间15泄漏到第二壳隔间17的压力。因此，气体路径47中的清洁气体可在高于涡轮-膨胀机27的入口侧处的压力P1的压力下。在其它实施例中，缓冲压力可在高于P2但低于P1的压力下。缓冲气体还可用于冷却主动磁性轴承13。
上文所述的组合式涡轮-膨胀机和电机-压缩机单元1允许与涡轮-膨胀机所促进的露点控制组合的较大节能。通过涡轮-膨胀机的焓降引起期望的较低温度的气体冷却来用于露点控制的目的，而涡轮-膨胀机27和压缩机37的机械联接允许了由涡轮-膨胀机生成的机械动力的回收。所述动力与电动机35生成的附加动力组合使用，以驱动压缩机37且在所需的最终压力P3下升高气体压力。
所有旋转机器，即，涡轮-膨胀机27、电动机35和压缩机37收纳在密封的壳1中，使得过程气体沿中心轴5的泄漏被避免。电动机35和存在于组合式涡轮-膨胀机和电机-压缩机中的任何主动磁性轴承可在液体去除布置43中去除液体部分之后由相同过程气体冷却。相同的过程气体可用作缓冲物来防止电动机隔间17中的湿气体泄漏和回到压缩机37。缓冲可完全在密封壳1内执行且不需要过滤。
可变喷嘴导叶29可用于控制流出温度T2，且匹配由压缩机37设置的速度变化。
图2示出了根据本公开内容的膨胀机和电机-压缩机单元的另一个实施例。相同的附图标记表示已经参照图1所述的相同或等同的部件。根据图2的实施例，中心轴5由仅三个而非四个轴承支承，且没有接头6。两个径向轴承7和13设置在轴的端部附近，同时组合式径向和轴向轴承布置12设置在中心位置中，例如，在分隔壁25处。可省去(dispensed with)分隔壁23。
在图1和2的实施例中，膨胀机和电机-压缩机1构造成冷却气体用于露点控制，或用于从其去除某些较重的组分。然而，在其它普通实施例中，不同气体处理可在涡轮-膨胀机27与压缩机37之间执行。图3示出了此类更普通的构造，其中功能框51代表普通气体处理过程。此外，在图3中，气体的流动方向可相反：气体首先流过压缩机37，且然后流过涡轮-膨胀机27。然而，如图1和2中所示的相反的流动方向还可用于图3中的布置。
尽管图1至3主要关于开路，其中相同气体通过两个涡轮机27、37处理，但并未排除通过如图4中示意性所示的两个涡轮机27和37处理两种不同气流的可能性，例如，可具有不同成分的两种气体A和B。
在又一些实施例中，涡轮-膨胀机27和压缩机37可布置在闭合循环中，例如，制冷循环中，如，天然气液化系统。图5示意性地示出了一个布置，其中压缩机37的输送侧流体地联接到涡轮-膨胀机27的入口侧上，且涡轮-膨胀机的排出侧流体地联接到压缩机的抽吸侧上。换热布置53和55设置在压缩机的输送侧与涡轮-膨胀机入口之间，以及在涡轮-膨胀机排出口与压缩机抽吸侧之间。第一换热布置53从压缩的气体去除热，压缩的气体然后通过涡轮-膨胀机27中的膨胀进一步冷却。冷气体然后与换热器布置55成换热关系流动，例如，从管线57中流动的天然气除去热，以促进其液化。图4的示意图应理解为使用大量机器部件的可能更复杂的布置的概念性表示，该布置用于天然气液化或制冷剂需要在闭合或半闭合循环中处理的其它过程。
如果需要，则不同数量的涡轮-膨胀机可布置成在壳3中旋转。例如，将氮用作制冷剂的一些天然气液化循环可使用两个膨胀机。此后者可构造为如本发明所述的集成式膨胀机和电机-压缩机单元的部分。图6示出了在相同的壳3中的两个涡轮-膨胀机27A、27B的可能布置。在图6的实施例中，两个涡轮-膨胀机27A、27B悬臂地(cantileverly)安装在轴5的相对端处。然而，这不是强制性的。在其它实施例中，两个涡轮-膨胀机27A、27B可布置在轴的同一侧上，或一个在轴5的端部上，且另一个在中间位置。
虽然本发明所描述的主题的公开实施例已在图式中示出且在上文结合若干示范性实施例精确且详细地进行充分描述，但对于所属领域的技术人员来说将显而易见的是，在未实质脱离本发明所阐述的新颖教示、原理和概念以及所附权利要求书中叙述的主题的优点的情况下可能有许多修改、改变和省略。例如，尽管在所示实施例中电动机35布置在涡轮-膨胀机27(或27A)与压缩机37之间的中心位置，但在其它实施例中，压缩机37可布置在涡轮-膨胀机27(或27A)与电机35中间。
因此，所公开的创新的适当范围应仅由所附权利要求书的最广义解释确定，以便涵盖所有此类修改、改变及省略。另外，任何过程或方法步骤的次序或序列可根据替代实施例而变化或重新排序。

Claims (18)

1.一种膨胀机和电机-压缩机单元(1)，包括：
壳(3)；
布置在所述壳中的电动机(35)；
通过中心轴(5)驱动地联接到所述电动机上且布置在所述壳(3)中的多级压缩机(37)；
其中涡轮-膨胀机(27)布置成在所述壳中旋转，且通过所述中心轴(5)驱动地联接到所述电动机(35)和所述压缩机(37)上，其中所述中心轴(5)由至少三个径向轴承(7,9,11,13)支承。
2.根据权利要求1所述的膨胀机和电机-压缩机单元(1)，其中所述涡轮-膨胀机(27)和所述压缩机(37)流体地联接，使得膨胀穿过所述涡轮-膨胀机(27)的气体输送至所述压缩机(37)且由此被压缩。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的膨胀机和电机-压缩机单元(1)，其中液体去除布置(43)定位在所述涡轮-膨胀机(27)与所述压缩机(37)之间，并且其中所述液体去除布置(43)流体地联接到所述涡轮-膨胀机(27)的输送侧和所述压缩机(37)的抽吸侧上，使得来自所述涡轮-膨胀机(27)的膨胀气体流过所述液体去除布置(43)，且随后输送至所述压缩机(37)的抽吸侧。
4.根据权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的膨胀机和电机-压缩机单元(1)，其中所述涡轮-膨胀机(27)以悬伸构造定位在所述中心轴(5)上。
5.根据前述权利要求中的一项或多项所述的膨胀机和电机-压缩机单元(1)，其中所述电动机(35)布置在所述涡轮-膨胀机(27)与所述压缩机(37)之间。
6.根据前述权利要求中的一项或多项所述的膨胀机和电机-压缩机单元(1)，其中所述涡轮-膨胀机(27)布置在第一壳隔间(15)中，并且所述电动机(35)布置在第二壳隔间(17)中；
其中分隔壁(21)布置在所述第一壳隔间(15)与所述第二壳隔间(17)之间；并且
其中所述第二壳隔间(17)通过由所述压缩机(37)供应的压缩的缓冲气体保护而免受来自所述第一壳隔间(15)的污染气体。
7.根据前述权利要求中的一项或多项所述的膨胀机和电机-压缩机单元(1)，其中气体路径(45)提供、构造和布置成将低温过程气体从所述压缩机(37)输送至所述电动机(35)。
8.根据权利要求7所述的膨胀机和电机-压缩机单元(1)，其中从所述电动机(35)到所述压缩机(37)的气体返回路径设置在所述电动机(35)与所述压缩机(37)之间，所述气体返回路径构造且布置成使过程气体从所述电动机(35)返回到所述压缩机(37)。
9.根据前述权利要求中的一项或多项所述的膨胀机和电机-压缩机单元(1)，其中具有对所述中心轴(5)的径向支承能力的所述至少三个轴承(7,9,11,13)中的至少一个也具有轴向支承能力。
10.根据权利要求9所述的膨胀机和电机-压缩机单元(1)，其中提供了至少第一气体路径(47；49)，以用于将由所述压缩机(37)处理的低温过程气体从所述压缩机(37)供应至至少一个轴承，所述至少一个轴承是主动磁性轴承。
11.根据权利要求10所述的膨胀机和电机-压缩机单元(1)，其中：
所述压缩机(37)是多级压缩机；所述第一气体路径(47)流体地联接到布置在所述电动机(35)与所述压缩机(37)之间的至少一个磁性轴承(9；11)上；
被提供的第二气体路径(49)，所述第二气体路径(49)流体地联接到布置在所述电动机(35)与所述涡轮-膨胀机(27)之间的至少一个磁性轴承(13)上；
所述第二气体路径(49)构造和布置成在所述电动机(35)与所述涡轮-膨胀机(27)之间输送冷却和缓冲气体；
所述第一气体路径(47)与第一压缩机级(37.1)流体连通，并且所述第二气体路径(49)与所述第一压缩机级(37.1)下游的第二压缩机级(37.3)流体连通，使得所述第二气体路径(49)中的过程气体具有高于所述第一气体路径(47)中的过程气体的压力。
12.根据前述权利要求中的一项或多项所述的膨胀机和电机-压缩机单元(1)，其中所述涡轮-膨胀机(27)包括可变入口导叶(29)。
13.根据前述权利要求中的一项或多项所述的膨胀机和电机-压缩机单元(1)，还包括布置成在所述壳(3)中旋转且通过所述中心轴(5)驱动地联接到所述电动机(35)和所述压缩机(37)上的第二涡轮-膨胀机(27B)。
14.根据前述权利要求中的一项或多项所述的膨胀机和电机-压缩机单元(1)，其中所述多级压缩机支承在所述至少三个径向轴承中的两个之间。
15.一种处理气体的方法，包括以下步骤：
-在安装在中心轴上的涡轮-膨胀机中膨胀气流，且随其产生机械动力；所述涡轮-膨胀机和所述中心轴安装成在壳中旋转；
-通过布置在所述壳中且经由所述中心轴驱动地联接到收纳在所述壳中的所述涡轮-膨胀机和电动机上的多级压缩机来压缩气流，使得所述压缩机由所述涡轮-膨胀机和所述电动机驱动；其中所述中心轴由至少三个径向轴承支承。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括将所述膨胀气流从所述涡轮-膨胀机输送至所述压缩机并用所述压缩机压缩所述膨胀的气流的步骤。
17.根据权利要求15所述的方法，还包括在将所述膨胀的气流输送至所述压缩机之前从所述膨胀的气流去除液相的步骤。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述气体包含烃类混合物，并且其中从所述膨胀气体去除液相的所述步骤包括去除具有较重分子量的液化烃的步骤，所述液化烃的冷凝由从所述第一压力到所述第二压力的所述膨胀生成的温度下降引起。
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