CN112983788A - 腐蚀性气体增压系统 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种腐蚀性气体增压系统，属于气体增压技术领域。来自气体源接口的包含腐蚀性的气体被第一冷却装置冷却、脱水装置脱水，最后被第一增压装置增压最终提高气体的压力。第一冷却装置将来自气体源接口的气体冷却至第一阈值温度，第一阈值温度的气体进入脱水装置，脱水装置对气体脱水，使气体内的水含量减少，降低气体的露点。第一增压装置对气体加压至第一阈值压力，由于第一阈值温度低于当气体的压力为第一阈值压力时的露点，气体不会在第一增压装置内析出水。气体在进入第一增压装置被加压的过程中均不会析出水，避免了腐蚀性气体析出水腐蚀增压装置的情况出现，减小增压装置的制造成本并扩大了可选择的增压装置的机型范围。
Description
技术领域
本公开涉及气体增压技术领域，特别涉及一种腐蚀性气体增压系统。
背景技术
增压装置是一种常见的用于压缩气体以使气体的压力增加的装置。气体在被压缩及压力增加的过程中，气体中所包含的水汽会被析出，成为液态水而附着在增压装置内部。如果气体中包含有一些腐蚀性气体，例如二氧化硫、氯气等，那么被气体析出的液态水同样会带有腐蚀性，这些腐蚀性的液态水会严重腐蚀增压装置的内部零件及结构，导致增压装置寿命下降甚至损坏。
在相关技术中，为了解决上述问题，都是调整增压装置的机型或材料，以提高增压装置的耐腐蚀性能。但在这种方式中，增压装置的制造成本会很高且符合要求的增压装置的机型也较少。
发明内容
本公开实施例提供了一种腐蚀性气体增压系统，可减少增压装置的制造成本并扩大可选择的增压装置的机型范围。所述技术方案如下：
本公开实施例提供了一种腐蚀性气体增压系统，所述腐蚀性气体增压系统包括气体源接口、第一冷却装置、脱水装置与第一增压装置，
所述第一冷却装置的进气口与所述气体源接口连通，所述第一冷却装置的出气口与所述脱水装置的进气口连通，所述脱水装置的出气口与所述第一增压装置的进气口连通，
所述第一增压装置用于将来自所述脱水装置的气体的压力增压至第一阈值压力，所述第一冷却装置用于将来自气体源接口的气体冷却至第一阈值温度，所述第一阈值温度低于当所述气体的压力为所述第一阈值压力时的露点。
可选地，所述腐蚀性气体增压系统还包括第二增压装置，所述第二增压装置的进气口与所述第一冷却装置的出气口连通，所述第二增压装置的出气口与所述脱水装置的进气口连通，
所述第二增压装置用于将所述气体增压至第二阈值压力，所述第二阈值压力小于所述第一阈值压力，所述第一阈值温度低于当所述气体的压力为所述第二阈值压力时的露点。
可选地，所述腐蚀性气体增压系统还包括第二冷却装置，所述第二冷却装置的进气口与所述第二增压装置的出气口连通，所述第二冷却装置的出气口与所述脱水装置的进气口连通，
所述第二冷却装置用于将所述气体冷却至第二阈值温度，所述第二阈值温度低于当所述气体的压力为所述第一阈值压力时的露点。
可选地，所述第二冷却装置包括换热管道，所述换热管道设置在所述第一冷却装置内且用于与所述第一冷却装置换热，所述第二增压装置的出气口与所述换热管道的进气口连通，所述换热管道的出气口与所述脱水装置的进气口连通。
可选地，所述腐蚀性气体增压系统还包括气体缓冲罐，所述气体缓冲罐的进气口与所述气体源接口连通，所述气体缓冲罐的出气口与所述第一冷却装置连通。
可选地，所述气体缓冲罐与所述第一冷却装置连通，所述气体缓冲罐还用于接收所述第一冷却装置从所述气体中析出的分离水。
可选地，所述气体缓冲罐还与所述脱水装置连通，所述气体缓冲罐还用于接收所述脱水装置从所述气体中析出的分离水。
可选地，所述气体缓冲罐的高度低于所述第一冷却装置的高度、所述脱水装置的高度、所述第一增压装置的高度。
可选地，所述腐蚀性气体增压系统还包括腐蚀性气体管网连接管，所述腐蚀性气体管网连接管与所述第一增压装置的出气口连通。
可选地，所述腐蚀性气体管网连接管与所述第一增压装置之间设置有止回阀，所述止回阀的进气口与所述第一增压装置的出气口连通，所述止回阀的出气口与所述腐蚀性气体管网连接管连通。
本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：第一冷却装置的进气口与气体源接口连通，第一冷却装置的出气口与脱水装置的进气口连通，脱水装置的出气口与第一增压装置的进气口连通。来自气体源接口的包含腐蚀性的气体可以被第一冷却装置冷却、再被脱水装置进行脱水，最后被第一增压装置继续增压最终提高气体的压力。在此过程中，第一冷却装置将来自气体源接口的气体冷却至第一阈值温度，使得气体的温度低于自身的露点，以析出一部分水分，从而便于后续脱水装置对气体进行脱水。第一阈值温度的气体进入脱水装置，脱水装置对气体脱水，使得气体内的水含量减少，以降低气体的露点。此时气体的温度为第一阈值温度，且气体的露点不高于第一阈值温度。在脱水装置输出的气体刚进入第一增压装置时，气体的压力和含水量均未发生变化，气体的露点保持不变，不会在第一增压装置中析出腐蚀性的液体。随着第一增压装置对气体的加压，气体的露点会逐渐升高，直至气体的压力被增压至第一阈值压力(需要将气体加压至的目的压力)。由于第一阈值温度低于当气体的压力为第一阈值压力时的露点，所以即使是气体被加压至第一阈值压力，气体依然不会在第一增压装置内析出水。也就是说，气体在进入第一增压装置直至被加压至第一阈值压力的过程中均不会析出水，避免了腐蚀性气体析出水腐蚀增压装置的情况出现，减小增压装置的制造成本并扩大了可选择的增压装置的机型范围。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，
图1是本公开实施例提供的腐蚀性气体增压系统的结构示意图；
图2是本公开实施例提供的另一种腐蚀性气体增压系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步的详细描述。
图1是本公开实施例提供的腐蚀性气体增压系统的结构示意图，参考图1可知，该腐蚀性气体增压系统可包括气体源接口1、第一冷却装置2、脱水装置3与第一增压装置4。
第一冷却装置2的进气口与气体源接口1连通，第一冷却装置2的出气口与脱水装置3的进气口连通，脱水装置3的出气口与第一增压装置4的进气口连通。
第一增压装置4用于将来自脱水装置3的气体的压力增压至第一阈值压力，第一冷却装置2用于将来自气体源接口1的气体冷却至第一阈值温度，第一阈值温度低于当气体的压力为第一阈值压力时的露点。
第一冷却装置2的进气口与气体源接口连通，第一冷却装置2的出气口与脱水装置3的进气口连通，脱水装置3的出气口与第一增压装置4的进气口连通。来自气体源接口的包含腐蚀性的气体可以被第一冷却装置2冷却、再被脱水装置3进行脱水，最后被第一增压装置4继续增压最终提高气体的压力。在此过程中，第一冷却装置2将来自气体源接口的气体冷却至第一阈值温度，使得气体的温度低于自身的露点，以析出一部分水分，从而便于后续脱水装置3对气体进行脱水。第一阈值温度的气体进入脱水装置3，脱水装置3对气体脱水，使得气体内的水含量减少，以降低气体的露点。此时气体的温度为第一阈值温度，且气体的露点不高于第一阈值温度。在脱水装置3输出的气体刚进入第一增压装置4时，气体的压力和含水量均未发生变化，气体的露点保持不变，不会在第一增压装置4中析出腐蚀性的液体。随着第一增压装置4对气体的加压，气体的露点会逐渐升高，直至气体的压力被增压至第一阈值压力(需要将气体加压至的目的压力)。由于第一阈值温度低于当气体的压力为第一阈值压力时的露点，所以即使是气体被加压至第一阈值压力，气体依然不会在第一增压装置4内析出水。也就是说，气体在进入第一增压装置4直至被加压至第一阈值压力的过程中均不会析出水，避免了腐蚀性气体析出水腐蚀增压装置的情况出现，减小增压装置的制造成本并扩大了可选择的增压装置的机型范围。
且气体的增压过程中，由于第一增压装置4在工作时会发热，在第一增压装置4中的气体的温度也会升高，气体温度的升高使得气体的温度会更高于气体的露点，因此第一增压装置4中也不会出现析出水的情况。
需要说明的是，从气体源接口1流出的气体被第一冷却装置2降温到第一阈值温度后，气体如果析出了水，那么进入第一增压装置4的气体的露点即为第一阈值温度，如果气体没有析出水，那么进入第一增压装置4的气体的露点则小于第一阈值温度。
需要说明的是，第一冷却装置2与脱水装置3在将气体中的水分析出时是会受到分离水的腐蚀性的影响的，只是由于第一冷却装置2与脱水装置3的结构相对增压装置的结构更为简单，成本较低，因此本公开中整体的成本，相对传统方式中调节增压装置的机型的方式的成本仍较低。
可选地，脱水装置3可为一些包含有吸收水的吸附剂的脱水装置3。这种脱水装置3对气体的脱水程度较高。
如图1所示，腐蚀性气体增压系统还可包括第二增压装置5，第二增压装置5的进气口与第一冷却装置2的出气口连通，第二增压装置5的出气口与脱水装置3的进气口连通。第二增压装置5用于将气体增压至第二阈值压力，第二阈值压力小于第一阈值压力，第一阈值温度低于当气体的压力为第二阈值压力时的露点。
第二增压装置5设置在第一冷却装置2与脱水装置3之间，第二增压装置5可以在第一增压装置4之前对气体进行初步增压，被第二增压装置5增压后的气体的露点会升高，气体会处于较为容易析出水的状态，后续脱水装置3对被第二增压装置5增压后的气体进行脱水时，脱水的效果也会好一点，保证后续第二增压装置5增压时不会出水。
且第二增压装置5在增压时，由于第二阈值压力小于第一阈值压力，第一阈值温度低于当气体的压力为第二阈值压力时的露点，第二增压装置5在对气体进行增压时气体也不会析出水，可以保证第二增压装置5的稳定增压。
在本公开所提供的其他实现方式中，也可将第二增压装置5设置在其他位置，例如第一增压装置4的出气口之后等，本公开对此不做限制。
如图1所示，腐蚀性气体增压系统还包括第二冷却装置6，第二冷却装置6的进气口与第二增压装置5的出气口连通，第二冷却装置6的出气口与脱水装置3的进气口连通。
第二冷却装置6用于将气体冷却至第二阈值温度，第二阈值温度低于当气体的压力为第一阈值压力时的露点。
第二冷却装置6可以对从第二增压装置5流出的气体降温至第二阈值温度，第二冷却装置6对从第二增压装置5流出的气体进行降温后，可以保证第二阈值温度低于当气体的压力为第一阈值压力时的露点，控制了气体的露点之后再将气体送入脱水装置3脱水最后通过第一增压装置4增压，可以进一步保证气体进入第一增压装置4后不会出现析出水的情况。并且这种方式可以得到进入第一增压装置4的气体的露点的大致范围，也可以根据气体的露点调节第二阈值压力。
需要说明的是，第二冷却装置6的设置，主要是由于气体在被第二增压装置5增压的过程中，第二增压装置5工作会发热升温，第二增压装置5中的气体也随之升温，从第二增压装置5流出的气体的温度会高于第一阈值温度，所以第二冷却装置6对增压后的气体再进行一次降温，保证气体的温度处于合理范围内。
如图1所示，第二冷却装置6可包括换热管道，换热管道设置在第一冷却装置2内且用于与第一冷却装置2换热，第二增压装置5的出气口与换热管道的进气口连通，换热管道的出气口与脱水装置3的进气口连通。
从第二增压装置5流出的气体可以直接流进换热管道并通过第一冷却装置2进行降温，采用这种方式能够以较为节能的方式实现气体的冷却。
需要说明的是，第一冷却装置2可为冷干机或者水冷机或者其他结构，本公开对此不做限制。
在本公开所提供的其他实现方式中，第二冷却装置6也可为冷干机或者水冷机或者其他结构，本公开对此不做限制。
如图1所示，腐蚀性气体增压系统还可包括气体缓冲罐8，气体缓冲罐8的进气口与气体源接口1连通，气体缓冲罐8的出气口与第一冷却装置2连通。
气体缓冲罐8可以在第一冷却装置2前对气体进行储存，并对气体进行轻微的压缩，后续第一冷却装置2冷却气体析出水的效果也更好，使得进入后续的气体的析出水的效果较好。
可选地，气体缓冲罐8还可与第一冷却装置2连通，气体缓冲罐8还用于接收第一冷却装置2从气体中析出的分离水。
气体缓冲罐8可以接收第一冷却装置2从气体中析出的分离水，便于回收，并且接受后可以对分离水进行再次分离，使得分离水可以重新投入循环与使用。
如图1所示，气体缓冲罐8还与脱水装置3连通，气体缓冲罐8还用于接收脱水装置3从气体中析出的分离水。
气体缓冲罐8可以接收脱水装置3从气体中析出的分离水，便于回收，并且接受后可以对分离水进行再次分离，使得分离水可以重新投入循环与使用。
气体缓冲罐8与脱水装置3之间可设置有减压阀9，减压阀9的进气口与脱水装置3连通，减压阀9的出气口与气体缓冲罐8或气体缓冲罐8的入口管线连通。
这种设置可以避免气体缓冲罐8内的气体回流至脱水装置3中，保证脱水装置3的稳定工作。
气体缓冲罐8的高度低于第一冷却装置2的高度、脱水装置3的高度、第一增压装置4的高度。
气体缓冲罐8的高度可低于第一冷却装置2的高度、脱水装置3的高度、第一增压装置4的高度可以便于气体缓冲罐8接收来自第一冷却装置2与脱水装置3中的分离水，避免气体缓冲罐8中的水位发生较大变化影响第一冷却装置2与脱水装置3。
如图1所示，气体缓冲罐8上可连有截止阀10，截止阀10的两端分别连通气体缓冲罐8与污水处理池。便于处理气体缓冲罐8内的污水。
如图1所示，腐蚀性气体增压系统还可包括腐蚀性气体管网连接管11，腐蚀性气体管网连接管11与第一增压装置4的出气口连通。
腐蚀性气体管网连接管11可以接收被第一增压装置4增压后的气体，并将该气体重新投入使用。
腐蚀性气体管网连接管11与第一增压装置4之间也可以设置止回阀7，止回阀7避免腐蚀性气体管网连接管11内的气体进入第一增压装置4。图2是本公开实施例提供的另一种腐蚀性气体增压系统的结构示意图，参考图1与图2，第二冷却装置6也可设置为单独的冷干机或者水冷机，本公开对此不做限制。
在本公开中，露点是指在压力下气体中开始析出水的温度。露点会随压力及气体内含水量的升高而升高。
需要说明的是，第一阈值压力及第二阈值压力的确定过程可如下：
确定流出第一冷却装置2的气体的第一阈值温度，第一增压装置4在气体的露点等于第一阈值温度时，对气体进行模拟持续增压，将气体析出水的压力记录为第一上限压力，第一阈值压力小于第一上限压力即可。
第二增压装置5的第二阈值压力的确定也可采用类似的方式，确定流出脱水装置3的气体的第二阈值温度，在气体的露点等于第二阈值温度时对气体进行模拟持续增压，获得第二上限压力，第二阈值压力小于第二上限压力即可。
以上过程可通过软件进行模拟，软件可为Aspen HYSYS。
需要说明的是，尤其对于压力在0.6MPa以下的腐蚀性气体，这一部分气体由于本身露点非常低，所以即使在对压力在0.6MPa以下的腐蚀性气体进行充分的脱水后，腐蚀性气体中仍会包含较多的水分，导致这种气体在增压过程中析出水而腐蚀增压装置。本公开中的装置也可以对这种低压气体进行良好增压。
在本公开所提供的实现方式中，若气体源接口1所包含的气体的压力可为0.1MPa～0.6MPa。此时第一冷却装置2的第一阈值温度可为5～8℃，第二增压装置5的第二阈值压力可为0.4MPa～0.8MPa，第二冷却装置6的第二阈值温度可为40℃或40℃以下，第一增压装置4的第一阈值压力可为1MPa～7MPa。
此时腐蚀性气体的脱水程度较好，气体在增压过程也不会出现析出水的情况。
以上仅为本公开提供的相对较佳的实现方式，实际上本公开在超出以上数据的范围内，也可以做到对气体增压而不出水。
例如：可将从气体源接口1流出的压力为0.15MPa的气体增压至压力为9Mpa。气体的压力值均为绝对压力值。
此时低压腐蚀性气体压力可为0.15MPa，流量5Nm3/h，温度30℃。气体进入气体缓冲罐8分离，经第一冷却装置2冷却至2℃，然后经第一增压装置4增压至0.6MPa，可确保常温(20℃)下第一增压装置4增压过程中水不析出。第一增压装置4增压后的气体经第二冷却装置6冷却至40℃进入脱水装置3，气体在脱水装置3中进行深度脱水至水露点-8℃，再通过第二增压装置5增压达到目标压力9Mpa，可确保第二增压装置5的增压过程中水不析出。
第一冷却装置2分离的水根据液位情况，液位达到排液高度依靠重力作用自流排入气体缓冲罐8。经增压达到9MPa的腐蚀性气体就近进入站场原料气管道，最终送至天然气净化厂进行处理。深度脱水的水或气水混合物经减压阀9自动排入气体缓冲罐8入口。
在本公开提供的另一种实现方式中，可将气体的压力从0.2MPa增压到9Mpa。
气体压力为0.2MPa，流量5Nm3/h，温度30℃，进入气体缓冲罐8分离，经第一冷却装置2初级冷却至3℃分离，然后经第二增压装置5增压至0.7MPa，可确保常温(20℃)下第二增压装置5的增压过程中水不析出。气体在第二增压装置5增压后经第二冷却装置6冷却至40℃进入脱水装置3。在脱水装置3中进行深度脱水至水露点-5℃，再通过第一增压装置4增压达到目标压力9Mpa，可确保常温下后增压过程中水不析出。
在本公开提供的又一种实现方式中，可将气体的压力从0.3MPa增压到9Mpa。
气体的压力为3MPa，流量5Nm3/h，温度30℃，进入气体缓冲罐8分离，经第一冷却装置2初级冷却至8℃分离，然后经第二增压装置5增压至0.7MPa，可确保常温(20℃)下第二增压装置5的增压过程中水不析出。气体在第二增压装置5增压后经第二冷却装置6冷却至40℃进入脱水装置3，在脱水装置3中进行深度脱水至水露点-5℃，再通过第一增压装置4增压达到目标压力9Mpa。可确保常温下后增压过程中水不析出。
以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种腐蚀性气体增压系统，其特征在于，所述腐蚀性气体增压系统包括气体源接口(1)、第一冷却装置(2)、脱水装置(3)与第一增压装置(4)；
所述第一冷却装置(2)的进气口与所述气体源接口(1)连通，所述第一冷却装置(2)的出气口与所述脱水装置(3)的进气口连通，所述脱水装置(3)的出气口与所述第一增压装置(4)的进气口连通；
所述第一增压装置(4)用于将来自所述脱水装置(3)的气体的压力增压至第一阈值压力，所述第一冷却装置(2)用于将来自气体源接口(1)的气体冷却至第一阈值温度，所述第一阈值温度低于当所述气体的压力为所述第一阈值压力时的露点。
2.根据权利要求1所述的腐蚀性气体增压系统，其特征在于，所述腐蚀性气体增压系统还包括第二增压装置(5)，所述第二增压装置(5)的进气口与所述第一冷却装置(2)的出气口连通，所述第二增压装置(5)的出气口与所述脱水装置(3)的进气口连通，
所述第二增压装置(5)用于将所述气体增压至第二阈值压力，所述第二阈值压力小于所述第一阈值压力，所述第一阈值温度低于当所述气体的压力为所述第二阈值压力时的露点。
3.根据权利要求2所述的腐蚀性气体增压系统，其特征在于，所述腐蚀性气体增压系统还包括第二冷却装置(6)，所述第二冷却装置(6)的进气口与所述第二增压装置(5)的出气口连通，所述第二冷却装置(6)的出气口与所述脱水装置(3)的进气口连通，
所述第二冷却装置(6)用于将所述气体冷却至第二阈值温度，所述第二阈值温度低于当所述气体的压力为所述第一阈值压力时的露点。
4.根据权利要求3所述的腐蚀性气体增压系统，其特征在于，所述第二冷却装置(6)包括换热管道，所述换热管道设置在所述第一冷却装置(2)内且用于与所述第一冷却装置(2)换热，所述第二增压装置(5)的出气口与所述换热管道的进气口连通，所述换热管道的出气口与所述脱水装置(3)的进气口连通。
5.根据权利要求1～4任一项所述的腐蚀性气体增压系统，其特征在于，所述腐蚀性气体增压系统还包括气体缓冲罐(8)，所述气体缓冲罐(8)的进气口与所述气体源接口(1)连通，所述气体缓冲罐(8)的出气口与所述第一冷却装置(2)连通。
6.根据权利要求5所述的腐蚀性气体增压系统，其特征在于，所述气体缓冲罐(8)与所述第一冷却装置(2)连通，所述气体缓冲罐(8)还用于接收所述第一冷却装置(2)从所述气体中析出的分离水。
7.根据权利要求5所述的腐蚀性气体增压系统，其特征在于，所述气体缓冲罐(8)还与所述脱水装置(3)连通，所述气体缓冲罐(8)还用于接收所述脱水装置(3)从所述气体中析出的分离水。
8.根据权利要求5所述的腐蚀性气体增压系统，其特征在于，所述气体缓冲罐(8)的高度低于所述第一冷却装置(2)的高度、所述脱水装置(3)的高度、所述第一增压装置(4)的高度。
9.根据权利要求1～4任一项所述的腐蚀性气体增压系统，其特征在于，所述腐蚀性气体增压系统还包括腐蚀性气体管网连接管(11)，所述腐蚀性气体管网连接管(11)与所述第一增压装置(4)的出气口连通。
10.根据权利要求9所述的腐蚀性气体增压系统，其特征在于，所述腐蚀性气体管网连接管(11)与所述第一增压装置(4)之间设置有止回阀(7)，所述止回阀(7)的进气口与所述第一增压装置(4)的出气口连通，所述止回阀(7)的出气口与所述腐蚀性气体管网连接管(11)连通。
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