CN208804001U - 一种用于解吸气压缩的单螺杆压缩机系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于解吸气压缩的单螺杆压缩机系统，该系统与变压吸附气体分离装置的解吸气出口连接，所述系统包括依次连接的单螺杆压缩机、换热器和气液分离器，所述单螺杆压缩机内设有喷水单元，所述喷水单元与气液分离器的底部通过管道连通。与现有技术相比，本实用新型采用单螺杆压缩机进行压缩，同时保证了排气量和气体洁净度。另外，本实用新型的单螺杆压缩机中设置喷水单元，用于润滑单螺杆压缩机的螺杆和星轮，不仅可以有效移除螺杆和星轮之间的热量，还能起到润滑和密封的作用。

Description

一种用于解吸气压缩的单螺杆压缩机系统

技术领域

本实用新型涉及压缩技术领域，具体涉及一种用于解吸气压缩的单螺杆压缩机系统。

背景技术

氢气是炼化行业的重要原料也是燃料电池的重要组成部分，市场需求越来越多，采用石油炼化行业富产的焦炉煤气来提取氢气的变压吸附工艺通常由如下流程组成：压缩工序、预处理工序、变压吸附PSA工序和净化工序组成，如图1所示。变压吸附(PSA)气体分离装置中的吸附主要为物理吸附，物理吸附是指依靠吸附剂与吸附质分子间的分子力(包括范德华力和电磁力)进行的吸附。其特点是:吸附过程中没有化学反应，吸附过程进行的极快,参与吸附的各相物质间的动态平衡在瞬间即可完成,并且这种吸附是完全可逆的。变压吸附工艺会产生图中0.02Mpa压力的解吸气，它的主要成分是氢气，以往的处理方法是排到火炬气管道烧掉，这样会造成很大浪费，因此越来越多的工艺会将该部分解吸气压缩后回收再利用。目前采用回收解吸气的压缩机方案目前有隔膜式和活塞式，隔膜式虽然可以满足气体洁净度要求但由于结构原因，排气量不能满足工业装置需求，活塞式的局限在于密封结构不能保证气体的洁净度，排气温度较高，气量调节能力不足。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种气体洁净、排气量大的用于解吸气压缩的单螺杆压缩机系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：一种用于解吸气压缩的单螺杆压缩机系统，该系统与变压吸附气体分离装置的解吸气出口连接，所述系统包括依次连接的单螺杆压缩机和气液分离器，所述单螺杆压缩机内设有喷水单元，所述喷水单元与气液分离器的底部通过管道连通。本实用新型不同于现有的解吸气压缩工艺，采用单螺杆压缩机进行压缩，同时保证了排气量和气体洁净度。另外，本实用新型的单螺杆压缩机中设置喷水单元，用于润滑单螺杆压缩机的螺杆和星轮，不仅可以有效移除螺杆和星轮之间的热量，还能起到润滑和密封的作用。

所述的单螺杆压缩机进气口与变压吸附气体分离装置的解吸气出口的连接管路中设有过滤器。

所述的喷水单元包括依次连接的水过滤器、流量控制阀和喷嘴，所述喷嘴正对所述单螺杆压缩机的星轮及螺杆啮合处。

所述的喷水单元与气液分离器的连接管路中设有滤网，设置滤网，是为了避免固体颗粒进入螺杆和星轮之间，从而磨损螺杆。

所述单螺杆压缩机的螺杆通过变频单机控制旋转，所述系统包括一个变频控制器，所述变频控制器与变频电机连接。根据排气量大小进行变频调节，调节方便，可以满足变压吸附工艺气量变化大的需求。

所述单螺杆压缩机采用干气密封。由于氢气的密度是所有气体中最小的，所以采用普通的机械密封很难起到完全密封，容易造成氢气泄漏，有爆炸的危险，所以本实用新型的单螺杆压缩机采用干气密封，提高密封可靠性。采用的干气密封，为市售普通的干气密封件。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果体现在以下几方面：

1、单螺杆解吸气压缩机属于回转式容积压缩机，采用喷水润滑、冷却、密封，介质在压缩过程中采用干气密封系统，没有润滑油参与，气体泄漏小、洁净度高；

2、单螺杆解吸气压缩机采用喷水冷却，压缩过程热交换充分，排气温度低；

3、单螺杆解吸气压缩机采用变频电机和变频控制器，排气量调节方便，可以满足变压吸附工艺气量变化大的需求；

4、单螺杆解吸气压缩机易损件少，运行可靠性高。

附图说明

图1为现有的变压吸附工艺流程图；

图2为本实用新型单螺杆压缩机系统的连接示意图；

图3为本发明干气密封的结构示意图。

其中，1为变频控制器，2为变频电机，3为联轴器，4为单螺杆压缩机，5为气液分离器，6为过滤器，7为换热器，8为滤网，9为旋转环，10为静环，11为弹簧，12为密封圈，13为弹簧座，14为轴套，15为壳体。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

一种用于解吸气压缩的单螺杆压缩机系统，该系统与变压吸附气体分离装置的解吸气出口连接，其连接如图2所示，包括依次连接的单螺杆压缩机4、换热器和气液分离器5，单螺杆压缩机4内设有喷水单元，喷水单元与气液分离器5的底部通过管道连通。

单螺杆压缩机4进气口与变压吸附气体分离装置的解吸气出口的连接管路中设有过滤器6。喷水单元与气液分离器5的连接管路中设有滤网8和过滤器7，单螺杆压缩机4的螺杆通过变频单机控制旋转，系统包括一个变频控制器1，变频控制器1与变频电机2连接。根据排气量大小进行变频调节，调节方便，可以满足变压吸附工艺气量变化大的需求。

单螺杆压缩机4采用干气密封，如图3所示，四个干气密封分别用于螺杆主轴驱动端、非驱动端、上下星轮轴，由旋转环9、静环10、弹簧11、密封圈12、弹簧座13、轴套14和壳体15等零件组成。旋转环9密封面经过研磨、抛光处理，并在其上面加工出有特殊作用的流体动压槽。

干气密封旋转环9旋转时，密封气体被吸入动压槽内，由外径朝向中心，径向分量朝着密封堰流动。由于密封堰的节流作用，进入密封面的气体被压缩，气体压力升高。在该压力作用下，密封面被推开，流动的气体在两个密封面间形成一层很薄的气膜，此气膜厚度一般在3μm左右。气体动力学研究表明，当干气密封两端面间的间隙在2～3μm时，通过间隙的气体流动层最为稳定。这也就是为什么干气密封气膜厚度设计值选定在2～3μm的主要原因。当气体静压力、弹簧11力形成的闭合力与气膜反力相等时，该气膜厚度十分稳定。

干气密封是采用机械密封和气体密封的结合，是一种非接触端部密封，它是在机械密封的动环或静环10(一般在动环上)封面上开有密封槽，当动静环10高速旋转时，在两端面间形成一层气膜，在气体泵送效应产生的推力作用下把动静环10推开，使两密封端面不接触，但在压缩机刚开机阶段，由于转速较低，动静密封面形成的动压力也较低，动静环10是接触摩擦的，所以采用干气密封的压缩机，低速运行时间不宜过长。

本装置干气密封特点：密封型式为双向串联干气密封；旋转环9材料为碳化硅；静环10为涂DLC工业金刚石碳化硅；辅助密封元件采用填充PTFE，弹簧11 (ALLOYC40)加载。采用T形槽密封端面，可以避免压缩机正反转造成密封损坏或减少使用寿命。干气密封的密封气采用差压控制，利用启动薄膜式调节阀使平衡管气与密封气保持一定压差，隔离气和级间密封气分别利用自力式调节阀保持压力恒定。

压缩机开车和停车时，压缩机出入口压力相等，此时增压泵启动，保证密封气压力比平衡管气压力高0.3～0.4MPa，气源压力为0.35～0.4MPa，密封气密封室压力比排气压力高0.03MPa以上。

Claims (6)

1.一种用于解吸气压缩的单螺杆压缩机系统，该系统与变压吸附气体分离装置的解吸气出口连接，其特征在于，所述系统包括依次连接的单螺杆压缩机、换热器和气液分离器，所述单螺杆压缩机内设有喷水单元，所述喷水单元与气液分离器的底部通过管道连通。

2.根据权利要求1所述的一种用于解吸气压缩的单螺杆压缩机系统，其特征在于，所述的单螺杆压缩机进气口与变压吸附气体分离装置的解吸气出口的连接管路中设有过滤器。

3.根据权利要求1所述的一种用于解吸气压缩的单螺杆压缩机系统，其特征在于，所述的喷水单元包括依次连接的水过滤器、流量控制阀和喷嘴，所述喷嘴正对所述单螺杆压缩机的星轮及螺杆啮合处。

4.根据权利要求1所述的一种用于解吸气压缩的单螺杆压缩机系统，其特征在于，所述的喷水单元与气液分离器的连接管路中设有滤网。

5.根据权利要求1所述的一种用于解吸气压缩的单螺杆压缩机系统，其特征在于，所述单螺杆压缩机的螺杆通过变频单机控制旋转，所述系统包括一个变频控制器，所述变频控制器与变频电机连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于解吸气压缩的单螺杆压缩机系统，其特征在于，所述单螺杆压缩机采用干气密封。