[发明专利]具有一体化的压缩机和泵的单一系统和方法

说明书

背景。

技术领域

本文所公开的主题的实施例大体上涉及方法和系统，并且更具体而言，涉及用于将压缩机部分和泵部分一体化到单一系统中以用于压缩和泵送给定流体的机构和技术。

背景技术

在过去几年中，对于石化产品更多的依赖已经不但产生污染物(如CO2)排放的大幅增加，而且还产生对具有用于处理石油和天然气衍生产品的更多压缩机、泵和其它机械的需求。

例如，在发电领域产生大量的CO2排放物。随着世界对污染性排放物变得越来越敏感，并且政府正朝不利于进入环境中的这些排放物的机制而努力，因此开发降低污染量的技术(所谓的绿色技术)比以往更重要。在增强油回收(EOR，这是指用于增加可从油田开采的原油的量的技术)的不同领域，以更有效且可靠的方式输送CO2和/或CO2混合物的需求对于工业以及对于环境也很重要。根据EOR，来自储存设施的002和/或CO2混合物被提供至陆上或离岸钻井位置以用于在地下泵送以便移除石油。因此，CO2和/或CO2混合物对于该领域很重要。就发电而言，CO2排放的减少是有挑战性的，因为该流体具有较高分子量，并且其临界点在环境温度下处于非常低的压力(74巴)。为了移除通常通过发电而作为气体产生的CO2，CO2需要与在发电厂排气中存在的其它污染物和/或物质中分离。该步骤传统上称为捕集。在捕集CO2之后，需要将气体压缩以达到预定压力、冷却以从气相变为浓相，例如液相，并且然后以这种密度更高的相输送至储存地点。如随后将讨论的，浓相依赖于流体的类型、流体中的杂质量和其它参数。然而，通常对于流体不存在能定量描述浓相的唯一参数，除非知道该流体的准确成分。相同的过程可用于EOR，其中002和/或CO2混合物需要被捕集，并且然后压缩和输送至期望的地点用于重新注入。

因此，常规地，在捕集阶段之后，使用压缩机将气相的初始CO2变为浓相或液相。此后，CO2被供给到泵中，该泵将浓相或液相的流体输送至储存设施或另一期望的地点用于重新注入。应当指出，为了让泵和压缩机两者有效地处理CO2，必须实现一定压力和温度的气相和浓相/液相002，因为压缩机和泵的效率对于这些参数敏感。因此，传统的压缩机和泵需要相对于彼此微调，使得精确相态的002从压缩机传递到泵。然而，由于压缩机和泵传统上由不同的提供商制造，因此这两种元件的匹配可能是费时的，需要制造商之间的大量协调。此外，使用独立式压缩机和独立式泵的现有系统具有较大覆盖区，这可能是高成本的。

因此，期望提供能避免上述问题和缺点的系统和方法。

发明内容

根据一个示例性实施例，存在一种用于压缩气相流体并用于泵送浓相流体的系统。该系统包括：压缩机部分，其具有构造成压缩气相流体的至少一个叶轮；压缩机部分入口，其连接到压缩机部分且构造成接纳气相流体并将流体提供至至少一个叶轮；压缩机部分出口，其构造成以等于或大于预定密度的密度提供气相流体；温度改变装置，其连接到压缩机部分出口且构造成将流体变为浓相；泵部分，其具有构造成泵送浓相流体的至少一个叶轮；泵部分入口，其构造成接纳来自压缩机部分出口的浓相流体；泵部分出口，其构造成从系统输出浓相流体；单一大齿轮，其构造成以预定速度围绕轴向轴线旋转；多个小齿轮，其接触单一大齿轮且构造成以彼此不同的预定速度旋转，每个小齿轮构造成启动(activate)对应的压缩机部分叶轮；以及泵轴，其从泵部分延伸且构造成接合单一大齿轮以使泵部分的至少一个叶轮旋转。压缩机部分的至少一个叶轮具有与泵部分的至少一个叶轮不同的速度，并且浓相通过具有比预定密度更大的密度而限定。

根据另一个示例性实施例，存在一种用于压缩气相流体和用于利用系统泵送浓相流体的方法，该系统包括压缩机部分和泵部分，压缩机部分具有至少一个压缩机部分叶轮，并且泵部分具有至少一个泵部分叶轮。该方法包括：在压缩机部分的压缩机部分入口处接纳气相流体；在压缩机部分的一个或多个级中压缩气相流体，使得流体作为处于等于或大于预定密度的密度的气相流体出现在压缩机部分的压缩机部分出口处；在流体离开压缩机部分之后，通过冷却流体而将流体的相态转变为浓相；在泵部分的泵部分入口处接收浓相流体；将浓相流体泵送通过泵部分的一个或多个级，使得在泵部分的泵部分出口处出现具有比在泵部分入口处更高的压力的流体；以及旋转单一大齿轮，以便启动至少一个或多个压缩机级和至少一个或多个泵级的全部。浓相由具有比预定密度更大的密度的流体限定。