[发明专利]空气压缩系统及方法

权利要求书

1.一种用于空气分离装备的多级空气压缩系统，其包括：

一系列初始压缩级，以压缩给送空气流；

所述初始压缩级具有多个连续地布置的压缩机，它们由一个或多个高速电机直接地驱动并且构造为压缩所述给送空气流中的全部；

所述压缩级还包括在所述多个连续地布置的压缩机之间设置的一个或多个级间冷却器，以冷却所述给送空气流并将水蒸气从所述给送空气流除去；

变温吸附单元，以吸附水蒸气和二氧化碳，并且包括吸附剂床，所述吸附剂床具有由分子筛形成的至少一种吸附剂；

所述变温吸附单元位于所述初始压缩级的中间位置上，使得所述给送空气流的压力在进入所述吸附剂床中时为400psia到600psia之间，并且水蒸气已通过所述给送空气流的级间冷却或后冷却而从所述给送空气流除去至250ppmv到500ppmv之间的水平；以及

各个所述吸附剂床尺寸确定为包含一定体积的所述至少一种吸附剂，其足够使所述水蒸气和二氧化碳降低至预定水平，并且具有将使进入所述吸附剂床的所述给送空气流的空气速度设为在将发生吸附剂床流化的水平以下的水平的最小横截面流动面积。

2.根据权利要求1所述的多级空气压缩系统，其中，所述至少一种吸附剂为包含在各个所述吸附剂床内的两层中的氧化铝吸附剂和分子筛吸附剂。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的多级空气压缩系统，其中，所述压缩级具有高速永磁电机，以驱动所述压缩机。

4.一种用于空气分离装备的压缩给送空气流的方法，其包括：

在一系列初始压缩级中压缩所述给送空气流，所述一系列初始压缩级具有多个连续地布置的压缩机，它们由一个或多个高速电机直接地驱动并且构造为压缩所述给送空气流中的大致全部；

在包括吸附剂床的位于所述压缩级的中间位置上的变温吸附单元内吸附所述给送空气流中的水蒸气和二氧化碳，使得水蒸气和二氧化碳在400psia到600psia之间的所述给送空气流的空气压力下吸附；

在吸附所述水蒸气和二氧化碳之前将水蒸气从所述给送空气流除去，使得所述给送空气流在进入所述变温吸附单元时具有250ppmv到500ppmv之间的水蒸气，所述水蒸气由位于所述变温吸附单元的上游的压缩级内的所述给送空气流的级间冷却或后冷却来除去；

在由分子筛形成且以足够的体积包含在各个所述吸附剂床中的至少一种吸附剂内吸附所述水蒸气和二氧化碳，以使所述水蒸气和二氧化碳降低至预定水平；以及

通过设定各个所述吸附剂床的最小横截面流动面积，来将穿过各个所述吸附剂床的所述给送空气流的空气速度设成低于将发生吸附剂床流化的水平。

5.根据权利要求4所述的方法，其中：

所述至少一种吸附剂为氧化铝吸附剂和分子筛吸附剂；以及

所述给送空气流通入所述氧化铝吸附剂的层中，并且然后通入所述分子筛吸附剂的层中。

6.根据权利要求4或权利要求5所述的方法，其中，所述压缩机由高速永磁电机驱动。