用于热处理或其它热处理的保护大气气体在工业中使用之后就被废弃，其中经处理的部件涂敷或结合有有机物。这样的例子包括涂敷有残余轧制油和还原剂的金属的分批退火和/或结合有有机粘合剂的金属颗粒或纤维的烧结。用过的大气气体通常处于低压下，并被认为是太倾向于形成待压缩的污垢沉积物，更不用说被净化和再生。这甚至在总杂质相当低的情况下也是事实。
生垢的趋势通常由于在热处理步骤过程中聚环芳烃(PAH’s)的形成而增大。该类的大多数化合物在标准条件下形成固体沉积物。这些固体物倾向于进一步热脱氢，并且最终趋势是形成许多粘性固体物，称作“清漆”、“焦油”或者“焦炭”。当包含这些化合物的气体混合物被压缩时，由于两个原因，这些生垢趋势尤其明显。首先，增加混合物的总压力提高了级间冷却过程中固体形成的热动力趋势，因为污物的部分压力增大了。其次，在许多压缩循环中经历的高温可以加速热分解产品的形成，所述热分解产品诸如清漆、焦油和焦炭。如果这些形成在关键的运动部件(诸如压缩机阀)中，那么将极大地加速故障的发生。
为了消除上述问题时，想到了一种用于再生用过的大气气体的方法和装置，其有利地减少了大气气体的净消耗，例如在序列号为11/749,521的美国申请中那样。这样，提供了方法和装置以方便对受到污垢有机分解副产物污染的大气气体的处理。
然而，本发明的发明人已经发现，在含有大量由大量基于重烃尤其是PAH’s带来的污物的气体的压缩系统中，在这样的压缩系统中通常能够接受的温度限定可能变得太高而不能防止污物化学降解，即使当污物溶解在润滑油中时也不能防止污物化学降解，如同在序列号为11/749,521的美国申请中那样。

为了消除上述问题，本发明人想到一种改进的多级气体压缩机系统和方法，防止了其中的一个或多个压缩机级阻塞生垢(disabling fouling)。
本发明有利地提供了一种系统和运行多级气体压缩机系统的方法，所述方法包括：提供多个串联连接的压缩机级；将具有污物的气体流接收在气体通道中；和将溶剂供应到所述多个压缩机级的一个压缩机级中的压缩机处或压缩机上游的气体通道，以捕获或溶解所述气体流中的污物。有利地，本发明例如通过控制所述压缩机的排出温度和/或通过在至少第一级中采用一种不易被污垢阻塞的压缩机而防止了在所述压缩机级中的所述压缩机由任何被捕获或溶解在所述溶剂中的污物阻塞生垢。
本发明还提供了一种避免高压缩机温度的算法，所述算法提供了一种控制多级压缩机系统的一个或多个压缩机级的方法，从而防止在多级压缩机系统中的一个或多个压缩机在超出预定温度(例如所述压缩机的最大运行温度)的温度下运行。
附图说明
通过参考下面的详细说明，尤其是结合附图进行考虑，将使本发明得到更好的理解，并使本发明相应的优点变得显而易见，附图中：
图1示出根据本发明的具有压缩机润滑的多级压缩系统的示意图；
图2是表示根据本发明的第三方面，采用避免高压缩机温度的算法运行多级压缩机系统时，压缩机温度、压缩机运行速度和吸入压力随时间的曲线；和
图3示出根据本发明的第三方面的避免高压缩机温度的算法。

在下文中结合附图对本发明的实施方式进行描述。在下面的描述中，具有基本相同的功能和布置的组成元件用相同的附图标记表示，只有需要时才进行重复的描述。
采用一级以上的气体压缩级的压缩机系统典型地采用在整个压缩系统中的平衡的压缩比，以确保每个压缩级的排出温度与所有其它级的相同。所述排出温度设定为与压缩机结构材料(诸如密封环和阀部件)的最大允许温度相一致。压缩机结构材料的最大允许温度在一些情况下是350°F，但是对于含氢气体，通过工业最佳实践，压缩机结构材料的最大允许温度典型地被限定到275°F。
本发明的发明人已经确定：在含有相当多的由重质烃尤其是多环芳烃(PAH’s)引起的污物的气体的压缩系统，上述温度限定太高以致于不能防止所述污物的化学降解，即使污物溶解在润滑油中时也不能防止所述污物的化学降解，诸如在序列号为11/749,521的美国申请中。本发明人已经确定：因为更大比例的污物采用序列号为11/749,521的美国申请阐述的方法和装置而被去除，在可比温度下每个压缩级的生垢程度下降。
这样，本发明有利地提供了一种改进的多级气体压缩机系统，所述系统防止了其中的一个或多个压缩机级阻塞生垢，阻塞生垢不仅阻碍压缩机级的运行，而且还可能导致压缩机级不能运行，由此需要系统停工以对压缩机级进行维护和清洗。本发明尤其用于提供一种改进的再生装置，所述装置用于受到污垢有机分解副产物污染的用过的保护气体。
在本发明的第一方面中，多级气体压缩机系统包括第一级压缩机，所述第一级压缩机构造成使得第一级的第一排出温度设定在溶解在第一级压缩机中的润滑剂中的污物发生化学降解的温度以下，以防止第一级压缩机的部件阻塞生垢。此外，所述多级气体压缩机系统还可以包括第二级压缩机，所述第二级压缩机构造成使得第二级的第二排出温度设定在溶解在第二级压缩机中的润滑剂中的污物发生化学降解的温度以下，以防止第二级压缩机的部件阻塞生垢。本发明的气体压缩机系统还可以可选地采用一个或多个另外的级，其中每个另外的级具有一个排出温度，所述排出温度设定在污物的化学降解温度以下，从而防止了其部件阻塞生垢。所述级的排出温度可以高于或低于在前的级。另外，本发明构想了多个实施方式，其中第二或后序的级具有超出污物的化学降解温度的温度，因为在这些级中，许多污物可能已经从先前级的润滑剂中去除，从而这些在后的级将不再受到这么多的污垢的影响。因此，这些后面的级的排出温度可以设定为大于在前的级，但是不超出容许的最大温度限定，这些温度限定由结构或者工业最佳实践的压缩机材料设定。本发明还构想了多个实施方式，其中在后序的级中的排出温度一级一级地增加和/或降低，例如在一个实施方式中，第二级的排出温度比第一级的冷而比第三级的热。
这样，本发明的第一方面能够包括多级气体压缩机系统，所述多级气体压缩机系统包括：第一压缩级，用以压缩到第一压缩比和第一排出温度，同时得到润滑并在润滑剂中溶解和吸收污物；和第二压缩级，用以压缩到第二压缩比和第二排出温度，同时得到润滑并在润滑剂中溶解污物。在一个实施方式中，第二压缩比和第二排出温度等于或高于第一级中的第一压缩比和第一排出温度。本发明的气体压缩机系统可选地可以采用一个或多个另外的级，其中每个另外的级具有压缩比和排出温度，所述排出温度如所需的那样受到控制，例如所述排出温度低于污物化学降解的温度，或者所述排出温度高于第二级的排出温度，但是不超出容许的最大温度限定，这些温度限定由结构或者工业最佳实践的压缩机材料设定。
本发明优选地设置第一压缩级，所述第一压缩级提供第一排出温度，所述第一排出温度设定为在溶解或吸收在润滑剂中的污物化学降解的温度以下，以防止第一级压缩机的部件生垢。例如，第一压缩级可以设置有第一排出温度，该第一排出温度小于或等于250°F、小于或等于225°F或者小于或等于200°F。级的排出温度可以采用所述级的压缩机的上游和下游的压缩和温度比而进行控制/采用如下等式计算：
T2/T1＝(P2/P1)(k-1)/k............(等式1)
其中T1是压缩机上游的温度，P1是压缩机上游的压力，T2是压缩机下游的温度，P2是压缩机下游的压力，k是比热比，对于大多数气体该比热比大约为1.4。
这样，通过控制至少最易生垢的第一级压缩机的排出温度，并且优选地通过控制一个或多个另外的压缩机级的排出温度，本发明有利地提供了一种改进的多级气体压缩机系统，所述系统防止了其中的一个或多个压缩机级阻塞生垢，阻塞生垢不仅阻碍压缩机级的运行，而且还可能导致压缩机级不能运行，从而需要系统停工以对压缩机级进行维护和清洗。
有利地还提供了本发明的第二方面，其中提供了一种改进的多级气体压缩机系统，所述系统防止了其中的一个或多个压缩机级阻塞生垢。在第二方面，所述改进的多级气体压缩机系统包括第一压缩机级，所述第一压缩机级通过在第一级中采用一种不易被污垢阻塞的压缩机而防止阻塞生垢。这样，在该方面，各个级可以采用平衡的压缩比运行，这是通过为一个或多个受到高污垢水平影响的上游压缩机级提供不易被污垢阻塞的压缩机并为一个或多个受到低污垢水平影响的下游压缩机级提供较易被污垢阻塞的压缩机实现的。
这样，第二方面包括一个或多个具有不易被污垢阻塞的压缩机的上游压缩机级。例如，不具有阀的压缩机与具有阀的压缩机相比更不易被污垢阻塞，所述不具有阀的压缩机诸如旋转叶片风机压缩机、螺旋压缩机或Lyscholm压缩机，所述具有阀的压缩机诸如往复活塞式压缩机。受到较低污垢水平影响的后序的压缩机级可以设置有具有阀的压缩机，具有阀的压缩机较易被污垢阻塞。
这样，第一方面控制压缩机级的排出温度，以避免出现溶解在润滑剂中的污物发生化学降解的排出温度，从而防止了压缩机的部件生垢。这样的构造有悖于传统智慧，因为必须实现安装的压缩装置的每个单元比理论上可行的要小的压缩。然而，如同本发明人已经发现的，这样的构造可以有利地减少在系统前级中的部件生垢，从而防止这样的污垢对压缩机级运行的阻碍，并减少系统停工以对压缩机级进行维护和清洗的需要。
此外，第二方面允许所述系统采用平衡的压缩比运行，但是通过在一个或多个受到高污垢水平影响的上游压缩机级中采用不易被污垢阻塞的压缩机，有利地提供了一种防止阻塞生垢的更耐用的系统。这样的构造有利地减少了在系统前级中的部件被污垢阻塞，从而防止了这样的污垢对压缩机级运行的阻碍，并减少了系统停工以对压缩机级进行维护和清洗的需要。
此外，本发明的第一和第二方面可以互相结合使用以实现两个方面的优点。这样，具有根据本发明第二方面的不易被污垢阻塞的压缩机的一个或多个上游压缩机级可以与本发明第一方面的逐渐增加压缩比的措施相结合。
图1示出多级压缩系统10的示意图，所述多级压缩系统10经由管道12引入气体流。如果需要，可以设置热交换器或冷却器14，以便将气体流冷却到所需的吸入温度。然后，经冷却的气体沿着管道16流到脉动缓冲阻尼器或腔20，所述脉动缓冲阻尼器或腔20最小化由其下游的第一级压缩机30的吸入所产生的压力波动。所述腔20通过管道26连接到第一级压缩机30的入口。第一级压缩机30的出口经由管道28连接到可选的脉动阻尼器36，脉动阻尼器36经由管道37连接到热交换器或冷却器38，热交换器或冷却器38可以经由管道39连接到脉动缓冲阻尼器或腔40。然后，所述气体从腔40排出，并且在图1所示的实施方式中所述气体以与上述类似的方式行进通过至少另外两个后序的通路。
脉动阻尼器(诸如上面讨论的脉动阻尼器36和下面讨论的脉动阻尼器56和76)可以设置在热交换器38、58和78的上游，以减少来自压缩机30、50、70的脉动。这样的脉动阻尼器可以是例如美国石油协会标准618(AmericanPetroleum Institute standard 618)中规定的独立的容器。在其它实施方式中，脉动阻尼器可以是将热交换功能与上游和下游脉动阻尼器集成的类型，如在序列号为11/749,521的美国申请中那样。
从腔40排出的气体经由管道46行进到其下游的第二级压缩机50。所述腔40通过管道46连接到第二级压缩机50的入口，而第二级压缩机50的出口经由管道48连接到可选的脉动阻尼器56，所述脉动阻尼器56经由管道57连接到热交换器或冷却器58，热交换器或冷却器58经由管道59连接到脉动缓冲阻尼器或腔60。然后，所述气体从腔60排出，并且在图1所示的实施方式中所述气体行进通过至少另外一个后序的通路。
这样，从腔60排出的气体经由管道66行进到其下游的第三级压缩机70。所述腔60通过管道66连接到第三级压缩机70的入口，而第三级压缩机70的出口经由管道68连接到可选的脉动阻尼器76，所述脉动阻尼器76经由管道77连接到热交换器或冷却器78，热交换器或冷却器78经由管道79连接到脉动缓冲阻尼器或腔80。然后，所述气体经由管道86从腔80排出，以用于使用、进一步的压缩和/或进一步的处理。
每个腔20、40、60和80都可以用作液体和/或固体颗粒分离容器，例如通过设置内部挡板、过滤元件、填充介质、旋风部或其它装置来实现微滴分离。为了从腔20、40、60和80中排空分离出的材料，这些腔设置有各自的排出管22、42、62和82以及各自的排出阀24、44、64和84。排出阀可以是手控阀或自动阀。排出阀也可以分别由物位传感器25、45、65和85驱动，所述物位传感器可以是任何类型的物位传感器，诸如雷达、电容、导热性、超声波、机械浮动的或光学的物位传感器，只要适合所收集的材料。代替物位传感器，排出阀24、44、64和84可以根据定时器、压缩机转数或其它方式自动运行。自动运行的方法不以任何方式对本发明进行限制。
在图1所示的实施方式中，每个压缩机30、50和70都设置有至少一个溶剂供应源，在本例中所述溶剂为润滑剂，分别经由供应管道34、54和74、泵32、52和72以及管道35、55和75。由于液体混合物可以被收集在容器20、40、60和80中，由于溶剂供应源和/或由于来自冷却器14、38、58和78的冷凝，这些容器设置有各自的排出管22、42、62和82以及各自的排出阀24、44、64和84。润滑剂的添加有利地用于提高压缩机30、50和70的密封和磨损寿命。
有利地，可以选择润滑剂的化学组分和添加比，以将(来自管道12的)气体供应流中的污物分离使之进入到溶剂以及任何被捕获或溶解在溶剂中的污物的液体混合物中，所述混合物可以分别被收集在腔20、40、60和80中，并且分别经由排出管22、42、62和82然后分别经由排出阀24、44、64和84排出。所述润滑剂可以与用于润滑压缩机的润滑剂相同。由于溶解的烃、水和固体污物可能改变润滑剂的性质，所以优选的是采用与用于压缩机的机械部件的润滑剂供应源相分离的润滑剂供应源。
溶剂也可以在其它不同位置注入到气体流中，所述位置例如管道12、冷却器14、管道16、腔20、管道26、管道28、管道37、冷却器38、管道39、腔40、管道46、管道48、管道57、冷却器58、管道59、腔60、管道66、管道68、管道77、冷却器78、管道79、腔80或者管道86中。然后，所述溶剂以及任何被捕获或溶解在溶剂中的污物的液体混合物可以被收集在腔20、40、60和80中，并且分别经由排出管22、42、62和82然后分别经由排出阀24、44、64和84排出。
这样，根据本发明的第一方面，压缩机30、50和70构造用于控制这些压缩机级中的每个压缩机级的排出温度，以防止排出温度处于溶解在润滑剂中的污物化学降解的温度，从而防止压缩机的部件生垢。因此，第一级压缩机30构造成使得第一级的排出温度设定成在溶解在第一级压缩机30的溶剂中的污物的化学降解温度以下，从而防止第一级压缩机30的部件阻塞生垢。另外，可以以相同的方式构造后序的级。
本发明的气体压缩机系统还可以为每个后序的级提供一个所需排出温度，所需排出温度低于污物化学降解的温度或者高于这样的温度，但是不超出容许的最大温度限定，所述温度限定由结构或者工业最佳实践的压缩机材料设定。这样，通过控制至少最易生垢的第一级压缩机30的排出温度，并且优选地通过控制一个或多个另外的压缩机级(例如压缩机50和70)的排出温度，本发明有利地提供了一种改进的多级压缩机系统，所述系统防止了其中的一个或多个压缩机级阻塞生垢，阻塞生垢不仅阻碍压缩机级的运行，而且还导致压缩机级不能运行，从而需要系统停工以对压缩机级进行维护和清洗。
如同上面提到的，可以通过用每个压缩机级的压缩机的上游和下游的压力和温度的比来控制/计算该级的排出温度。这样，通过选择构造用于提供合适的压缩比的压缩机并确定压缩机上游的气体温度，可以提供合适的排出温度。
进一步地，根据本发明的第二方面，通过构造一个或多个使用不易被污垢阻塞的压缩机(例如不具有阀的压缩机，该不具有阀的压缩机诸如旋转叶片风机或螺旋压缩机)的上游压缩机级，如图1所示的系统可以使压缩机30、50和70采用平衡的压缩比而运行。受到较低污垢水平影响的后序的压缩机级可以设置有较易被污垢阻塞的具有阀的压缩机。这样，在图1所示的实施方式中，第一级压缩机(甚至第二级压缩机50，如果生垢预期或倾向于在第二级压缩机中发生的话)可以是不易被污垢阻塞的压缩机，诸如不具有阀的压缩机，该不具有阀的压缩机诸如旋转叶片风机或螺旋压缩机。(因为在后序的级中大量的污物已经通过前面的级从气体流中去除)不受那么大的生垢风险的影响的后序的级(诸如第二级和/或第三级等)可以设置有较易被污垢阻塞的压缩机，诸如具有阀的压缩机等。这样，通过在一个或多个受到高污垢水平影响的上游压缩机级中采用不易被污垢阻塞的压缩机，提供了防止阻塞生垢的更为耐用的系统。这样的构造有利地减少了在系统前级中的部件被污垢阻塞，从而防止了这样的污垢对压缩机级运行的阻碍，并减少了系统停工以对压缩机级进行维护和清洗的需要。
本发明的第三方面是避免高压缩机温度的算法。本发明的该第三方面提供了一种方法用于控制多级压缩机系统中的一级或多级，从而防止所述多级压缩机系统中的一级或多级压缩机在超出预定温度的温度下运行，所述预定温度例如所述压缩机的最大运行温度，或者溶解在润滑剂中的污物的化学降解温度等。
在本发明第三方面的实施方式中，使用具有最大温度是流量的函数的压缩机，诸如具有不充分冷却能力的空气冷却压缩机成液体冷却压缩机。测量压缩机的运行温度，当测得的运行温度超出预定阈值温度(在本实施方式中所述预定阈值温度是压缩机的最大运行温度或者用于降解出现在气体中的杂质的阈值温度)值时，则控制压缩机的运行速度，使得所述速度下降到使压缩机温度位于或低于阈值温度的速度。如果测得的运行温度继续上升，则使压缩机的速度进一步下降，以使得压缩机的温度处于或低于阈值温度。该控制运行的一个结果是压缩机的运行速度将不能增加来排出输入流量，从而将入口压力控制到所需的设定压力，因此没有了压缩机运行温度上升超出阈值温度的风险。然而，该结果可以通过在压缩机的吸入侧提供背压调节器而排除，所述背压调节器设定用于放出部分供应气体，从而防止供应压力不期望地增大。
在压缩机的正常运行下，压缩机速度被设定以控制吸入压力，如可以在图2左手侧的压缩机速度曲线中看到的那样。如果更多流量引入到压缩机的吸入侧，那么压缩机速度增加以接纳并满足所述流量要求，如可以在图2的曲线的中间部分看到的那样。然而，随着流量和压缩机速度的增加，压缩机温度上升，如可以在图2的压缩机温度曲线中看到的，然后吸入压力回到设定点，如可以在图2的吸入压力曲线中看到的。如果在任何时间，随着增加的流量或其它，压缩机温度超出阈值温度，那么本发明的算法(如图3所示)将根据需要减小压缩机的速度以使得压缩机温度停止上升，压缩机运行温度基本变得水平。然后，吸入压力由背压调节器限制。该方法可以有利地与序列号为11/749,521的美国申请所公开的控制压缩机速度的算法结合使用。
本发明第三方面的控制器如图3所示。所述控制器确定一个修正值加到公称速度设定点上以生成压缩机速度设定点，所述速度设定点传送到设备，所述设备可以包括但是不限于压缩机电机控制器、压缩机电机、压缩机本体、被处理的气体、管路和测量仪器。压缩机温度用于与阈值温度结合以提供信息给控制器，控制器用于确定加到所述公称速度设定点上的修正值。
应当注意的是，这里所示和所述的示例性具体实施方式阐述了本发明的优选实施方式，而不意味着用于以任何方式限定权利要求的范围。基于上述教导本发明可能有许多变形和改变。因此应当理解的是，在所附权利要求的范围内，本发明可以以不同于这里所具体说明的方式实施。