化學雜質對CO2 輸送管道中壓縮機尺寸的影響

劉宏彬

（山西興新安全生產技術服務有限公司，山西 太原 030000）

引言

在管道輸送中，CO2以氣態、液態、稠密態或超臨界態輸送。在單位質量管道摩擦壓降低的情況下，單位時間內在超臨界狀態可以比氣態或液態輸送更多的CO2。因此，CO2在長距離管道中以密相或超臨界相輸送效果最好。由于輸送中CO2通常含有CH4、H2、H2O、H2S、N2、CO、O2、Ar 等雜質[1]，這些雜質即使是微量也影響管網的整體性能，導致壓縮機和泵的能量需求升高。為了避免這種風險，需要提高機器效率以節省運營成本。現有的壓縮機性能曲線[2]沒有針對超臨界或致密相條件下的不純CO2流開發的壓縮機性能曲線。因此，實現了包含離心機械幾何結構及其內部流體流動過程的準維模型,詳細研究了各種化學雜質對壓縮機運行和選型的影響。

1 模型建立與驗證

1.1 建模方法

如圖1 所示準維模型[3]使用機器參數進行工作模擬離心壓縮機內部流體流動和工作過程的幾何形狀、工作流體和工作條件，并產生輸出結果。EoS[4]在臨界點附近，壓力和溫度的微小變化會導致CO2熱力學性質的根本變化。當這些關聯關系被用來預測焓和比熱容時，困難更加明顯。相反，EoS 相關性預測流體密度的誤差更小。

圖1 模型的功能的流程圖

1.2 壓縮機性能研究的建立

為了研究各種雜質對壓縮機性能的影響及其對壓縮機尺寸的影響，選擇純CO2和含有N2、H2、CO和CH4的二元混合物作為工作液。對于不純CO2混合，設定兩組場景，CO2純度固定在90%（摩爾分數），另一組中固定在80%。表1 顯示了使用的壓縮機的輸入運行條件。……