CN103463831A - 一种码头油气回收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种码头油气回收装置，包括一双级复叠式制冷系统，另外还包括制冷剂入口通过膨胀阀与复叠式制冷系统高压级的高压液体管路相连的两组壳管式换热器及控制阀门。当本装置中一部分壳管式换热器正常工作时，另一部分融霜，从而解决了油气回收装置冰堵的问题，使本发明的码头油气回收装置能够连续运行，而且效率高、能量省。
Description
技术领域
本发明属于油气回收技术领域，特别是一种可以连续运行的码头油气回收装置。
背景技术
油气回收在我国起步较晚。20世纪70年代，国内科研机构和企业才开始研究油气回收技术和装置。但该行业发展较快，目前已许多地方如北京、上海、江苏、山东、广州的加油站、炼油厂、油品储运公司设置了油气回收装置，并取得了较好的使用效果和一定的油气回收经验。现有技术如中国发明专利“油气回收系统”（申请号：201110058376.4，公开日：2011.8.24）和中国发明专利“易挥发性物质冷凝回收自动输送装置”（专利号：ZL201010298978.2，公开日：2011.4.13）所述即为常规油分离收集输送系统。
但在港口码头中安装油气回收设施的并不多，且大都使用效果不甚理想。究其原因，是在港口码头中安装的油气回收设施与常规陆用油气回收设施没有差别。常规陆用油气回收设施，通常是间隙运行，使得机组有时间间隙用于融霜；而码头油气回收设施，因装船、卸船的连续性，即油气收集的连续性，必须连续运行。
总之，现有油气回收设施存在的技术问题是：如何实现油气回收设施的连续运行。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种码头油气回收装置，实现连续的油气回收。
实现本发明的技术方案是：一种码头油气回收装置，包括由第一压缩机、第一冷凝器、第一膨胀阀和蒸发冷凝器顺序连接组成的第一制冷系统和由第二压缩机、蒸发冷凝器、第二膨胀阀和第二壳管式换热器顺序连接组成的第二制冷系统，所述两制冷系统通过共用蒸发冷凝器，构成一双级复叠式制冷系统；
还包括制冷剂入口通过第三膨胀阀与第一制冷系统的高压液体管路相连的第三壳管式换热器；
还包括制冷剂入口通过第四膨胀阀与第一制冷系统的高压液体管路相连的第四壳管式换热器；
还包括制冷剂入口通过第五膨胀阀与第一制冷系统的高压液体管路相连的第五壳管式换热器；
还包括制冷剂入口通过第六膨胀阀与第一制冷系统的高压液体管路相连的第六壳管式换热器；
所述第三壳管式换热器和第四壳管式换热器的制冷剂出口并联后通过第一电动三通阀的一个通路与第一压缩机的吸气端相连；
所述第五壳管式换热器和第六壳管式换热器的制冷剂出口并联后通过第一电动三通阀另一个通路与第一压缩机的吸气端相连；
所述第三壳管式换热器和第四壳管式换热器的制冷剂入口并联后通过第一电磁阀与第一压缩机的排气端相连，其制冷剂出口并联后通过第二电动三通阀的一个通路与第一压缩机的吸气端相连；
所述第五壳管式换热器和第六壳管式换热器的制冷剂入口并联后通过第二电磁阀与第一压缩机的排气端相连，其制冷剂出口并联后通过第二电动三通阀的另一个通路与第一压缩机的吸气端相连；
所述第三壳管式换热器的油气入口通过第三电动三通阀的一端与防爆风泵的出口相连，第三壳管式换热器的油气出口接第四壳管式换热器的油气入口，第二壳管式换热器的油气入口接第四壳管式换热器的油气出口，第二壳管式换热器的油气出口通过油气分离器，排出低油气浓度的废气；
所述第五壳管式换热器的油气入口通过第三电动三通阀的另一个通路与防爆风泵的出口相连，第五壳管式换热器的油气出口接第六壳管式换热器的油气入口，第六壳管式换热器的油气出口也接第二壳管式换热器的油气入口。
本发明的与现有技术相比，其显著效果是：
1、可以连续运行：首先是因为油气系统有两路，一路正常工作，一路备用。冷凝式油气回收装置冰堵现象不可回避，当油气通道出现冰堵时，切换到备用油气通道；另一通道融霜，给通道清障，待用；满足了码头用油气回收设施连续性运行的要求。
另一个原因是能可靠融霜，通过各个电磁阀的灵活控制，利用制冷系统的高压高温排气对换热器进行融霜，一方面承担部分冷凝热负荷，另一方面提高了能效，而且安全、稳定、可靠；
2、油气分离效果好：两级压缩制冷系统可以给6个换热器提供能量，而且可以提供不同的温度场，给油气进行梯度降温，从而提高了油气分离的效果；
3、节能环保：充分利用回热，壳管式换热器采用三位一体的壳管式油气换热器，回热利用率高，可降低机组10-15%的能耗。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
附图说明
图1是本发明码头油气回收装置的结构示意图。
图2是图1中三位一体壳管式油气换热器的外形图。
图3是图2中三位一体壳管式油气换热器的俯视图。
图4是图2的轴向剖面局部放大图。
图5是图2中封头的轴向视图。
图6是图2中外壳体的轴向视图。
图中：
101第一压缩机，102第二压缩机，201第一油分离器，202第二油分离器，
301第一冷凝器，401第一贮液器，402第二贮液器，
501第一干燥过滤器，502第二干燥过滤器，
601第一膨胀阀，602第二膨胀阀，603第三膨胀阀，604第四膨胀阀，605第五膨胀阀，606第六膨胀阀，
700蒸发冷凝器，802第二壳管式换热器，803第三壳管式换热器，804第四壳管式换热器，805第五壳管式换热器，805第六壳管式换热器，
901第一电动三通阀，902第二电动三通阀，903第三电动三通阀，904第四电动三通阀，909第一电磁阀，910第二电磁阀，
111防爆风泵，112油气分离器，
11外管，12内管，21左封头，211制冷剂进口管，22右封头，212制冷剂出口管，31左外壳体，311左高温油气管，312左凝析油接管，32右外壳体，321右高温油气管，322右凝析油接管，4中间壳体，41左低温油气管，42右低温油气管。
具体实施方式
如图1所示，本发明码头油气回收装置，包括由第一压缩机101、第一冷凝器301、第一膨胀阀601和蒸发冷凝器700顺序连接组成的第一制冷系统和由第二压缩机102、蒸发冷凝器700、第二膨胀阀602和第二壳管式换热器802顺序连接组成的第二制冷系统，所述两制冷系统通过共用蒸发冷凝器700，构成一双级复叠式制冷系统；
还包括制冷剂入口通过第三膨胀阀603与第一制冷系统的高压液体管路相连的第三壳管式换热器803；
还包括制冷剂入口通过第四膨胀阀604与第一制冷系统的高压液体管路相连的第四壳管式换热器804；
还包括制冷剂入口通过第五膨胀阀605与第一制冷系统的高压液体管路相连的第五壳管式换热器805；
还包括制冷剂入口通过第六膨胀阀606与第一制冷系统的高压液体管路相连的第六壳管式换热器806；
所述第三壳管式换热器803和第四壳管式换热器804的制冷剂出口并联后通过第一电动三通阀901的一个通路与第一压缩机101的吸气端相连；
所述第五壳管式换热器805和第六壳管式换热器806的制冷剂出口并联后通过第一电动三通阀901另一个通路与第一压缩机101的吸气端相连；
所述第三壳管式换热器803和第四壳管式换热器804的制冷剂入口并联后通过第一电磁阀909与第一压缩机101的排气端相连，其制冷剂出口并联后通过第二电动三通阀902的一个通路与第一压缩机101的吸气端相连；
所述第五壳管式换热器805和第六壳管式换热器806的制冷剂入口并联后通过第二电磁阀910与第一压缩机101的排气端相连，其制冷剂出口并联后通过第二电动三通阀902的另一个通路与第一压缩机101的吸气端相连；
所述第三壳管式换热器803的油气入口通过第三电动三通阀903的一端与防爆风泵111的出口相连，第三壳管式换热器803的油气出口接第四壳管式换热器804的油气入口，第二壳管式换热器802的油气入口接第四壳管式换热器804的油气出口，第二壳管式换热器802的油气出口通过油气分离器112，排出低油气浓度的废气；
所述第五壳管式换热器805的油气入口通过第三电动三通阀903的另一个通路与防爆风泵111的出口相连，第五壳管式换热器805的油气出口接第六壳管式换热器806的油气入口，第六壳管式换热器806的油气出口也接第二壳管式换热器802的油气入口。
作为本领域常识，所述第一制冷系统还可在第一压缩机101与第一冷凝器301之间设第一油分离器201，在第一冷凝器301后设第一贮液器401和第一干燥过滤器501；同理，所述第二制冷系统还可在第二压缩机102与蒸发冷凝器700之间设第二油分离器202，在蒸发冷凝器700后设第二贮液器402和第二干燥过滤器502。
本发明的一个优点在于：第一制冷系统中的制冷剂经第一冷凝器301冷凝成液体后，分为五路分别送入各个换热器，加上第二制冷系统中的制冷剂，两级压缩制冷系统可以给6个换热器提供能量，而且可以提供不同的温度场，对油气进行梯度降温。
本发明的另一优点在于：第三壳管式换热器803和第四壳管式换热器804串联组成的梯度降温系统与第五壳管式换热器805和第六壳管式换热器806串联组成的梯度降温系统为并联结构，当使用第三壳管式换热器803和第四壳管式换热器804串联组成的梯度降温系统进行油气分离时，第五壳管式换热器805和第六壳管式换热器806串联组成的梯度降温系统可以进行融霜操作。这时，第三膨胀阀603和第四膨胀阀604开，第一电动三通阀901和第三电动三通阀903的第一通路开；第二电磁阀910和第二电动三通阀902的第二通路开，对第五壳管式换热器805和第六壳管式换热器806进行融霜操。
反之，则阀门作相应动作变化，从而保证了本系统的连续运行。
上述各壳管式换热器可为现有的任何普通壳管式换热器。
但为了进一步强化油气分离效果，并充分回收利用低浓度油气的冷量，所述第三壳管式换热器803、第四壳管式换热器804、第五壳管式换热器805和第六壳管式换热器806均为还包括一低温油气通道的三体一体油气壳管式换热器。
当采用三体一体油气壳管式换热器后，所述第二壳管式换热器802的油气出口接第四壳管式换热器804的低温油气入口，第三壳管式换热器803的低温油气入口接第四壳管式换热器804的低温油气出口，第三壳管式换热器803的低温油气出口通过第四电动三通阀904的一个通道与油气分离器112的入口相连。
另一低温油气管路也可作相应变化。所述第二壳管式换热器802的油气出口还接第六壳管式换热器806的低温油气入口，第五壳管式换热器805的低温油气入口接第六壳管式换热器806的低温油气出口，第五壳管式换热器805的低温油气出口通过第四电动三通阀904的另一个通道与油气分离器112的入口相连。
被凝析出的液态油从底部出油口引到集油罐，低温低浓度油气可以直接排放，或者进入下一环节，如：吸附段、氧化催化段，进一步处理。
本发明的码头油气回收装置，不限于纯冷凝式油气回收装置，也可以变成冷凝+吸附组合式，也可以增设氧化催化功能等，均是本发明保护的范围。
如图2至图6所示，为三位一体壳管式油气换热器的结构示意图，其包括壳体和置于壳体内的传热管；
所述传热管由外管11和置于外管内的内管12组成；
所述壳体由左封头21、左外壳体31、中间壳体4、右外壳体32和右封头22顺序连接而成；
所述左封头21内有隔板，将左封头21至少分成一个外接供制冷剂进口管211的制冷剂进入区，和一个外接制冷剂出口管212的制冷剂排出区，所述右封头22内部连通，供制冷剂流过，所述内管12沿轴向穿过左外壳体31、中间壳体4和右外壳体32，左侧开口在左封头21内，右侧开口在右封头22内，制冷剂进、出口管211、212、左封头21、内管12和右封头22形成制冷剂通道；
制冷剂从制冷剂进口管211进入左封头21的进口区，流经内管12往程管部分，在右封头22内折返，进入内管12返程管部分，进入左封头21的出口区，经制冷剂出口管212流出，在此过程中，制冷剂吸热，由液态变为气态。根据封头区域数量的不同划分，制冷剂至少行走两个流程，也可更多。此为本专业常识，可根据需要而定。
所述左外壳体31上部设有左高温油气管311，下部设有左凝析油接管312，右外壳体32上部设有右高温油气管321，下部设有右凝析油接管322，所述外管11沿轴向穿过中间壳体4，左侧开口在左外壳体31内，右侧开口在右外壳体32内，左高温油气接管311、左外壳体31、外管11与内管12之间、右外壳体32和右高温油气接管321形成高温油气通道，凝析油分别从左凝析油接管312和右左凝析油接管322排出；
高温油气从左高温油气接管311进入左外壳体31，流经外管11与内管12之间的空间，到右外壳体32，以右高温油气接管321排出。高温油气同时向内管12内制冷剂和外管11外的低温油气两个方向放热，将其中的大部分油冷却凝析出来，分别从左凝析油接管312和右左凝析油接管322排出，达到快速、高效分离、回收油的目的。
所述中间壳体4左上侧设有左低温油气管41，右上侧设有右低温油气管42，中间壳体4内部设有多个折流板40，左低温油气管41、中间壳体4与外管11之间及右低温油气管42形成低温油气通道。
经右高温油气接管321排出的析出大量油的排气温度很低，富含大量的冷量，将其从中间壳体4上的右低温油气管42引入，流经中间壳体4，从左低温油气管41排出，折流板40一方面增加其流动路延长换热时间，另一方面加强扰动，强化传热。从而将冷量经传外管11高温油气，加强油的回收，到达高效节能的目的。
Claims (4)
1.一种码头油气回收装置，包括由第一压缩机（101）、第一冷凝器（301）、第一膨胀阀（601）和蒸发冷凝器（700）顺序连接组成的第一制冷系统和由第二压缩机（102）、蒸发冷凝器（700）、第二膨胀阀（602）和第二壳管式换热器（802）顺序连接组成的第二制冷系统，所述两制冷系统通过共用蒸发冷凝器（700），构成一双级复叠式制冷系统，其特征在于：
还包括制冷剂入口通过第三膨胀阀（603）与第一制冷系统的高压液体管路相连的第三壳管式换热器（803）；
还包括制冷剂入口通过第四膨胀阀（604）与第一制冷系统的高压液体管路相连的第四壳管式换热器（804）；
还包括制冷剂入口通过第五膨胀阀（605）与第一制冷系统的高压液体管路相连的第五壳管式换热器（805）；
还包括制冷剂入口通过第六膨胀阀（606）与第一制冷系统的高压液体管路相连的第六壳管式换热器（806）；
所述第三壳管式换热器（803）和第四壳管式换热器（804）的制冷剂出口并联后通过第一电动三通阀（901）的一个通路与第一压缩机（101）的吸气端相连；
所述第五壳管式换热器（805）和第六壳管式换热器（806）的制冷剂出口并联后通过第一电动三通阀（901）另一个通路与第一压缩机（101）的吸气端相连；
所述第三壳管式换热器（803）和第四壳管式换热器（804）的制冷剂入口并联后通过第一电磁阀（909）与第一压缩机（101）的排气端相连，其制冷剂出口并联后通过第二电动三通阀（902）的一个通路与第一压缩机（101）的吸气端相连；
所述第五壳管式换热器（805）和第六壳管式换热器（806）的制冷剂入口并联后通过第二电磁阀（910）与第一压缩机（101）的排气端相连，其制冷剂出口并联后通过第二电动三通阀（902）的另一个通路与第一压缩机（101）的吸气端相连；
所述第三壳管式换热器（803）的油气入口通过第三电动三通阀（903）的一端与防爆风泵（111）的出口相连，第三壳管式换热器（803）的油气出口接第四壳管式换热器（804）的油气入口，第二壳管式换热器（802）的油气入口接第四壳管式换热器（804）的油气出口，第二壳管式换热器（802）的油气出口通过油气分离器（112），排出低油气浓度的废气；
所述第五壳管式换热器（805）的油气入口通过第三电动三通阀（903）的另一个通路与防爆风泵（111）的出口相连，第五壳管式换热器（805）的油气出口接第六壳管式换热器（806）的油气入口，第六壳管式换热器（806）的油气出口也接第二壳管式换热器（802）的油气入口。
2.根据权利要求1所述的码头油气回收装置，其特征在于：所述第三壳管式换热器（803）、第四壳管式换热器（804）、第五壳管式换热器（805）和第六壳管式换热器（806）均为还包括一低温油气通道的三体一体油气壳管式换热器。
3.根据权利要求2所述的码头油气回收装置，其特征在于：所述第二壳管式换热器（802）的油气出口接第四壳管式换热器（804）的低温油气入口，第三壳管式换热器（803）的低温油气入口接第四壳管式换热器（804）的低温油气出口，第三壳管式换热器（803）的低温油气出口通过第四电动三通阀（904）的一个通道与油气分离器（112）的入口相连。
4.根据权利要求3所述的码头油气回收装置，其特征在于：所述第二壳管式换热器（802）的油气出口还接第六壳管式换热器（806）的低温油气入口，第五壳管式换热器（805）的低温油气入口接第六壳管式换热器（806）的低温油气出口，第五壳管式换热器（805）的低温油气出口通过第四电动三通阀（904）的另一个通道与油气分离器（112）的入口相连。
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Denomination of invention: A terminal oil and gas recovery device Effective date of registration: 20221025 Granted publication date: 20150527 Pledgee: Jiangsu SINOSURE technology microfinance Co.,Ltd. Pledgor: NANJING ALL DELIGHT REFRIGERATION EQUIPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2022980019380 |
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