CN108949216A - 一种高效回收油气的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效回收油气的系统及方法，包括一级预冷器、一级分离器、二级预冷器、二级分离器、低温冷凝器和低温分离器，一级预冷器的管程出口与一级分离器的入口相连，一级分离器的气相出口与二级预冷器的管程入口相连，二级预冷器的管程出口与二级分离器的入口相连，二级分离器的气相出口与低温冷凝器的管程入口端相连，低温冷凝器的管程出口端与低温分离器的入口相连，低温分离器的气相出口与一级预冷器的壳程入口连接。本发明操作简单、运行成本低；设置三级冷凝、分离，在保证油气回收率的同时，避免出现冰堵。

Description

一种高效回收油气的系统及方法
技术领域
本发明涉及油气回收技术领域，尤其涉及一种高效回收油气的系统及方法。
背景技术
原油及成品油的蒸发损耗发生在从油田、炼油厂、销售到用户的整个储运过程中，在这一过程中会有一部分较轻的液态组分气化并排入大气，造成油品损耗的同时污染大气环境，并具有较大的危害性。油气回收装置可消除安全隐患，降低环境污染，减少能源浪费，保证油品质量，国家标准GB 20950—2007《储油库大气污染物排放标准》规定：储油库灌装（汽）油作业时，油气回收装置的油气排放浓度<25g/m，油气处理效率95％。
文献“油气回收技术分析与比较”（《化学工程》2005年第33卷第5期）进行了吸收法、吸附法、冷凝法和膜分离法等油气回收技术的综合比较，可以看出冷凝法具有油气处理量大、油气回收率高等优点。
文献“油气冷凝回收特性及换热器结构分析”（《石油炼制与化工》2010年第41卷第12期）介绍了常规冷凝法油气回收系统的流程，该流程采用三级复叠式机械制冷工艺，活塞或螺杆式压缩机等动设备的使用导致装置的投资和能耗较高、可靠性较差。
中国发明专利CN 104606915 B“一种高效低成本的VOC回收系统及方法”采用液氮与油气混合的方式将导致氮气被污染而无法继续使用，虽然降低了装置的投资成本，但大大增加装置的运行成本，另外该专利采用两级分离工艺，容易发生换热器冰堵问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种高效回收油气的系统及方法。
具体的，一种高效回收油气的系统，包括一级预冷器、一级分离器、二级预冷器、二级分离器、低温冷凝器和低温分离器，所述的一级预冷器、二级预冷器和低温冷凝器均为管壳式换热器；一级预冷器的管程出口与一级分离器的入口相连，一级分离器的气相出口与二级预冷器的管程入口相连，二级预冷器的管程出口与二级分离器的入口相连，二级分离器的气相出口与低温冷凝器的管程入口端相连，低温冷凝器的管程出口端与低温分离器的入口相连，低温分离器的气相出口与一级预冷器的壳程入口连接。
进一步地，所述的二级预冷器和低温冷凝器的壳程入口均与外部液氮源连接；且低温冷凝器的壳程出口与二级预冷器的壳程入口连通。
进一步地，所述一级分离器、二级分离器和低温分离器的液相出口均与凝液储罐连通。
进一步地，所述的一级预冷器、二级预冷器和低温冷凝器的换热管为光管或翅片管。
进一步地，所述一级预冷器、二级预冷器和低温冷凝器分别采用一台或多台管壳式换热器并联。
进一步地，所述的二级预冷器的壳程入口处设置有液氮控制阀TV1，低温冷凝器的壳程入口处设置有液氮控制阀TV2。
一种高效回收油气的方法，包括以下步骤：
S1: 界区外来的油气进入一级预冷器，冷却并部分冷凝后，进入一级分离器进行第一次分离，分离出水和部分重烃的液体并回收，分离后的油气进入二级预冷器；
S2：进入二级预冷器中的油气，冷却并部分冷凝至一定温度后，进入二级分离器进行第二次分离，分离出水和部分重烃的液体并回收，分离后的油气进入低温冷凝器；
S3: 进入低温冷凝器中的油气, 冷却并部分冷凝至更低温度后，进入低温分离器进行第三次分离，分离出大部分烃类的液体并回收，分离后的气体进入一级预冷器作为冷源。
进一步地，二级预冷器和低温冷凝器冷源由外部液氮源提供，外部的液氮源一部分经液氮控制阀TV2送入低温冷凝器，换热后的低温氮气与另一部分经液氮控制阀TV1的液氮混合，一起送入二级预冷器，与油气换热后以氮气的形式送出界区。
进一步地，一级分离器的分离温度为0~20℃，二级分离器的分离温度为-20~-50℃，低温分离器的分离温度为-80~-120℃。
进一步地，液氮控制阀TV1可由二级分离器的入口温度控制，也可由二级预冷器的壳程出口氮气温度控制；液氮控制阀TV2可由低温分离器的入口温度控制，也可由低温冷凝器的壳程出口氮气温度控制。
本发明的有益效果在于：（1）本发明通过集合油气回收和液氮气化，在油气回收的同时生产氮气，无需动设备，操作简单、运行成本低；（2）设置三级冷凝、分离，在保证油气回收率的同时，避免出现冰堵；（3）本发明采用单一管/壳程的换热器，结构简单、造价低；（4）本发明操作简单、可靠、投资省，具有良好的环保效益和经济效益。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构示意图；
图2是本发明实施例二的结构示意图；
图中1-级预冷器、2-一级分离器、3-二级预冷器、4-二级分离器、5-低温冷凝器、6-低温分离器、7-凝液储罐。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
实施例一
如图1所示，一种高效回收油气的系统，它包括一级预冷器1、一级分离器2、二级预冷器3、二级分离器4、低温冷凝器5、低温分离器6和凝液储罐7，所述的一级预冷器1、二级预冷器3和低温冷凝器5为管壳式换热器；一级预冷器1的管程出口端与一级分离器2的入口相连，一级分离器2的气相出口与二级预冷器3的管程入口端连接，二级预冷器3的管程出口端与二级分离器4的入口相连，二级分离器4的气相出口与低温冷凝器5的管程入口端相连，低温冷凝器5的管程出口端与低温分离器6的入口相连，低温分离器6的气相出口与一级预冷器1的壳程入口端连接；
所述一级分离器2、二级分离器4和低温分离器6的液相出口合并，一起与凝液储罐7的入口相连；
在本实施例中，作为冷源的液氮分为两个支路，第一个支路经液氮控制阀TV1与二级预冷器的壳程入口端连接，第二个支路经液氮控制阀TV2与低温冷凝器5的壳程入口端连接，低温冷凝器5的壳程出口也与二级预冷器3的壳程入口端连接。
在本实施例中，一级预冷器1、二级预冷器3和低温冷凝器5的换热管为光管或翅片管。一级预冷器1、二级预冷器3和低温冷凝器5采用1台或多台换热器并联，并设置切换、加温和吹扫管线。
一种利用上述系统高效回收油气的方法，它包括以下步骤：
首先，从界区外来的油气进入一级预冷器1，被低温尾气冷却并部分冷凝，随后进入一级分离器2进行第一次分离，分离出水和部分重烃的液体送入凝液储罐7中，分离后的气体进入二级预冷器3；
接着，经过一次冷凝、分离的油气在二级预冷器3中被液氮冷却并部分冷凝至一定温度，随后进入二级分离器4进行第二次分离，分离出水和部分重烃的液体也送入凝液储罐7中，分离后的气体进入低温冷凝器5；
最后，经过二次冷凝、分离的油气在低温冷凝器5中被液氮冷却并部分冷凝至更低温度后，进入低温分离器6进行第三次分离，分离出大部分烃类的液体也送入凝液储罐7中，分离后的气体返回一级预冷器1，与原料油气换热后以尾气的形式送出界区；
其中，从界区外来的液氮分为两路，一路经液氮控制阀TV2送入低温冷凝器5，与油气换热后的低温氮气与另一路经液氮控制阀TV1的液氮混合，一起送入二级预冷器3，与油气换热后以氮气的形式送出界区。
在本实施例中，一级分离器2的分离温度为0~20℃，二级分离器4的分离温度为-20~-50℃，低温分离器6的分离温度为-80~-120℃。
在本实施例中，液氮控制阀TV1可由二级分离器4的入口温度控制，也可由二级预冷器3的壳程出口氮气温度控制，液氮控制阀TV2可由低温分离器6的入口温度控制，也可由低温冷凝器5的壳程出口氮气温度控制。通过设置温度界限值，实现液氮控制阀TV1和液氮控制阀TV2的打开或关闭，保证二级预冷器3和低温冷凝器5冷凝效果。
实施例二
如图2所示，本实施例与实施例一的区别在于：低温冷凝器5的壳程出口氮气与二级预冷器3的壳程出口氮气混合，一起以氮气的形式送出界区，适用于氮气需求量较大的场合，从而简化装置操作。

Claims (10)

1.一种高效回收油气的系统，其特征在于，包括一级预冷器（1）、一级分离器（2）、二级预冷器（3）、二级分离器（4）、低温冷凝器（5）和低温分离器（6），所述的一级预冷器（1）、二级预冷器（3）和低温冷凝器（5）均为管壳式换热器；一级预冷器（1）的管程出口与一级分离器（2）的入口相连，一级分离器（2）的气相出口与二级预冷器（3）的管程入口相连，二级预冷器（3）的管程出口与二级分离器（4）的入口相连，二级分离器（4）的气相出口与低温冷凝器（5）的管程入口端相连，低温冷凝器（5）的管程出口端与低温分离器（6）的入口相连，低温分离器（6）的气相出口与一级预冷器（1）的壳程入口连接。
2.根据权利要求1所述的一种高效回收油气的系统，其特征在于，所述的二级预冷器（3）和低温冷凝器（5）的壳程入口均与外部液氮源连接；且低温冷凝器（5）的壳程出口与二级预冷器（3）的壳程入口连通。
3.根据权利要求1所述的一种高效回收油气的系统，其特征在于，所述一级分离器（2）、二级分离器（4）和低温分离器（6）的液相出口均与凝液储罐（7）连通。
4.根据权利要求1所述的一种高效回收油气的系统，其特征在于，所述的一级预冷器（1）、二级预冷器（3）和低温冷凝器（5）的换热管为光管或翅片管。
5.根据权利要求1所述的一种高效回收油气的系统，其特征在于，所述一级预冷器（1）、二级预冷器（3）和低温冷凝器（5）分别采用一台或多台管壳式换热器并联。
6.根据权利要求1所述的一种高效回收油气的系统，其特征在于，所述的二级预冷器（3）的壳程入口处设置有液氮控制阀TV1，低温冷凝器（5）的壳程入口处设置有液氮控制阀TV2。
7.一种高效回收油气的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1: 界区外来的油气进入一级预冷器（1），冷却并部分冷凝后，进入一级分离器（2）进行第一次分离，分离出水和部分重烃的液体并回收，分离后的油气进入二级预冷器（3）；
S2：进入二级预冷器（3）中的油气，冷却并部分冷凝至一定温度后，进入二级分离器（4）进行第二次分离，分离出水和部分重烃的液体并回收，分离后的油气进入低温冷凝器（5）；
S3: 进入低温冷凝器（5）中的油气, 冷却并部分冷凝至更低温度后，进入低温分离器（6）进行第三次分离，分离出大部分烃类的液体并回收，分离后的气体进入一级预冷器（1）作为冷源。
8.根据权利要求7所述的一种高效回收油气的方法，其特征在于，二级预冷器（3）和低温冷凝器（5）冷源由外部液氮源提供，外部的液氮源一部分经液氮控制阀TV2送入低温冷凝器（5），换热后的低温氮气与另一部分经液氮控制阀TV1的液氮混合，一起送入二级预冷器（3），与油气换热后以氮气的形式送出界区。
9.根据权利要求7所述的一种高效回收油气的方法，其特征在于，一级分离器（2）的分离温度为0~20℃，二级分离器（4）的分离温度为-20~-50℃，低温分离器（6）的分离温度为-80~-120℃。
10.根据权利要求7所述的一种高效回收油气的方法，其特征在于，液氮控制阀TV1可由二级分离器（4）的入口温度控制，也可由二级预冷器（3）的壳程出口氮气温度控制；液氮控制阀TV2可由低温分离器（6）的入口温度控制，也可由低温冷凝器（5）的壳程出口氮气温度控制。
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