CN111575044A - 一种间接油气冷凝回收装置及其回收工艺 - Google Patents

Abstract

本发明介绍了一种间接油气冷凝回收装置及其回收工艺，回收装置包括：油气输送系统、载冷系统和低温制冷系统；所述的油气输送系统包括预冷器、浅冷器和深冷器；所述的载冷系统包括第一载冷循环回路、第二载冷循环回路和第三载冷循环回路；所述的低温制冷系统包括压缩机、油气分离器、冷凝器气液分离器、板式换热器、膨胀阀、蒸发器等；该间接油气冷凝回收装置的回收工艺利用一个制冷系统完成整个油气冷凝阶段的温度控制，油气冷凝过程依次经历预冷阶段、浅冷阶段和深冷阶段，利用深冷阶段的载冷剂和出口低温油气通过换热获得冷量，油气冷量得到效回收利用，减少制冷系统的整体能量消耗，减少企业的运行成本。

Description

一种间接油气冷凝回收装置及其回收工艺

技术领域

本发明属于油气回收技术领域，具体涉及一种间接油气冷凝回收装置及其回收工艺。

背景技术

石油系列产品在储存、转运过程中有大量的损耗和浪费，油气包括多种烃类有机化合物，处理不当会形成化学烟雾，既危及安全生产又污染环境。近年来，关于油气回收和利用的研究和工程受到了广泛的关注，要达到国家规定的油气排放标准必须安装油气回收处理装置对油气中的轻烃组分进行回收处理，目前现有的油气处理方法有冷凝法、吸收法、吸附法和膜分离法四种。

常见的油气冷凝回收方法，是制冷剂与油气直接进行换热，属于直接冷却法。这种方法最大的缺点是：油气处理场所的油气流量、温度的变化比较大，意味着油气处理的负荷变化比较大，会导致制冷系统工作不稳定，大大影响制冷系统的工作性能；另外一种是采用载冷剂与油气换热的间接冷却方式，可通过调节载冷剂的温度和流量来应对油气负荷的变化，使系统能稳定运行。

然而，现有使用到载冷剂的油气回收方法中，往往系统结构组成很复杂，需要设计多个制冷系统用来提供不同阶段的油气处理温度，系统的控制也相应复杂很多，能耗比较高，而且也没有考虑冷量的回收，运行成本较高。

发明内容

该装置利用一个制冷系统完成整个油气冷凝阶段的温度控制，并采用油气冷凝过程依次经历预冷阶段、浅冷阶段和深冷阶段分阶段进行的工艺方法，即深冷阶段的载冷剂通过换热获得制冷系统的冷量，深冷阶段的出口低温油气通过换热为浅冷阶段和预冷阶段的载冷剂提供过冷，对油气进行间接的冷凝回收，油气冷量也得到有效利用，减少制冷系统的整体能量消耗。

本发明的目的可采用如下技术方案来实现：一种间接油气冷凝回收装置及其回收工艺，回收装置包括：油气输送系统、载冷系统和低温制冷系统；所述的油气输送系统包括深冷器、浅冷器和预冷器；所述的深冷器、浅冷器和预冷器的低温油气出口处分别设置有第一油气温度传感器、第二油气温度传感器和第三油气温度传感器，油气入口处分别设置有第一油气进口温度传感器、第二油气进口温度传感器和第三油气进口温度传感器，深冷器、浅冷器和预冷器的底部分别设置有冷凝油排油口；所述的预冷器的油气进口管路上设置有风机，预冷器的油气出口与浅冷器的油气进口连通；所述的浅冷器的油气出口与深冷器的油气进口连通；所述的深冷器的油气出口与第二板式换热器连通；

所述的载冷系统包括分别与深冷器、浅冷器和预冷器的载冷剂入口和出口连接的第一载冷循环回路、第二载冷循环回路和第三载冷循环回路；所述的第一载冷循环回路由第一载冷温度传感器、第一旁通电磁阀、第一电磁阀、第一储液槽、液压泵和膨胀罐组成；所述的第二载冷循环回路由第二载冷温度传感器、第二旁通电磁阀、第二电磁阀、第二板式换热器和第二储液槽组成；所述的第三载冷循环回路由第三载冷温度传感器、第三电磁阀、第三板式换热器和第三储液槽组成；所述的第一载冷温度传感器设置在深冷器的载冷剂入口处，所述的第一旁通电磁阀一端与深冷器载冷剂入口处的第一载冷温度传感器连接，另一端与第二载冷循环回路中的第二载冷温度传感器连接，所述的第一电磁阀与深冷器的载冷剂入口和出口接通，所述的第一储液槽、液压泵、膨胀罐串联在第一载冷循环回路的管路上；所述的第二载冷温度传感器设置在浅冷器的载冷剂入口处，所述的第二旁通电磁阀一端与第二载冷循环回路中的第二板式换热器的入口相连，另一端与第三载冷循环回路中的第三载冷温度传感器连接，所述的第二电磁阀与浅冷器的载冷剂入口和出口接通，所述的第二储液槽、液压泵和第二板式换热器串联在第二载冷循环回路的管路上；所述的第三载冷温度传感器设置在预冷器的载冷剂入口处，所述的第三电磁阀与预冷器的载冷剂入口和出口接通，所述的第三储液槽、液压泵和第三板式换热器串联在第三载冷循环回路的管路上；

所述的低温制冷系统包括压缩机、油气分离器、冷凝器、气液分离器、第一板式换热器、第一膨胀阀、初级蒸发器、冷媒膨胀阀、次级蒸发器和冷媒换热器，压缩机、油气分离器、冷凝器、气液分离器、第一板式换热器、第一膨胀阀、初级蒸发器依次按序连接在低温制冷系统的管路上；所述的初级蒸发器的气态出口与压缩机的入口连接，液态出口与冷媒换热器的入口连接；所述的冷媒膨胀阀依次和次级蒸发器、冷媒换热器连接；所述的次级蒸发器的载冷剂入口和出口串接在第一载冷循环回路中；所述的冷媒换热器与压缩机的入口连接；所述的第一板式换热器的低温油气入口和第三载冷循环回路的第三板式换热器的出口连接。

所述的第一油气温度传感器、第二油气温度传感器和第三油气温度传感器分别和控制深冷器、浅冷器和预冷器载冷剂流量的第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀连接。

所述的冷凝器为管翅式换热器结构。

所述的载冷剂为低温载冷剂。

所述的压缩机为螺杆压缩机。

所述的预冷器、浅冷器和深冷器外表面设有保温层。

所述载冷剂的管路、油气管路以及用于储存载冷剂的储液罐外表面进行保温处理。

所述的一种间接油气冷凝回收的工艺过程为：

a、低温制冷系统工艺过程：

压缩机内的气态混合冷媒被压缩成高温、高压状态，带润滑油的气态混合冷媒经过油气分离器时，润滑油被分离出来经回油管回到压缩机内；高温高压气态混合冷媒进入冷凝器内换热，混合冷媒中的大部分高沸点的气态冷媒Ⅰ遇冷后温度降至沸点以下，凝结为液态冷媒Ⅰ，而低沸点气态冷媒Ⅱ仍以气态存在，气液两相混合冷媒在气液分离器内被分离开来，气态冷媒Ⅱ从气液分离器顶部出去，而液态冷媒Ⅰ从气液分离器底部流出，在经过第一板式换热器与来自第三板式换热器的低温油气换热后，液态冷媒Ⅰ温度进一步降低，在第一膨胀阀的降压节流作用下，成为低温、低压状态，而后进入初级蒸发器内与来自气液分离器顶部的气态冷媒Ⅱ换热，气态冷媒Ⅱ遇冷后温度降至沸点以下而发生液化成液态冷媒Ⅱ，而低温、低压状态的液态冷媒Ⅰ在初级蒸发器内吸收气态冷媒的热量后气化成气态冷媒Ⅰ；同时，在初级蒸发器内的液态冷媒Ⅱ进入冷媒换热器内与来自次级蒸发器的冷媒通道出口的低温冷媒换热，液态冷媒Ⅱ的温度进一步降低后流经冷媒膨胀阀，在冷媒膨胀阀的降压节流作用下，成为低温、低压状态，再次进入次级蒸发器时温度再次降低，低温的液态冷媒Ⅱ在次级蒸发器内与载冷剂换热，流过冷媒换热器时与来自初级蒸发器的液态冷媒Ⅱ继续换热，吸热后完全气化，气化后的混合冷媒重新回到压缩机入口；

b、油气输送系统工艺过程：

外部油气进入预冷器，与管程内的载冷剂换热，油气温度降低，油气中的高沸点组分凝结成液体，积聚在预冷器的底部，从排油口排走；低沸点油气从预冷器油气出口进入到浅冷器壳程，与浅冷器管程内的载冷剂换热，油气温度再次降低，一部分凝结成液体，从排油口排出，另一部分油气再从浅冷器油气出口进入到深冷器壳程，与深冷器管程内的载冷剂换热，油气温度又一次降低，一部分组分凝结成液体，从排油口排出，低温油气从深冷器的油气出口依次经过第二板式换热器和第三板式换热器，温度再次降低，最后低温油气经过第一板式换热器与低温制冷系统的液态冷媒换热，冷却冷媒，剩余油气从油气出口排出；

c、载冷系统工艺过程：

从深冷器管程内出来的低温载冷剂进入低温制冷系统的次级蒸发器，与低温的液态冷媒换热，载冷剂温度降低，进入第一储液槽内贮存起来，通过液压泵推动载冷剂的流动，根据油气热负荷的变化，当第一油气温度传感器检测到深冷器出口油气温度低于规定值时，打开第一电磁阀；第一油气温度传感器检到深冷器出口油气温度高于规定值时，关闭第一电磁阀，以调节进入深冷器的载冷剂流量，使深冷器出口的油气温度保持恒定；深冷器出口的低温油气进入第二板式换热器内，与来自第二储液槽的低温载冷剂换热，载冷剂温度再次降低，第二载冷温度传感器监测浅冷器的载冷剂入口温度，通过控制第一旁通电磁阀将第一储液槽中的载冷剂旁通到浅冷器的载冷剂入口处，提供冷量，使这一温度保持规定值；载冷剂进入浅冷器管程内与管外油气换热，油气温度升高，当第二油气温度传感器检测到浅冷器的出口油气温度发生变化，超出规定值时，打开第二电磁阀的开关，对第一载冷循环回路上的载冷剂进行旁通，使浅冷器的出口油气温度保持规定值；从第二板式换热器出来的油气进入到第三板式换热器中，与来自第三储液槽的载冷剂换热，载冷剂温度降低，油气温度则升高，第三载冷温度传感器用于检测预冷器的载冷剂入口温度，超出规定值时，第二旁通电磁阀打开，将第二储液槽出来的载冷剂旁通到预冷器载冷剂入口处，提供冷量，使这一温度保持规定值；低温的载冷剂进入预冷器管程内和管外油气换热，使油气温度降低，当第三油气温度传感器检测到预冷器出口油气温度发生变化，通过控制第三电磁阀的开关，调节进入预冷器的载冷剂流量，使预冷器的出口油气温度保持规定值。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

（1）本发明通过载冷剂与深冷器出口油气换热，回收油气的冷量，用于浅冷器、预冷器内油气的冷凝分离，整个冷凝过程只用设置一个制冷系统为深冷阶段直接提供冷源，结构简单，控制方便，油气冷量得到有效回收利用，有效减少制冷系统制取当量冷量所需消耗的电能，系统的整体能耗低。

（2）本发明中，制冷系统的冷量仅提供给深冷器的载冷循环回路，并且深冷器的载冷循环回路内的载冷剂可旁通到浅冷器、预冷器的载冷循环回路，加上旁通电磁阀的作用，进入预冷器、浅冷器、深冷器内的载冷剂流量可自由调节，使油气处理温度始终维持在设定的范围内。

（3）本发明利用低温油气尾气给冷媒提供过冷，实现冷量回收，进一步节约资源，降低能耗。

（4）本发明中低温状态的冷媒为高温状态的冷媒提供一个过冷，一方面使得给载冷剂传递冷源的冷媒温度更低，提高制冷系统能效；另一方面，给传递冷源后的低温气态冷媒一个回热，避免吸气温度过低。

附图说明

图1为本发明的实施例工作原理结构示意图；

图中标记：1、压缩机，2、油气分离器，3、冷凝器，4、气液分离器，5、第一板式换热器，6、第一膨胀阀，7、初级蒸发器，8、冷媒膨胀阀，9、次级蒸发器，10、冷媒换热器，11、第一储液槽，12、液压泵，13、第一旁通电磁阀，14、第一电磁阀，15、第一载冷温度传感器，16、深冷器，17、膨胀罐，18、第二储液槽，19、第二板式换热器，20、第二旁通电磁阀，21、第二电磁阀，22、第二载冷温度传感器，23、浅冷器，24、第三储液槽，25、第三板式换热器，26、第三载冷温度传感器，27、第三电磁阀，28、预冷器，

29、第一油气温度传感器，30、第一油气进口温度传感器，31、第二油气温度传感器，32、第二油气进口温度传感器，33、第三油气温度传感器，34、第三油气进口温度传感器，35、风机，36、油气进口，37、油气出口。

具体实施方式

以下结合实施例附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明：

本附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

如图1所示的实施例，一种间接油气冷凝回收装置及其回收工艺，回收装置包括：油气输送系统、载冷系统和低温制冷系统；所述的油气输送系统包括深冷器16、浅冷器23和预冷器28；所述的载冷系统包括分别与深冷器16、浅冷器23和预冷器28的载冷剂入口和出口连接的第一载冷循环回路、第二载冷循环回路和第三载冷循环回路；所述的低温制冷系统包括压缩机1、油气分离器2、冷凝器3、气液分离器4、第一板式换热器5、第一膨胀阀6、初级蒸发器7、冷媒膨胀阀8、次级蒸发器9和冷媒换热器10。

所述的深冷器16、浅冷器23和预冷器28的低温油气出口处分别设置有第一油气温度传感器29、第二油气温度传感器31和第三油气温度传感器33，用于检测流出深冷器16、浅冷器23和预冷器28的出口油气温度；油气进口处分别设置有第一油气进口温度传感器30、第二油气进口温度传感器32和第三油气进口温度传感器34，用于检测进入深冷器16、浅冷器23和预冷器28的油气温度；深冷器16、浅冷器23和预冷器28的底部分别设置有冷凝油排油口；所述的深冷器16的油气出口与载冷系统的第二板式换热器19连通；所述的浅冷器23的油气出口与深冷器16的油气进口连通；所述的预冷器28的油气进口管路上设置有风机35，预冷器28的油气出口与浅冷器23的油气进口连通；深冷器16、浅冷器23和预冷器28的深冷器16、浅冷器23和预冷器28的外表面均设有保温层。

所述的第一载冷循环回路由第一储液槽11、液压泵12、第一旁通电磁阀13、第一电磁阀14、第一载冷温度传感器15和膨胀罐17组成；第一载冷温度传感器15设置在深冷器16的载冷剂入口处，用于检测载冷剂进入深冷器16的温度，第一旁通电磁阀13的一端与第一载冷循环回路载冷剂入口处的第一载冷温度传感器15连接，另一端与第二载冷循环回路中的第二载冷温度传感器22连接，用于将第一载冷循环回路中的载冷剂旁通到第二载冷循环回路中，以补充浅冷器23的载冷剂冷量不足，实现浅冷器23入口载冷剂温度精确可调；第一电磁阀14与深冷器16的载冷剂入口和出口接通，并与深冷器16油气出口处的第一油气温度传感器29连接，用于调节进入深冷器16的载冷剂流量，所述的第一储液槽11、液压泵12、膨胀罐17串联在第一载冷循环回路的管路上，第一储液槽11用于储存低温的载冷剂，液压泵12用于推动载冷剂的流动，膨胀罐17用于维持第一载冷循环回路内的压力；

所述的第二载冷循环回路由第二储液槽18、第二板式换热器19、第二旁通电磁阀20、第二电磁阀21和第二载冷温度传感器22组成；第二载冷温度传感器22设置在浅冷器23的载冷剂入口处，用于检测载冷剂进入浅冷器23的温度，第二旁通电磁阀20的一端与第二载冷循环回路的第二板式换热器19的载冷剂入口相连，另一端与第三载冷循环回路中的第三载冷温度传感器26连接，用于将第二载冷循环回路中的载冷剂旁通到第三载冷循环回路中，以补充预冷器28的载冷剂冷量不足，实现预冷器28的入口载冷剂温度精确可调；第二电磁阀21与浅冷器23的载冷剂入口和出口接通，并与浅冷器23油气出口处的第二油气温度传感器31连接，用于调节进入浅冷器23的载冷剂流量，使浅冷器23的出口油气温度维持在设定范围内，所述的第二储液槽18、液压泵12和第二板式换热器19串联在第二载冷循环回路的管路上；

所述的第三载冷循环回路由第三储液槽24、第三板式换热器25、第三载冷温度传感器26和第三电磁阀27组成；第三载冷温度传感器26设置在预冷器28的载冷剂入口处，用于检测载冷剂进入预冷器28的温度，第三电磁阀27与预冷器28的载冷剂入口和出口接通，并与预冷器28的油气出口处的第三油气温度传感器33连接，用于调节进入预冷器28的载冷剂流量，所述的第三储液槽24、液压泵12和第三板式换热器25串联在第三载冷循环回路的管路上。

所述的低温制冷系统的压缩机1、油气分离器2、冷凝器3、气液分离器4、第一板式换热器5、第一膨胀阀6、初级蒸发器7依次按序连接在低温制冷系统的管路上；所述的压缩机1为螺杆压缩机，用于将气态冷媒压缩成高温高压状态；所述的初级蒸发器7的冷媒气态出口与压缩机1的入口连接，液态出口与冷媒换热器8的入口连接，初级蒸发器7用于使气态冷媒降温转化为低温液态冷媒；所述的冷媒膨胀阀8依次和次级蒸发器9、冷媒换热器10连接，冷媒膨胀阀8用于使低温液态冷媒降压节流转化为低温、低压的液态冷媒；所述的次级蒸发器9的载冷剂入口和出口串接在第一载冷循环回路中，次级蒸发器9用于将低温低压的液态冷媒的冷量传递给进入次级蒸发器9的第一载冷循环回路中的载冷剂，使冷媒转化为气态低温冷媒，为低温制冷系统的液态冷媒提供一个过冷过程；所述的冷媒换热器10与压缩机1的入口连接，冷媒换热器10用于实现从初级蒸发器7出来的低温液态冷媒与从次级蒸发器9出来的低温气态冷媒换热，使液态冷媒温度降低；所述的第一板式换热器5的低温油气入口和第三载冷循环回路的第三板式换热器25的油气出口连接。

该油气回收装置的载冷剂的管路、油气管路以及用于储存载冷剂的储液罐外表面都进行了保温处理，以减少冷量浪费，节约资源。

该实施例的具体工艺过程为：

a、低温制冷系统工艺过程：

压缩机1内的气态混合冷媒被压缩成高温、高压状态，带润滑油的气态混合冷媒经过油气分离器2时，润滑油被分离出来经回油管回到压缩机1内；高温高压气态混合冷媒进入冷凝器3内，冷凝器3为管翅式换热器，气态混合冷媒与管外翅片间的流动空气换热，混合冷媒中的大部分高沸点的气态冷媒R600a遇冷后温度降至沸点以下，凝结为液体，而低沸点气态冷媒R23没有发生液化，仍以气态存在，气液两相混合的冷媒在气液分离器4内被分离开来，气态冷媒R23从气液分离器4的顶部流出，而液态冷媒R600a从气液分离器4的底部流出，经过第一板式换热器5时与来自第三板式换热器25的低温油气换热后，液态冷媒R600a温度进一步降低，加大了液态冷媒的过冷度，液态冷媒R600a在第一膨胀阀6的降压节流作用下，成为低温、低压状态，而后进入初级蒸发器7内与来自气液分离器4顶部的气态冷媒R23换热，气态冷媒R23遇冷后温度降至沸点以下而发生液化，而低温、低压状态的液态冷媒R600a在初级蒸发器7内吸收气态冷媒R23的热量后气化；同时，在初级蒸发器7内的液态冷媒R23进入冷媒换热器10内与来自次级蒸发器9的冷媒通道出口的低温冷媒R23换热，液态冷媒R23的温度进一步降低，流经冷媒膨胀阀8，在冷媒膨胀阀8的降压节流作用下，成为低温、低压状态，进入次级蒸发器9时温度再次降低至-85°C，液态冷媒R23在次级蒸发器9内与载冷剂换热，此时液态冷媒R23可能未完成气化，流过冷媒换热器10时与来自初级蒸发器7的液态冷媒R23继续换热，吸热后完全气化，为来自初级蒸发器7的液态冷媒R23提供了一定的过冷度，气化后的冷媒R23和冷媒R600a混合后重新回到压缩机1的入口。

b、油气输送系统工艺过程：

外部油气从油气进口36进入，在风机25的带动下进入预冷器28的壳程，与管程内的载冷剂换热，载冷剂为低温载冷剂，换热后油气温度由30℃降低至5℃，油气降温以后，油气中的大部分水分、二甲苯等高沸点组分凝结成液体，积聚在预冷器28的底部，从预冷器28的排油口排走；从预冷器28的油气出口出来的低沸点油气再进入到浅冷器23的壳程，与浅冷器23管程内的载冷剂换热，油气温度由5℃再次降低至-35°C，其重烃组分可凝结成液体，从浅冷器23的排油口排出，油气再从浅冷器23的油气出口进入到深冷器16的壳程，与深冷器16管程内的载冷剂换热，油气温度由-35℃降至-65℃，部分轻烃组分可凝结成液体，从深冷器16的排油口排出，低温油气从深冷器16的油气出口再依次经过第二载冷循环回路的第二板式换热器19和第三载冷循环回路的第三板式换热器25，油气温度降至-15℃，最后油气经过第一板式换热器5与低温制冷系统的液态冷媒R600a换热，冷却冷媒，为冷媒提供一个过冷过程，最后从油气出口37排出，这样利用低温油气尾气给冷媒提供过冷，实现冷量回收。

c、载冷系统工艺过程：

从深冷器16管程内出来的-60℃低温载冷剂进入第一载冷循环回路，即低温载冷剂进入低温制冷系统的次级蒸发器9内，与-85℃的液态冷媒换热，载冷剂温度降至-75℃，然后进入第一储液槽11内贮存起来，通过液压泵12推动使载冷剂流动，根据油气热负荷的变化，当第一油气温度传感器29检测到深冷器16的出口油气温度低于规定的-66℃值时，打开第一电磁阀14；第一油气温度传感器29检到深冷器16出口油气温度高于规定的-64℃值时，关闭第一电磁阀14，以此调节进入深冷器16的载冷剂流量，使深冷器16出口的油气温度保持恒定；深冷器16出口的-(65±1)℃低温油气进入第二载冷循环回路的第二板式换热器19内，与来自第二储液槽18的-30℃低温载冷剂换热，载冷剂温度再次降至-45℃；第二载冷温度传感器22用来监测到浅冷器23的入口载冷剂温度，通过控制第一旁通电磁阀13将第一储液槽11中的载冷剂旁通到浅冷器23的载冷剂入口处，用于弥补浅冷器23的载冷剂冷量不足，使浅冷器23的载冷剂入口温度保持在-(45±1)℃的规定值；低温载冷剂进入浅冷器23管程内与管外油气换热，温度升至-30℃；第二油气温度传感器31用于检测浅冷器23出口油气温度，超出规定值时，打开第二电磁阀21的开关，对第一载冷循环回路上的第一储液槽11的载冷剂进行旁通，用于弥补浅冷器23的载冷剂冷量不足，使浅冷器23的出口油气温度保持-(35±1)℃的规定值；从第二板式换热器19出来的油气进入到第三板式换热器25中，与来自第三储液槽24的5℃的载冷剂换热，载冷剂由5℃降至-5℃，油气由-35℃升至-15℃，第三载冷温度传感器26用于检测预冷器25的载冷剂入口温度，通过控制第二旁通电磁阀20的开关，将第二储液槽18的载冷剂旁通到预冷器28的载冷剂入口处，用于弥补预冷器28的载冷剂冷量不足，使入口处温度保持在-(5±1)℃的规定值；-5℃的载冷剂进入预冷器28管程内和管外油气换热，油气温度由30℃降至5℃，第三油气温度传感器33用来检测预冷器28出口油气温度，通过控制第三电磁阀27的开关，调节进入预冷器28的载冷剂流量，使预冷器28出口油气温度保持在(5±1)℃。

上述的油气冷凝回收工艺过程依次经历预冷阶段、浅冷阶段和深冷阶段，深冷阶段的载冷剂通过换热为低温制冷系统的冷媒提供冷量，同时深冷阶段的出口低温油气通过换热为浅冷阶段和预冷阶段的载冷剂提供冷量，实现冷量回收，进一步节约资源，降低能耗；当深冷阶段、浅冷阶段和预冷阶段的入口油气温度或流量发生小范围变化时，载冷系统能快速调节通入各个油气换热器的载冷剂流量，使油气温度始终维持在设定的范围内，保证各系统的稳定运行。

本发明未详述部分为现有技术，显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种间接油气冷凝回收装置，包括油气输送系统、载冷系统和低温制冷系统，其特征是：所述的油气输送系统包括深冷器（16）、浅冷器（23）和预冷器（28）；所述的深冷器（16）、浅冷器（23）和预冷器（28）的低温油气出口处分别设置有第一油气温度传感器（29）、第二油气温度传感器（31）和第三油气温度传感器（33），油气入口处分别设置有第一油气进口温度传感器（30）、第二油气进口温度传感器（32）和第三油气进口温度传感器（34），深冷器（16）、浅冷器（23）和预冷器（28）的底部分别设置有冷凝油排油口；所述的预冷器（28）的油气进口管路上设置有风机（35），预冷器（28）的油气出口与浅冷器（23）的油气进口连通；所述的浅冷器（23）的油气出口与深冷器（16）的油气进口连通；所述的深冷器（16）的油气出口与第二板式换热器（19）连通；

所述的载冷系统包括分别与深冷器（16）、浅冷器（23）和预冷器（28）的载冷剂入口和出口连接的第一载冷循环回路、第二载冷循环回路和第三载冷循环回路；所述的第一载冷循环回路由第一储液槽（11）、液压泵（12）、第一旁通电磁阀（13）、第一电磁阀（14）、第一载冷温度传感器（15）和膨胀罐（17）组成；所述的第二载冷循环回路由第二储液槽（18）、第二板式换热器（19）、第二旁通电磁阀（20）、第二电磁阀（21）和第二载冷温度传感器（22）组成；所述的第三载冷循环回路由第三储液槽（24）、第三板式换热器（25）、第三载冷温度传感器（26）和第三电磁阀（27）组成；所述的第一载冷温度传感器（15）设置在深冷器（28）的载冷剂入口处，所述的第一旁通电磁阀（13）一端与深冷器（28）的载冷剂入口处的第一载冷温度传感器（15）连接，另一端与第二载冷循环回路中的第二载冷温度传感器（22）连接，所述的第一电磁阀（14）与深冷器（28）的载冷剂入口和出口接通，所述的第一储液槽（11）、液压泵（12）、膨胀罐（17）串联在第一载冷循环回路的管路上；所述的第二载冷温度传感器（22）设置在浅冷器（23）的载冷剂入口处，所述的第二旁通电磁阀（20）的一端与第二载冷循环回路中的第二板式换热器（19）的入口相连，另一端与第三载冷循环回路中的第三载冷温度传感器（26）连接，所述的第二电磁阀（21）与浅冷器（23）的载冷剂入口和出口接通，所述的第二储液槽（18）、液压泵（12）和第二板式换热器（19）串联在第二载冷循环回路的管路上；所述的第三载冷温度传感器（26）设置在预冷器（28）的载冷剂入口处，所述的第三电磁阀（27）与预冷器（28）的载冷剂入口和出口接通，所述的第三储液槽（24）、液压泵（12）和第三板式换热器（25）串联在第三载冷循环回路的管路上；

所述的低温制冷系统包括压缩机（1）、油气分离器（2）、冷凝器（3）、气液分离器（4）、第一板式换热器（5）、第一膨胀阀（6）、初级蒸发器（7）、冷媒膨胀阀（8）、次级蒸发器（9）和冷媒换热器（10），所述的压缩机（1）、油气分离器（2）、冷凝器（3）、气液分离器（4）、第一板式换热器（5）、第一膨胀阀（6）、初级蒸发器（7）依次按序连接在低温制冷系统的管路上；所述的初级蒸发器（7）的气态出口与压缩机（1）的入口连接，液态出口与冷媒换热器（10）的入口连接；所述的冷媒膨胀阀（8）依次和次级蒸发器（9）、冷媒换热器（10）连接；所述的次级蒸发器（9）的载冷剂入口和出口串接在第一载冷循环回路中；所述的冷媒换热器（10）与压缩机（1）的入口连接；所述的第一板式换热器（5）的低温油气入口和第三载冷循环回路的第三板式换热器（25）的出口连接。

2.根据权利要求1所述的一种间接油气冷凝回收装置，其特征是：所述的第一油气温度传感器（29）、第二油气温度传感器（31）和第三油气温度传感器（33）分别和控制深冷器（16）、浅冷器（23）和预冷器（28）载冷剂流量的第一电磁阀（14）、第二电磁阀（21）和第三电磁阀（27）连接。

3.根据权利要求1所述的一种间接油气冷凝回收装置，其特征是：所述的冷凝器（3）为管翅式换热器结构。

4.根据权利要求1所述的一种间接油气冷凝回收装置，其特征是：所述的载冷剂为低温载冷剂。

5.根据权利要求1所述的一种间接油气冷凝回收装置，其特征是：所述的压缩机（1）为螺杆压缩机。

6.根据权利要求1所述的一种间接油气冷凝回收装置及其回收工艺，其特征是：所述的深冷器（16）、浅冷器（23）和预冷器（28）外表面设有保温层。

7.根据权利要求1所述的一种间接油气冷凝回收装置及其回收工艺，其特征是：所述载冷剂的管路、油气管路以及用于储存载冷剂的储液罐外表面进行保温处理。

8.一种如权利要求1-7所述的任意一种间接油气冷凝回收装置的回收工艺，其特征是：所述的油气冷凝回收工艺过程利用一个制冷系统完成整个油气冷凝阶段的温度控制；油气冷凝过程依次经历预冷阶段、浅冷阶段和深冷阶段，深冷阶段的载冷剂通过换热获得制冷系统的冷量，深冷阶段的出口低温油气通过换热为浅冷阶段和预冷阶段的载冷剂提供冷量，对油气进行间接的冷凝回收，其具体包括如下过程：

a、低温制冷系统工艺过程：

压缩机（1）内的气态混合冷媒被压缩成高温、高压状态，带润滑油的气态混合冷媒经过油气分离器（2）时，润滑油被分离出来经回油管回到压缩机（1）内；高温高压气态混合冷媒进入冷凝器（3）内换热，混合冷媒中的大部分高沸点的气态冷媒Ⅰ遇冷后温度降至沸点以下，凝结为液态冷媒Ⅰ，而低沸点气态冷媒Ⅱ仍以气态存在，气液两相混合冷媒在气液分离器（4）内被分离开来，气态冷媒Ⅱ从气液分离器（4）的顶部流出，而液态冷媒Ⅰ从气液分离器（4）的底部流出，经过第一板式换热器（5）与来自第三板式换热器（25）的低温油气换热后，液态冷媒Ⅰ的温度进一步降低，在第一膨胀阀（6）的降压节流作用下，成为低温、低压状态，而后进入初级蒸发器（7）内与来自气液分离器（4）顶部的气态冷媒Ⅱ换热，气态冷媒Ⅱ遇冷后温度降至沸点以下而发生液化成液态冷媒Ⅱ，而低温、低压状态的液态冷媒Ⅰ在初级蒸发器（7）内吸收气态冷媒Ⅱ的热量后气化成气态冷媒Ⅰ；同时，在初级蒸发器（7）内的液态冷媒Ⅱ进入冷媒换热器（10）内与来自次级蒸发器（9）的冷媒通道出口的低温冷媒换热，液态冷媒Ⅱ的温度进一步降低后流经冷媒膨胀阀（8），在冷媒膨胀阀（8）的降压节流作用下，成为低温、低压状态，再次进入次级蒸发器（9）时温度再次降低，低温的液态冷媒Ⅱ在次级蒸发器（9）内与载冷剂换热，经过冷媒换热器（10）时与来自初级蒸发器（7）的液态冷媒Ⅱ继续换热，吸热后完全气化，气化后的气态冷媒Ⅰ与气态冷媒Ⅱ混合后重新回到压缩机（1）的入口；

b、油气输送系统工艺过程：

外部油气进入预冷器（28），与管程内的载冷剂换热，油气温度降低，油气中的高沸点组分凝结成液体，积聚在预冷器（28）的底部，从排油口排走；低沸点油气从预冷器（28）的油气出口进入到浅冷器（23）壳程，与浅冷器（23）管程内的载冷剂换热，油气温度再次降低，一部分凝结成液体，从排油口排出，另一部分油气再从浅冷器（23）油气出口进入到深冷器（16）的壳程，与深冷器（16）管程内的载冷剂换热，油气温度又一次降低，一部分组分凝结成液体，从排油口排出，低温油气从深冷器（16）的油气出口依次经过第二板式换热器（19）和第三板式换热器（25），温度再次降低，最后低温油气经过第一板式换热器（5）与低温制冷系统的液态冷媒换热，冷却冷媒，剩余油气从油气出口（37）排出；

c、载冷系统工艺过程：

从深冷器（16）管程内出来的低温载冷剂进入低温制冷系统的次级蒸发器（9），与低温的液态冷媒换热，载冷剂温度降低，进入第一储液槽（11）内贮存起来，通过液压泵（12）推动载冷剂的流动，根据油气热负荷的变化，当第一油气温度传感器（29）检测到深冷器（16）的出口油气温度低于规定值时，打开第一电磁阀（14），第一油气温度传感器（29）检到深冷器（16）出口油气温度高于规定值时，关闭第一电磁阀（14），以此调节进入深冷器（16）的载冷剂流量，使深冷器（16）的出口的油气温度保持恒定；深冷器（16）出口的低温油气进入第二板式换热器（19）内，与来自第二储液槽（18）的低温载冷剂换热，载冷剂温度再次降低，第二载冷温度传感器（22）监测浅冷器（23）的载冷剂入口温度，通过控制第一旁通电磁阀（13）将第一储液槽（11）中的载冷剂旁通到浅冷器（23）的载冷剂入口处，提供冷量，使这一温度保持规定值；载冷剂进入浅冷器（23）管程内与管外油气换热，油气温度升高，当第二油气温度传感器（31）检测到浅冷器（23）的出口油气温度发生变化，超出规定值时，打开第二电磁阀（21）的开关，对第一载冷循环回路上的载冷剂进行旁通，使浅冷器（23）的出口油气温度保持规定值；从第二板式换热器（19）出来的油气进入到第三板式换热器（25）中，与来自第三储液槽（24）的载冷剂换热，载冷剂温度降低，油气温度则升高，第三载冷温度传感器（26）用于检测预冷器（28）的载冷剂入口温度，超出规定值时，第二旁通电磁阀（20）打开，将第二储液槽（18）的载冷剂旁通到预冷器（28）载冷剂入口处，提供冷量，使这一温度保持规定值；低温的载冷剂进入预冷器（28）管程内和管外油气换热，使油气温度降低，当第三油气温度传感器（33）检测到预冷器（28）出口油气温度发生变化，通过控制第三电磁阀（27）的开关，调节进入预冷器（28）的载冷剂流量，使预冷器（28）的出口油气温度保持规定值。

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