CN111876192B - 一种吸收自复叠冷凝组合式油气回收系统及回收方法 - Google Patents

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Abstract

一种吸收自复叠冷凝组合式油气回收系统及回收方法，该油气回收系统包括油气压缩机、吸收塔、浅冷级、深冷级蒸发器、浅冷级、深冷级冷凝器、制冷压缩机、集油罐和监控系统；所述的油气压缩机依次连接吸收塔、浅冷级蒸发器、深冷级蒸发器、浅冷级冷凝器和深冷级冷凝器；所述的吸收塔依次连接浅冷级蒸发器、深冷级蒸发器和集油罐；所述的监控系统包括用于监测吸收塔液位信号、集油罐液位信号、系统蒸发温度的控制模块。该油气回收方法采用单级压缩的嵌套式制冷系统，油气经先吸收后冷凝的组合式回收工艺，提供浅冷级及深冷级的油气冷凝温度，回收功耗小，结构简单，同时油气回收系统的回路封闭运行，回收率高，适用于移动式油气回收领域。

Description

一种吸收自复叠冷凝组合式油气回收系统及回收方法
技术领域
本发明属于油气回收技术领域，具体涉及适用于油气回收的一种吸收与自复叠冷凝组合式油气回收系统及油气回收方法。
背景技术
随着经济和工业的发展，柴油、汽油等燃油的消耗在不断地快速增加，而燃油的挥发性强，在油罐区、罐车装载、卸载、燃油使用过程中难免会发产生油气，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。现有的油气回收技术大多数是采用吸附、冷凝的组合工艺，该油气回收工艺投资和运行成本比较高，结构比较复杂，占地面积大，功耗大，回收效率低，更不适合移动式油气回收这一特殊应用场合。
发明内容
本发明的目的是设计一种吸收自复叠冷凝组合式油气回收系统及回收方法，该油气回收系统采用单级压缩的嵌套式制冷系统，油气经过先吸收后冷凝的组合式回收工艺，为油气回收提供浅冷级、深冷级的油气冷凝温度，同时油气回收系统的回路封闭运行，尾气重新回到起点继续进行回收，减少尾气排放。
本发明的目的可采用如下技术方案来实现：一种吸收自复叠冷凝组合式油气回收系统及回收方法，所述的吸收自复叠冷凝组合式油气回收系统包括油气压缩机、吸收塔、浅冷级蒸发器、第一电子膨胀阀、气液分离器、浅冷级冷凝器、轴流风机、深冷级冷凝器、第二电子膨胀阀、制冷压缩机、深冷级蒸发器、集油罐、排油泵、输油泵、回油泵和监控系统；所述的油气压缩机设置在油气入口和吸收塔之间，油气压缩机的油气出口与设置在吸收塔中部靠下一侧的油气进口连接；所述的吸收塔设置在浅冷级蒸发器和集油罐之间，吸收塔的顶端与浅冷级蒸发器的油气口连接，吸收塔的底部通过回油泵与集油罐连接；所述的集油罐的液态油出口通过输油泵连接到吸收塔的上部，集油罐的上方设置有与浅冷级蒸发器和深冷级蒸发器连接的冷凝油入口；所述的浅冷级蒸发器与深冷级蒸发器的油气口串联，浅冷级蒸发器和深冷级蒸发器的低温制冷剂出口均与深冷级冷凝器连接；所述的深冷级蒸发器的制冷剂入口与深冷级冷凝器连接，深冷级蒸发器的尾气出口与油气入口连接；所述的深冷级冷凝器与浅冷级冷凝器连接成制冷回路，二者之间设置有制冷压缩机；所述的浅冷级冷凝器与浅冷级蒸发器连接，浅冷级冷凝器与浅冷级蒸发器之间设置有气液分离器；所述的监控系统包括控制模块、液位变送器、液位计、温度传感器和监控显示屏，液位变送器、液位计、温度传感器和监控显示屏均与控制模块电连接。
所述的吸收塔内设有喷淋装置和填料层，喷淋装置位于吸收塔的上端，填料层位于喷淋装置的下方，吸收塔下方连接有监控吸收塔内液位高度的液位变送器，所述的液位变送器设置在填料层的下方。
所述的浅冷级蒸发器与气液分离器之间设置有对液相制冷剂进行降压节流的第一电子膨胀阀，第一电子膨胀阀与浅冷级蒸发器之间设置有监测蒸发温度信号的温度传感器。
所述的深冷级冷凝器与深冷级蒸发器之间设置有对气相制冷剂进行降压节流的第二电子膨胀阀，第二电子膨胀阀与深冷级蒸发器之间设置有监测蒸发温度信号的温度传感器。
所述的浅冷级蒸发器和深冷级蒸发器结构型式一样，均为油气走壳程，制冷剂走管程的管壳式换热器，换热器的底部均设有排油孔口。
所述的浅冷级冷凝器为风冷式翅管冷凝器，浅冷级冷凝器内设置有对浅冷级冷凝器的换热管内外制冷剂及空气对流换热的轴流风机。
所述的深冷级冷凝器为高温侧制冷剂走管程，低温侧制冷剂走壳程的管壳式换热器。
所述的集油罐内设置有监测集油罐内液态油含量的液位计，集油罐的下方设置有排油口。
所述的控制模块为PLC模块；
所述的吸收自复叠冷凝组合式油气回收系统的回收方法，采用单级压缩的嵌套式制冷系统，经过先吸收后冷凝的组合式油气回收工艺，具体包括如下过程：
a、油气回路：
油气从油气入口经油气压缩机加压后进入吸收塔内，同时来自集油罐的液态油经输油泵从吸收塔上方进入吸收塔内，吸收塔内的油气自下而上与从集油罐自上而下的液态油充分接触，液态油吸收了部分油气后积存在吸收塔的底部，当监控系统的液位变送器监测到吸收塔的液位升至设定高度时，将信息发送给控制模块，控制模块接收到液位变送器的高位信号后发出控制信号，通过回油泵将吸收塔塔底的油流回集油罐；吸收塔内剩余油气依次进入浅冷级蒸发器和深冷级蒸发器内进行冷凝；浅冷级蒸发器和深冷级蒸发器管外油气与管内低温制冷剂进行间壁式换热，油气受冷却后发生冷凝，由于深冷级蒸发器内制冷剂温度更低，油气进行二次冷凝后，沸点更低的油气冷凝下来，经过浅冷级蒸发器冷凝后的冷凝油和深冷级蒸发器二次冷凝后的冷凝油分别通过浅冷级蒸发器和深冷级蒸发器底部的排油孔口流入集油罐中；剩余少量的油气通过深冷级蒸发器的尾气出口重新回到油气入口处与油气入口处的油气汇合，进入到油气压缩机内进行下一轮的油气回收过程，如此循环往复；
b、制冷回路：
浅冷级蒸发器和深冷级蒸发器内的低温制冷剂作为深冷级冷凝器的冷源进入深冷级冷凝器内，混合后的制冷剂经制冷压缩机加压后进入浅冷级冷凝器内，在浅冷级冷凝器内冷凝成气液两相态，经气液分离器分离为气液两相制冷剂，液相制冷剂经第一电子膨胀阀降压节流后，进入浅冷级蒸发器作为浅冷级油气冷凝介质，而气相制冷剂进入深冷级冷凝器内冷凝成液体，经第二电子膨胀阀降压节流后进入深冷级蒸发器作为深冷级油气冷凝介质；其中浅冷级冷凝器的冷源为空气，深冷级冷凝器的冷源为两级蒸发器出口的低温制冷剂；
c、监控系统：
吸收塔连接的液位变送器、集油罐连接的液位计及与浅冷级蒸发器和深冷级蒸发器连接的温度传感器将监测到的吸收塔的液位信号、集油罐的液位信号及蒸发温度信号参数信息传递至控制模块，具体参数显示在监控显示屏上，控制模块根据接收到的吸收塔的液位信号对液位进行自动调节，集油罐的液位信号提示操作人员进行油罐排油操作，蒸发温度信号提示操作人员进行油气回收的操作。
本发明的有益效果是，与现有技术相比：
（1）相比传统的多级压缩制冷系统，本发明采用单级压缩的嵌套式制冷系统，油气通过吸收加冷凝的组合式回收方法，可提供浅冷级、深冷级油气冷凝温度，回收功耗更小，结构更简单，占地面积更小，适合车载式油气回收机构的场合应用，可整体撬装在移动设备上；
（2）本发明结合吸收、冷凝的工艺特点，采用先吸收后冷凝的方法，油气回收率高；
（3）本发明直接使用集油罐回收的高纯度燃油作为吸收剂，实现了吸收剂的重复利用，相比用其它物质作为吸收剂，省去了吸收剂的再生流程，简化了工艺流程；
（4）本发明所述的油气回收系统回路封闭运行，尾气重新回到吸收处理的油气入口继续进行回收，尾气几乎零排放；
（5）本发明所述的油气回收系统设有监控显示屏，可实时显示关键参数的信号，方便操作人员进行油气回收的操作。
附图说明
图1为本发明的实施例油气回收系统的工作原理图；
图2为本发明的监控系统监测示意图；
图中标记：1、油气压缩机，2、吸收塔，3、浅冷级蒸发器，4、第一电子膨胀阀，5、气液分离器，6、浅冷级冷凝器，7、轴流风机，8、深冷级冷凝器，9、第二电子膨胀阀，10、制冷压缩机，11、温度传感器，12、深冷级蒸发器，13、液位计，14、集油罐，15、排油泵，16、输油泵，17、回油泵，18、液位变送器；19、喷淋装置；20、填料层，21、油气入口。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明，本发明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。
以下实施例所述的连接均指通过管道连接；
如图1、图2所示，一种吸收自复叠冷凝组合式油气回收系统及回收方法，所述的吸收自复叠冷凝组合式油气回收系统包括油气压缩机1、吸收塔2、浅冷级蒸发器3、第一电子膨胀阀4、气液分离器5、浅冷级冷凝器6、轴流风机7、深冷级冷凝器8、第二电子膨胀阀9、制冷压缩机10、深冷级蒸发器12、集油罐14、排油泵15、输油泵16、回油泵17和监控系统；所述的油气压缩1机设置在油气入口21和吸收塔1之间，油气压缩机1的油气出口与设置在吸收塔2中部靠下一侧的油气进口连接；所述的吸收塔2设置在浅冷级蒸发器3和集油罐14之间，吸收塔2的顶端与浅冷级蒸发器3的油气口连接，吸收塔2的底部通过回油泵17与集油罐14连接，吸收塔2内设有喷淋装置19和填料层20，喷淋装置19位于吸收塔2的上端，填料层20位于喷淋装置19的下方，吸收塔2的下方连接有监控吸收塔2内液位高度的液位变送器18，液位变送器18设置在填料层20的下方；所述的集油罐14的液态油出口通过输油泵16连接到吸收塔2的上部，集油罐14的上方设置有与浅冷级蒸发器3和深冷级蒸发器12连接的冷凝油入口，集油罐14内设置有液位计13，液位计13能够实时监测集油罐14内液态油的含量，当监测到集油罐14内液态油液位过高、含量过多时，即提示操作人员进行油罐排油操作；集油罐14的下方还设有排油口，通过排油泵15将液态油从排油口排出；所述的浅冷级蒸发器3与深冷级蒸发器12的油气口串联，浅冷级蒸发器3和深冷级蒸发器12的低温制冷剂出口均与深冷级冷凝器8连接，浅冷级蒸发器3和深冷级蒸发器12结构型式一样，均为油气走壳程，制冷剂走管程的管壳式换热器，换热器的底部均设有排油孔口，区别在于二者的尺寸和参数因所要求的冷却程度不同而不同，浅冷级蒸发器3对油气进行初步预冷和液化，深冷级蒸发器12对油气进行深度冷却和液化；所述的深冷级蒸发器12的制冷剂入口与深冷级冷凝器8连接，深冷级蒸发器的尾气出口与油气入口21连接。
所述的浅冷级冷凝器6与深冷级冷凝器8连接成制冷回路，二者之间设置有制冷压缩机10，制冷压缩机10能够对混合制冷剂加压，使混合制冷剂加压后在浅冷级冷凝器6内冷凝成气液两相态；所述的浅冷级冷凝器6为风冷式翅管冷凝器，对油气进行初步预冷，浅冷级冷凝器6内设置有轴流风机7，轴流风机7用来加强风冷式翅管冷凝器换热管内外制冷剂及空气的对流换热，是风冷式翅管冷凝器的一个组成部件；浅冷级冷凝器6与浅冷级蒸发器3连接，二者之间设置有气液分离器5，气液分离5器能够将气液两相态的混合制冷剂分离成气液两相制冷剂，气液分离器5与浅冷级蒸发器3之间设置有对液相制冷剂进行降压节流的第一电子膨胀阀4，第一电子膨胀阀4与浅冷级蒸发器3之间设置有监测蒸发温度信号的温度传感器11；所述的深冷级冷凝器8为高温侧制冷剂走管程、低温侧制冷剂走壳程的管壳式换热器，对油气进行深度冷却，深冷级冷凝器8与深冷级蒸发器12之间设置有对气相制冷剂进行降压节流的第二电子膨胀阀9，第二电子膨胀阀9与深冷级蒸发器12之间设置有监测蒸发温度信号的温度传感器11。
所述的监控系统包括控制模块、液位变送器18、液位计13、温度传感器11和监控显示屏；所述的控制模块为PLC模块，液位变送器18、液位计13、温度传感器11和监控显示屏均与控制模块电连接。
所述的吸收自复叠冷凝组合式油气回收系统的回收方法，采用单级压缩的嵌套式制冷系统，经过先吸收后冷凝的组合式油气回收工艺，油气经过先吸收后冷凝，可提供浅冷级、深冷级的油气冷凝温度，具体包括如下过程：
a、油气回路：
油气从油气入口21经油气压缩机1加压后进入吸收塔2内，同时来自集油罐14的液态油经输油泵16从吸收塔2上方进入吸收塔2内，吸收塔2的油气自下而上与从集油罐14自上而下的液态油经喷淋装置19喷淋下来，液态油与油气充分接触，液态油吸收了部分油气后积存在吸收塔2的底部，当监控系统的液位变送器18监测到吸收塔2的液位升至设定高度时，将信息发送给控制模块，控制模块接收到液位变送器18的高位信号后发出控制信号，通过回油泵17将吸收塔2塔底的油流回集油罐14；吸收塔2内剩余油气依次进入浅冷级蒸发器3和深冷级蒸发器12内进行冷凝；浅冷级蒸发器3和深冷级蒸发器12管外油气与管内低温制冷剂进行间壁式换热，油气受冷却后发生冷凝，由于深冷级蒸发器12内制冷剂温度更低，油气进行二次冷凝后，沸点更低的油气冷凝下来，经过浅冷级蒸发器3冷凝后的冷凝油和深冷级蒸发器12二次冷凝后的冷凝油分别通过浅冷级蒸发器和深冷级蒸发器底部的排油孔口流入集油罐14中；油气经过先吸收后冷凝的油气回收过程，绝大部分的油气得以回收，只剩余少量的油气通过深冷级蒸发器12的尾气出口重新回到油气入口21处，与油气入口21处的油气汇合，进入到油气压缩机1内进行下一轮的油气回收过程，如此循环往复；
b、制冷回路：
浅冷级蒸发器3和深冷级蒸发器12内的低温制冷剂作为深冷级冷凝器8的冷源进入深冷级冷凝器8内，混合后的制冷剂进入制冷压缩机10加压后进入浅冷级冷凝器6内，在浅冷级冷凝器6内冷凝成气液两相态，经气液分离器5分离为气液两相制冷剂，液相制冷剂经第一电子膨胀阀4降压节流后，进入浅冷级蒸发器3作为浅冷级油气冷凝介质，而气相制冷剂进入深冷级冷凝器8内冷凝成液体，经第二电子膨胀阀9降压节流后进入深冷级蒸发器12作为深冷级油气冷凝介质；其中浅冷级冷凝器6的冷源为空气，深冷级冷凝器8的冷源为两级蒸发器出口的低温制冷剂；
c、监控系统：
PLC控制模块、吸收塔2连接的液位变送器18、集油罐14连接的液位计13、与浅冷级蒸发器3和深冷级蒸发器12连接的温度传感器11及监控显示屏构成本发明的监控系统，液位变送器18、液位计13、温度传感器11将监测到的吸收塔2的液位信号、集油罐14的液位信号及蒸发温度信号参数信息传递至控制模块，具体参数显示在监控显示屏上，便于操作者实时了解油气回收系统的运行状况；控制模块根据接收到的吸收塔2的液位信号对液位进行自动调节，集油罐14的液位信号提示操作人员进行油罐排油操作，蒸发温度信号提示操作人员进行油气回收的操作。
本发明未详述部分为现有技术，显然，本发明的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 (6)

1.一种吸收自复叠冷凝组合式油气回收系统，其特征是：所述的油气回收系统包括油气压缩机（1）、吸收塔（2）、浅冷级蒸发器（3）、第一电子膨胀阀（4）、气液分离器（5）、浅冷级冷凝器（6）、轴流风机（7）、深冷级冷凝器（8）、第二电子膨胀阀（9）、制冷压缩机（10）、深冷级蒸发器（12）、集油罐（14）、排油泵（15）、输油泵（16）、回油泵（17）和监控系统；所述的油气压缩机（1）设置在油气入口（21）和吸收塔（2）之间，油气压缩机（1）的油气出口与设置在吸收塔（2）中部靠下一侧的油气进口连接；所述的吸收塔（2）设置在浅冷级蒸发器（3）和集油罐（14）之间，吸收塔（2）的顶端与浅冷级蒸发器（3）的油气口连接，吸收塔（2）的底部通过回油泵（17）与集油罐（14）连接；所述的集油罐（14）的液态油出口通过输油泵（16）连接到吸收塔（2）的上部，集油罐（14）的上方设置有与浅冷级蒸发器（3）和深冷级蒸发器（12）连接的冷凝油入口；所述的浅冷级蒸发器（3）与深冷级蒸发器（12）的油气口串联，浅冷级蒸发器（3）和深冷级蒸发器（12）的低温制冷剂出口均与深冷级冷凝器（8）连接；所述的深冷级蒸发器（12）的制冷剂入口与深冷级冷凝器（8）连接，深冷级蒸发器（12）的尾气出口与油气入口（21）连接；所述的浅冷级冷凝器（6）与深冷级冷凝器（8）连接成制冷回路，二者之间设置有制冷压缩机（10）；所述的浅冷级冷凝器（6）与浅冷级蒸发器（3）连接，浅冷级冷凝器（6）与浅冷级蒸发器（3）之间设置有气液分离器（5）；所述的监控系统包括控制模块、液位变送器（18）、液位计（13）、温度传感器（11）和监控显示屏，液位变送器（18）、液位计（13）、温度传感器（11）和监控显示屏均与控制模块电连接；
所述的吸收塔（2）内设有喷淋装置（19）和填料层（20），喷淋装置（19）位于吸收塔（2）的上端，填料层（20）位于喷淋装置（19）的下方，吸收塔（2）下方连接有监控吸收塔（2）内液位高度的液位变送器（18），所述的液位变送器（18）设置在填料层（20）的下方；
所述的浅冷级蒸发器（3）与气液分离器（5）之间设置有对液相制冷剂进行降压节流的第一电子膨胀阀（4），第一电子膨胀阀（4）与浅冷级蒸发器（3）之间设置有监测蒸发温度信号的温度传感器（11）；
所述的深冷级蒸发器（12）与深冷级冷凝器（8）之间设置有对气相制冷剂进行降压节流的第二电子膨胀阀（9），第二电子膨胀阀（9）与深冷级蒸发器（12）之间设置有监测蒸发温度信号的温度传感器（11）；
所述的浅冷级冷凝器（6）为风冷式翅管冷凝器，浅冷级冷凝器（6）内设置有对浅冷级冷凝器（6）的换热管内外制冷剂及空气对流换热的轴流风机（7）。
2.根据权利要求1所述的一种吸收自复叠冷凝组合式油气回收系统，其特征是：所述的浅冷级蒸发器（3）和深冷级蒸发器（12）结构型式一样，均为油气走壳程、制冷剂走管程的管壳式换热器，换热器的底部均设有排油孔口。
3.根据权利要求1所述的一种吸收自复叠冷凝组合式油气回收系统，其特征是：所述的深冷级冷凝器（8）为高温侧制冷剂走管程，低温侧制冷剂走壳程的管壳式换热器。
4.根据权利要求1所述的一种吸收自复叠冷凝组合式油气回收系统，其特征是：所述的集油罐（14）内设置有监测集油罐内液态油含量的液位计（13），集油罐（14）的下方设置有排油口。
5.根据权利要求1所述的一种吸收自复叠冷凝组合式油气回收系统，其特征是：所述的控制模块为PLC模块。
6.一种如权利要求1-5所述的任意一种吸收自复叠冷凝组合式油气回收系统的回收方法，其特征是：所述的回收方法采用单级压缩的嵌套式制冷系统，经过先吸收后冷凝的组合式油气回收工艺，具体包括如下过程：
a 、油气回路：
油气从油气入口（21）经油气压缩机（1）加压后进入吸收塔（2）内，同时来自集油罐（14）的液态油经输油泵（16）从吸收塔（2）的上方进入吸收塔（2）内，吸收塔（2）内的油气自下而上与从集油罐（14）自上而下的液态油充分接触，液态油吸收了部分油气后积存在吸收塔的底部，当监控系统的液位变送器（18）监测到吸收塔（2）的液位升至设定高度时，将信息发送给控制模块，控制模块接收到液位变送器（18）的高位信号后发出控制信号，通过回油泵（17）将吸收塔（2）塔底的油流回集油罐（14）；吸收塔（2）内剩余油气依次进入浅冷级蒸发器（3）和深冷级蒸发器（12）内进行冷凝；浅冷级蒸发器（3）和深冷级蒸发器（12）管外油气与管内低温制冷剂进行间壁式换热，油气受冷却后发生冷凝，由于深冷级蒸发器（12）内制冷剂温度更低，油气进行二次冷凝后，沸点更低的油气冷凝下来，经过浅冷级蒸发器（3）冷凝后的冷凝油和深冷级蒸发器（12）二次冷凝后的冷凝油分别通过浅冷级蒸发器（3）和深冷级蒸发器（12）底部的排油孔口流入集油罐（14）中；剩余少量的油气通过深冷级蒸发器（12）的尾气出口重新回到油气入口（21）处与该处的油气汇合，进入到油气压缩机（1）内进行下一轮的油气回收过程，如此循环往复；
b、制冷回路：
浅冷级蒸发器（3）和深冷级蒸发器（12）内的低温制冷剂作为深冷级冷凝器（8）的冷源进入深冷级冷凝器（8）内，混合后的制冷剂经制冷压缩机（10）加压后进入浅冷级冷凝器（6）内，在浅冷级冷凝器（6）内冷凝成气液两相态，经气液分离器（5）分离为气液两相制冷剂，液相制冷剂经第一电子膨胀阀（4）降压节流后，进入浅冷级蒸发器（3）作为浅冷级油气冷凝介质，而气相制冷剂进入深冷级冷凝器（8）内冷凝成液体，经第二电子膨胀阀（9）降压节流后进入深冷级蒸发器（12）作为深冷级油气冷凝介质；其中浅冷级冷凝器（6）的冷源为空气，深冷级冷凝器（8）的冷源为两级蒸发器出口的低温制冷剂；
c、监控系统：
吸收塔（2）连接的液位变送器（18）、集油罐（14）连接的液位计（13）及与浅冷级蒸发器（3）和深冷级蒸发器（12）连接的温度传感器（11）将监测到的吸收塔（2）的液位信号、集油罐（14）的液位信号及蒸发温度信号参数信息传递至控制模块，具体参数显示在监控显示屏上，控制模块根据接收到的吸收塔（2）的液位信号对液位进行自动调节，集油罐（14）的液位信号提示操作人员进行油罐排油操作，蒸发温度信号提示操作人员进行油气回收的操作。
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