CN208975200U - 一种多级冷凝油气回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种专用于码头船岸界面安全装置后的多级冷凝油气回收装置，包括一级低温预处理换热器、二级普冷处理换热器A、三级深处理换热器A、回热处理换热器、二级普冷处理换热器B和三级深处理换热器B；所述一级低温预处理换热器通过鼓风机连接进气口，一级低温预处理换热器依次与二级普冷处理换热器A、三级深处理换热器A和回热处理换热器连接，所述二级普冷处理换热器B与二级普冷处理换热器A并联连接，三级深处理换热器B与三级深处理换热器A并联连接。本实用新型采用多级连续冷却方法降低油气温度的方案，可更好实现节约能源、减少排放的环保目标。

Description

一种多级冷凝油气回收装置

技术领域

本实用新型涉及一种采用多级冷凝处理工艺的油气回收装置，专门应用于码头船岸界面安全装置下游收集常规工况场所中难以收集的挥发性油气组份，属于油气资源回收利用、节能环保安全等技术领域。

背景技术

20世纪60年代，以美国为代表的发达国家开始对有机挥发气体的回收进行研究。1976 年，美国人Hiller等人提出了低温冷凝回收挥发有机气体的方法并成功建立了冷凝回收系统，随后Edwards等人进一步研究冷凝法回收系统，逐步完善并优化了冷凝回收技术的理论。我国冷凝法有机气体回收技术起步较晚，20世纪80年代才开始对该技术进行研究。中石油华东勘测设计研究院率先在国内推出了以回收天然气中丙、丁烷为主要目的的回收装置，并与日本公司合作开发了膨胀式制冷回收装置，为后续的冷凝回收技术打下了基础。

以美国为代表，国外最初的冷凝法回收技术应用最简单的制冷回收，效率比较低。随着工艺的不断改进，美国生产的DE系列冷凝法油气回收装置，实现了油气的高效回收和能源的低能耗，但价格昂贵，不适合市场推广。码头船岸界面安全装置下游的油气回收系统中多采用传统吸附吸收处理工艺，对油气吸收率有一定局限性，对于环境较为复杂的码头储油库，处理效果有待改善。

实用新型内容

基于上述技术问题，本实用新型提供一种专用于码头船岸界面安全装置后的多级冷凝油气回收装置。

本实用新型所采用的技术解决方案是：

一种多级冷凝油气回收装置，包括一级低温预处理换热器、二级普冷处理换热器A、三级深处理换热器A、二级普冷处理换热器B、三级深处理换热器B和回热处理换热器；

所述一级低温预处理换热器通过鼓风机连接进气口，一级低温预处理换热器依次与二级普冷处理换热器A、三级深处理换热器A和回热处理换热器连接，所述二级普冷处理换热器B 与二级普冷处理换热器A并联连接，三级深处理换热器B与三级深处理换热器A并联连接；

所述一级低温预处理换热器配备有一级低温预处理换热器制冷剂流程系统，二级普冷处理换热器A和二级普冷处理换热器B共同配备有二级普冷处理换热器制冷剂流程系统，三级深处理换热器A和三级深处理换热器B共同配备有三级深处理换热器制冷剂流程系统，回热处理换热器配备有低温预处理换热器制冷剂流程系统，低温预处理换热器制冷剂流程系统与三级深处理换热器制冷剂流程系统相连接；

所述一级低温预处理换热器、二级普冷处理换热器A、三级深处理换热器A、回热处理换热器、二级普冷处理换热器B和三级深处理换热器B均通过管路连接集液罐。

优选的，所述一级低温预处理换热器制冷剂流程系统、二级普冷处理换热器制冷剂流程系统和三级深处理换热器制冷剂流程系统中均包含有压缩机、热交换器、风冷冷凝器、高效油分离器和储液器。

优选的，所述一级低温预处理换热器制冷剂流程系统中设有1台蒸发换热器，二级普冷处理换热器制冷剂流程系统中设有1台回热用板式热交换器和1台二次换热器，三级深处理换热器制冷剂流程系统中设有1台回热用板式热交换器、1台二次换热器和1台三次换热器。

优选的，所述二级普冷处理换热器制冷剂流程系统和三级深处理换热器制冷剂流程系统中均设置有用于实现融霜功能的高压喷液化霜组件。

本实用新型的有益技术效果是：

针对码头船岸界面安全装置的使用环境，本实用新型提供了一种多级冷凝油气回收装置，该装置采用多级连续冷却方法降低油气温度的方案，使得油品转泊运输过程中产生的油气的各个组分到达各自的露点后冷凝分离，可更好实现节约能源、减少排放的环保目标。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型提供的多级冷凝油气回收装置的结构示意图。

图中：1-鼓风机；2-一级低温预处理换热器；3-二级普冷处理换热器A；4-三级深处理换热器A；5-回热处理换热器；6-二级普冷处理换热器B；7-三级深处理换热器B；8-集液罐； 9-蓄冷罐；10-循环泵；11-膨胀罐；12-蒸发换热器；13，16-二次换热器；17-三次换热器； 14，15-回热用板式热交换器；18，19，20-压缩机；21-风冷冷凝器；22-储液器；23-高效油分离器；24-高压喷液化霜组件。

具体实施方式

结合附图，一种专用于码头船岸界面安全装置后的多级冷凝油气回收装置，包括一级低温预处理换热器2、二级普冷处理换热器A 3、三级深处理换热器A 4、回热处理换热器5、二级普冷处理换热器B 6和三级深处理换热器B 7。所述一级低温预处理换热器2的壳程进口端通过鼓风机1连接进气口，一级低温预处理换热器2依次与二级普冷处理换热器A3、三级深处理换热器A 4和回热处理换热器5连接，所述二级普冷处理换热器B 6与二级普冷处理换热器A 3并联连接，三级深处理换热器B 7与三级深处理换热器A 4并联连接。也就是说，一级低温预处理换热器2的壳程出口分别与二级普冷处理换热器A 3的壳程入口、二级普冷处理换热器B 6的壳程入口连通，二级普冷处理换热器A 3的壳程出口与三级深处理换热器A 4的壳程入口连通，三级深处理换热器A 4的壳程出口与回热处理换热器5的壳程入口连通，二级普冷处理换热器B的壳程出口与三级深处理换热器B的壳程入口连通。

所述一级低温预处理换热器2配备有一级低温预处理换热器制冷剂流程系统，二级普冷处理换热器A和二级普冷处理换热器B共同配备有二级普冷处理换热器制冷剂流程系统，三级深处理换热器A和三级深处理换热器B共同配备有三级深处理换热器制冷剂流程系统，回热处理换热器5配备有低温预处理换热器制冷剂流程系统，低温预处理换热器制冷剂流程系统与三级深处理换热器制冷剂流程系统相连接。制冷剂流程系统连接换热器的管程。

所述一级低温预处理换热器2、二级普冷处理换热器A、三级深处理换热器A、回热处理换热器5、二级普冷处理换热器B和三级深处理换热器B均通过管路连接集液罐8。集液罐8 用于收集各级换热器冷凝收集到的油气组份，各个收集管路应设有保冷保护，确保冷凝油气组份不会轻易挥发，且集液罐内装有油气吸收剂，便于吸收油气组份。

作为对本实用新型的进一步设计，所述一级低温预处理换热器制冷剂流程系统、二级普冷处理换热器制冷剂流程系统和三级深处理换热器制冷剂流程系统中均包含有相互连接的压缩机、热交换器、风冷冷凝器21、高效油分离器23和储液器22。具体连接关系见图1。不同级的低温预处理换热器制冷剂流程系统中所采用的压缩机可根据工况需求采用不同的结构形式。

进一步的，所述一级低温预处理换热器制冷剂流程系统中设有1台蒸发换热器12，二级普冷处理换热器制冷剂流程系统中设有1台回热用板式热交换器14和1台二次换热器13，三级深处理换热器制冷剂流程系统中设有1台回热用板式热交换器15和2台二次换热器。该组成部分用于实现多级换热，提高设备热功效。

更进一步的，所述二级普冷处理换热器制冷剂流程系统和三级深处理换热器制冷剂流程系统中均设置有高压喷液化霜组件24，该高压喷液化霜组件24用于实现融霜功能。

下面结合本实用新型的工作过程等进行进一步说明：

外界来的油气逐级冷凝过程如下：一级制冷：处理温度范围是0～5℃，主要处理水及C5 及C6组份油气的冷凝，能截留大部分水进入低温冷凝箱，并防止结霜；二级制冷：处理温度范围是-30～-35℃，液化部分C3～C6组份的油气。三级制冷：处理温度范围是-70～-75℃，液化回收轻烃组份的油气；如此逐级冷凝能够确保92％以上的油气得到回收。

多级冷凝之后的气体的热回收过程：经三级制冷后低温不凝气体可作为很好的冷源与三级制冷流程中的制冷剂进行热交换，实现冷量回收节能降耗的功能，换热之后的尾气达到常温后排放。

采用多级制冷，多级连续冷却方法降低油气的温度，冷凝气液混合物分离，使有机挥发性气体排放达标。油气各组分到达各自的露点后冷凝，制冷温度可逐级达到-75℃，换热器分离实现热回收预冷。

本实用新型研制的三级复叠制冷技术，一级制冷可选用R404A制冷剂，二级制冷可选用一定配比的R227和R23制冷剂，三级制冷可选用一定配比的R227、R23和R14制冷剂。通过优化流程，优化制冷剂配比，可减少设备数量，提高能效比，满足不同工况制冷温度的技术要求。

出口选用乙二醇水溶液进行冷量回收，油气出口温度可升为15℃左右。乙二醇水溶液的冷量作为高温制冷剂的降温用。装置总能耗可实现比同等规模的类似设备节省23.5％的能耗。

外界油气进入冷凝单元进行多级冷凝(各级冷场均可调)：先经回热器/预冷器被冷却至 3℃左右，冷凝出部分油和水(若系统含水)，然后进入一级换热器被冷却至-40℃左右，再析出一部分油，然后进入二级换热器被冷却至-75℃左右，进一步析出油品，至此约90％以上(针对不同种类和不同进气浓度的油气，此处直接回收率会相应变化，一般在90～99％之间)。油气组分被直接冷凝液化析出，冷凝分离后的低温低浓度油气再回到前级换热器和进气进行回热交换，出换热器时温度回升到接近常温，至此，完成了油气气路的冷量回收利用。同时，每一级冷场出油管路上均设有利用制冷系统压缩机排出的过热蒸汽将油温升至冰点以上的油冷回收装置，使得油路冷量全部回收。设备制冷系统的所有制冷量全部用于克服油气从气态变为液态的相变潜热，无多余的冷量浪费。

本实用新型装置一级制冷选用蓄冷式技术方案，首先制冷剂对乙二醇溶液进行制冷，冷却后的乙二醇溶液再对油气进行一级冷凝，在本阶段将油气冷却至3℃，油气中的大部分水、易凝结的油品从气相冷凝析出。蓄冷式技术方案的最大优点是油气的制冷温度精度高，温度控制稳定，减少一个冷却器，并且避免了因油路堵塞而增加的化霜系统。设备的投资费用及占地面积相应减少。

本实用新型装置的第二、三级选用直冷技术方案，制冷剂直接与油气在换热器中直接进行换热，气路选用两通道设计方案，保证油气管路的压降合理，保证在合适的压降下进行化霜作业，化霜过程无需额外的能量消耗，利用高效的雾化化霜系统，保证化霜过程控制在5 分钟以内完成。

本实用新型装置的第二级冷凝采用二级自复叠制冷技术，利用两种制冷剂进行优化组合。根据两种制冷剂的液化温度、压力不同，第一种制冷剂首先液化，通过气液分离装置将其分离出来，然后通过机械膨胀阀，自身温度降至-20℃左右，然后与第二种制冷剂进行换热降温，使第二种制冷剂过冷液化。第二种制冷剂通过机械膨胀阀，制冷温度即可达到-40～-50℃。二级自复叠制冷的最大优点是压缩机的数量减少1台，压缩机功率降低，制冷温度可调度增加。

第三级冷凝采用三级自复叠制冷技术，采用三种制冷剂进行优化组合，利用三种制冷剂的液化温度、压力不同，分别进行冷凝降温，并最终达到-65～-75℃的制冷温度。第三级制冷的原理和优点与第二级类似。

上述方式中未述及的有关技术内容采取或借鉴已有技术即可实现。

需要说明的是，在本说明书的教导下，本领域技术人员所作出的任何等同替代方式，或明显变形方式，均应在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种多级冷凝油气回收装置，其特征在于：包括一级低温预处理换热器、二级普冷处理换热器A、三级深处理换热器A、二级普冷处理换热器B、三级深处理换热器B和回热处理换热器；

所述一级低温预处理换热器通过鼓风机连接进气口，一级低温预处理换热器依次与二级普冷处理换热器A、三级深处理换热器A和回热处理换热器连接，所述二级普冷处理换热器B与二级普冷处理换热器A并联连接，三级深处理换热器B与三级深处理换热器A并联连接；

所述一级低温预处理换热器配备有一级低温预处理换热器制冷剂流程系统，二级普冷处理换热器A和二级普冷处理换热器B共同配备有二级普冷处理换热器制冷剂流程系统，三级深处理换热器A和三级深处理换热器B共同配备有三级深处理换热器制冷剂流程系统，回热处理换热器配备有低温预处理换热器制冷剂流程系统，低温预处理换热器制冷剂流程系统与三级深处理换热器制冷剂流程系统相连接；

所述一级低温预处理换热器、二级普冷处理换热器A、三级深处理换热器A、回热处理换热器、二级普冷处理换热器B和三级深处理换热器B均通过管路连接集液罐。

2.根据权利要求1所述的一种多级冷凝油气回收装置，其特征在于：所述一级低温预处理换热器制冷剂流程系统、二级普冷处理换热器制冷剂流程系统和三级深处理换热器制冷剂流程系统中均包含有压缩机、热交换器、风冷冷凝器、高效油分离器和储液器。

3.根据权利要求2所述的一种多级冷凝油气回收装置，其特征在于：所述一级低温预处理换热器制冷剂流程系统中设有1台蒸发换热器，二级普冷处理换热器制冷剂流程系统中设有1台回热用板式热交换器和1台二次换热器，三级深处理换热器制冷剂流程系统中设有1台回热用板式热交换器和2台二次换热器。

4.根据权利要求2所述的一种多级冷凝油气回收装置，其特征在于：所述二级普冷处理换热器制冷剂流程系统和三级深处理换热器制冷剂流程系统中均设置有用于实现融霜功能的高压喷液化霜组件。