CN209934121U - 一种利用气体自身热量融霜不间断运行的挥发性物质冷凝回收装置 - Google Patents

Abstract

一种利用气体自身热量融霜不间断运行的挥发性物质冷凝回收装置，其特征是它利用增压单元将原料储罐气体排出口或输送槽罐上的排出口流出的挥发性有机物气体引入冷凝回收单元，挥发性有机物气体在冷凝回收单元液化后低于凝点的挥发性有机物结晶凝固，液化后的挥发性有机物液体流入冷凝回收单元加以回收；当进入冷凝回收单元的进气压力因挥发性有机气体结晶凝固者塞而上升到设定值时，再将增压单元的过热气体直接引入冷凝回收单元将结晶凝固的有机物融化，实现有机物的回收。本实用新型节能效果好，回收利用率高。

Description

一种利用气体自身热量融霜不间断运行的挥发性物质冷凝回 收装置

技术领域

本实用新型涉及一种化工气体处理技术，尤其是一种罐车或罐槽输送气体的回收利用技术，具体地说是一种利用气体自身热量融霜不间断运行的挥发性物质冷凝回收装置，该装置可利用挥发性物质气体自身热量将因低温冷凝（通常的工作稳定都低于-40℃，甚至达到-110℃）时凝固的有机气的液体融化成液体，在确保挥发性物质回收装置不间断运行的同时降低挥发性物质回收装置的运行能耗。该装置是节能与环保效果十分显著的一种挥发性物质回收再利用的设备。

背景技术

众所周知，化工产品或原料在存储或运输时因进料和温度上升的影响下会在储罐或输送槽罐内挥发，将导致化工产品或原料直接排入大气，对环境造成很大污染；为减少对环境的污染，需对储罐或输送槽罐排除的有机气体进行回收处理。

通常储罐或输送槽罐排出的气体具有以下特点：（1）气体气量大。（2）气体中的挥发性气体，即有机气体，浓度高，且多数有毒有害。鉴于以上特点，必须对此类气体进行回收，即减少对环境的污染又回收了有很高经济价值有机化工品。

随着社会环保意识的逐渐加强，以及环保标准的逐渐提高，环保监管越来越严，此类挥发性物质气体不能再直接排放。目前在用的挥发性物质回收装置为保证不间断连续运行，都采用其它方式对凝固的有机物进行融霜处理，需消耗其它能量或造成装置运行的不稳定性。由于挥发性物质储罐或输送槽罐排出的气体在进入装置前为克服后续装置产生的阻力，需设置增压装置，增压装置在提升气体压力的同时，温度也相应升高。

如果能利用挥发性物质气体自身温度对凝固的有机物进行融霜，将大大节约能耗，提高装置的运行稳定性，保证装置的不间断运行。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有的挥发性气体回收利用存在的能源浪费大的问题，设计一种环保和节能效果显著的利用气体自身热量融霜不间断运行的挥发性物质冷凝回收装置，它利用挥发性物质气体自身热量对凝固的有机物进行融霜处理，提高装置的运行稳定性，保证装置的不间断运行，节约能耗。

本实用新型的技术方案是：

一种利用气体自身热量融霜不间断运行的挥发性物质冷凝回收装置，其特征是它包括：

一增压装置22，该增压装置用于将原料储罐或输送槽罐排出的气体增压后送入冷凝回收单元；

一冷凝回收单元；该冷凝回收单元包括预冷器10、一级冷凝器12、第一二级冷凝器2、第二二级冷凝器4，第一三级冷凝器6、第二三级冷凝器19、预冷器10、一级冷凝器12、二级冷凝器2，三级冷凝器19串联形成第一冷凝回收单元，预冷器10、一级冷凝器12、二级冷凝器4，三级冷凝器6串联形成第二冷凝回收单元，第一冷凝回收单元和第二冷凝回收单元之间通过管道相连通；预冷器10和第一二级冷凝器2、第二二级冷凝器4均通过安装阀门的管路与增压装置22的出口管路相连通；增压装置22排出的高温高压挥发性有机物气体经预冷器10预冷后进入一级冷凝器12换热后再进入第一二级冷凝器2和第二三级冷凝器19进行换热，达到结晶温度后变成液体和固体，液体经三级冷凝器19排出进入储液罐14中，固体沉积在第一二级冷凝器2和第二三级冷凝器19中，未冷凝的气体经三级冷凝器排入预冷器中与增压装置输入的高温气体换热以降低进入一级冷凝器中气体的温度，减轻其制冷负荷；当第一二级冷凝器2和第二三级冷凝器19的进气管道因结晶堵塞压力上升到设定值时，增压装置不再向预冷器供气而直接向第一二级冷凝器2供气，利用高温气体对第一冷凝回收单元中的一级冷凝器12和第一二级冷凝器2进行融霜，融霜产生的液体进入储液罐14中，融霜产生的气体经三级冷凝器19进入预冷器10后再进入一级冷凝器12，再进入第二二级冷凝器4，第一三级冷凝器6中进行冷凝结晶，直至第二三级冷凝器19出口温度达到设定值，进入第一二级冷凝器2的高温气体阀门关闭，进入预冷器10的高温气体阀门再次打开，高温气体经预冷器进入一级冷凝器、第二二级冷凝器4、第一三级冷凝器6进行换热冷凝结晶，冷凝产生的液体通过第一三级冷凝器6进入储液罐14中，气体进入预冷器中对高温气体进行冷却，降低一级冷凝器的负荷，固体结晶在第二二级冷凝器4、第一三级冷凝器6中，当第二二级冷凝器4的进气管上的压力大于设定值时，打开进入第二二级冷凝器4的阀门将高温气体直接引入第二二级冷凝器4，同时关闭连接预冷器与增压装置出口之间的管路上的进入阀门，实现对第二冷凝回收单元中的第二二级冷凝器4和第一三级冷凝器6的融霜作业，融霜产生的液体通过第一三级冷凝器6进入储液罐14中，气体经预冷器、一级冷凝器再次进入第一冷凝回收单元中的第一二级冷凝器2、第二三级冷凝器19冷凝，直至第二冷凝回收单元的融霜结构，进入第二二级冷凝器4的高温气体进气阀门关闭，进入预冷器10的高温气体进气阀门再次打开，如此循环，第一冷凝回收单元和第二冷凝回收单元交替进行结晶融霜作业；

一储液罐14，该储液罐14用于接收第一三级冷凝器6，第二三级冷凝器19，及一级冷凝器12冷凝和融霜过程中产生的液体并在达到设定的液位时通过排液泵13进行排放。

所述的预冷器10连接有低浓度油气出口。

所述的第一三级冷凝器6和第二三级冷凝器19的出气管上安装有用于检测融霜进度的第一温度传感器7，第二温度传感器18。

连通第一二级冷凝器2、第二二级冷凝器4和第一三级冷凝器6、第二三级冷凝器19的管路上安装有第一压力传感器20、第二压力传感器21，当第一压力传感器20、第二压力传感器21的压力超过设定值时，即打开连通第一二级冷凝器2、第二二级冷凝器4与增压装置排气管路上的高温气体阀门，使增压装置排出的高温气体直接进入第一二级冷凝器2、第二二级冷凝器4，同时关闭高温气体直接进入预冷器的阀门。

在所述的一级冷凝器12的进气管路上安装有温度传感器23以实时调整一级冷凝器12的工作负荷。

三级冷凝器还串接有四级、五级、……级冷凝器；预冷器10和一级冷凝器12还与二级冷凝器、三级冷凝器串接形成第三、第四、……冷凝回收单元。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的目的在于利用挥发性物质气体自身热量对凝固的有机物进行融霜处理，提高装置的运行稳定性，保证装置的不间断运行，节约能耗。是一种环保和节能效果显著的装置。该装置将大大降低利用制冷系统热量对凝固物质融霜对制冷系统吸排气压力产生波动，而引起制冷系统故障，提高制冷系统及回收装置的运行稳定性，

附图说明

图1是本实用新型的系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

实施例一。

如图1所示。

一种利用气体自身热量融霜不间断运行的挥发性物质冷凝回收方法，其实质是利用增压单元将原料储罐气体排出口或输送槽罐上的排出口流出的挥发性有机物气体引入冷凝回收单元，挥发性有机物气体在冷凝回收单元液化后低于凝点的挥发性有机物结晶凝固，液化后的挥发性有机物液体流入冷凝回收单元加以回收；其次，当进入冷凝回收单元的进气压力因挥发性有机气体结晶凝固者塞而上升到设定值时，再将增压单元的过热气体直接引入冷凝回收单元将结晶凝固的有机物融化，实现有机物的回收。所述的储罐或输送槽罐排放气体为挥发性有机气体和空气（或氮气）的混合气体；沿所述储罐或输送槽罐排出气体的流通方向，在气体通过所述的增压单元前先通过安全泄压接口以保证原料储罐和输送槽罐的安全；在所述储罐或槽罐与增压单元之间的管道上还安装有阻火器、过滤器和阀门并设置有对排出压力进行监控的压力变送器。所述的冷凝回收单元包括至少三个冷凝器，优选冷凝器的数量为3~8。所述的冷凝回收单元回收的物质通过泵或自身压力排出；在冷凝回收单元回收气体出口端上设有阀门和阻火器。所述的增压单元中的增压设备为风机或压缩机；所述冷凝回收单元中的冷凝器为板式换热器、套管换热器、蛇管换热器、板翅式换热器、壳管式换热器或螺旋板式换热器中的任意一种或几种的组合；所述的冷凝回收单元制冷系统为一台制冷压缩机或2-10台制冷压缩机的组合；所述冷凝回收单元中冷凝器为预冷器、一级冷凝器、二级冷凝器、三级冷凝器和四级冷凝器中的两种及以上组合；冷凝回收单元冷凝温度为-150℃至25℃之间的任意温度，与预冷器、一级冷凝器、二级冷凝器、三级冷凝器、四级冷凝器相应温度任意配套使用；冷凝回收单元中制冷系统采用制冷剂直接蒸发制冷或采用制冷剂冷却某一中间载冷剂对挥发性物质进行冷凝回收，或采用上述技术中两种组合度挥发性物质进行冷凝回收。

实施例二。

一种利用气体自身热量融霜不间断运行的挥发性物质冷凝回收装置，它包括增压装置22：冷凝回收单元和储液罐14，如图1所示。增压装置22用于将原料储罐或输送槽罐排出的气体增压后送入冷凝回收单元；冷凝回收单元包括预冷器10、一级冷凝器12、第一二级冷凝器2，第二二级冷凝器4……，第一三级冷凝器6，第二三级冷凝器19，……，预冷器10、一级冷凝器12、第一级冷凝器2，第二三级冷凝器19串联形成第一冷凝回收单元，预冷器10、一级冷凝器12、第二二级冷凝器4，第一三级冷凝器6串联形成第二冷凝回收单元，一级冷凝器12、第一二级冷凝器2和其余级冷凝器、三级冷凝器还可串接形成第三、第四、……冷凝回收单元，图1中共设置了二个回收单元，因此本实施例以二个回收单元为例加以说明，三个或三个以上的回收单元的原理相同。本实施例的第一冷凝回收单元和第二冷凝回收单元之间通过管道相连通；预冷器10和第一二级冷凝器2，第二二级冷凝器4均通过安装阀门的管路与增压装置22的出口管路相连通；增压装置22排出的高温高压挥发性有机物气体经预冷器10预冷后进入一级冷凝器12换热后再进入第一二级冷凝器2和第二三级冷凝器19进行换热，达到结晶温度后变成液体和固体，液体经第二三级冷凝器19排出进入储液罐14中，固体沉积在第一二级冷凝器2和第二三级冷凝器19中，未冷凝的气体经第二三级冷凝器排入预冷器中与增压装置输入的高温气体换热以降低进入一级冷凝器中气体的温度，减轻其制冷负荷；当第一二级冷凝器2和第二三级冷凝器19的进气管道因结晶堵塞压力上升到设定值时，增压装置不再向预冷器供气而直接向第一二级冷凝器2供气，利用高温气体对第一冷凝回收单元中的一级冷凝器12和第一二级冷凝器2进行融霜，融霜产生的液体进入储液罐14中，融霜产生的气体经第二三级冷凝器19进入预冷器10后再进入一级冷凝器12，再进入第二二级冷凝器4，第一三级冷凝器6中进行冷凝结晶，直至第二三级冷凝器19出口温度达到设定值，进入第一二级冷凝器2的高温气体阀门关闭，进入预冷器10的高温气体阀门再次打开，高温气体经预冷器进入一级冷凝器、第二二级冷凝器4、第一三级冷凝器6进行换热冷凝结晶，冷凝产生的液体通过第一三级冷凝器6进入储液罐14中，气体进入预冷器中对高温气体进行冷却，降低一级冷凝器的负荷，固体结晶在第二二级冷凝器4、第一三级冷凝器6中，当第二二级冷凝器4的进气管上的压力大于设定值时，打开进入第二二级冷凝器4的阀门将高温气体直接引入第二二级冷凝器4，同时关闭连接预冷器与增压装置出口之间的管路上的进入阀门，实现对第二冷凝回收单元中的第二二级冷凝器4和第一三级冷凝器6的融霜作业，融霜产生的液体通过第一三级冷凝器6进入储液罐14中，气体经预冷器、一级冷凝器再次进入第一冷凝回收单元中的第一二级冷凝器2、第二三级冷凝器19冷凝，直至第二冷凝回收单元的融霜结构，进入第二二级冷凝器4的高温气体进气阀门关闭，进入预冷器10的高温气体进气阀门再次打开，如此循环，第一冷凝回收单元和第二冷凝回收单元交替进行结晶融霜作业；储液罐14用于接收第二三级冷凝器19和第一三级冷凝器6及一级冷凝器12冷凝和融霜过程中产生的液体并在达到设定的液位时通过排液泵13进行排放。预冷器10连接有低浓度油气出口。所述的第二三级冷凝器19和第一三级冷凝器6的出气管上安装有用于检测融霜进度的第一温度传感器7，第二温度传感器18。连通经一二级冷凝器2，第二二级冷凝器4和第二三级冷凝器19，第一三级冷凝器6管路上安装有第一压力传感器20，第一压力传感器21，当第一压力传感器20，第一压力传感器21的压力超过设定值时，即打开连通第一二级冷凝器2，第二二级冷凝器4与增压装置排气管路上的高温气体阀门，使增压装置排出的高温气体直接进入第一二级冷凝器2，第二二级冷凝器4，同时关闭高温气体直接进入预冷器的阀门。

下面以二个冷凝回收单元为例对本实用新型的工作过程作进一步的说明。

当增压装置22启动后，此时第一阀门1关闭、第二阀门3打开、第三阀门5关闭、第四阀门8 关闭、第五阀门9关闭、第六阀门11关闭、第七阀门15打开、第八阀门16打开，第九阀门17关闭。

储罐或输送槽罐排出的气体经管道连接经增压装置22增压（温度同时会升高15-50℃）后，首先经过第二阀门3，进入预冷器10经初步降温后进入一级冷凝器12。气体由一级冷凝器12进一步降温经第七阀门15，进入第一二级冷凝器2及第二三级冷凝器19进行低温冷凝；经低温冷凝后的气体通过第八阀门16流入预冷器10，低温气体在预冷器10对增压装置22出口的热气进行换热，降低一级冷凝器12负荷。

凝点高的挥发性物质会在第一二级冷凝器2及第二三级冷凝器19表面结晶凝固；随着运行时间的延长，换热器表面凝固的物质越来越厚，导致气体流道堵塞、换热效果急剧下降。

当差压变送器20感知进入第一二级冷凝器2及出第二三级冷凝器19的压力差达到设定值后第一阀门1打开、第二阀门3关闭、第三阀门5关闭、第四阀门8 关闭、第五阀门9打开、第六阀门11打开、第七阀门15关闭、第八阀门16关闭、第九阀门17打开，经增压装置22增压并升温的气体进入第一二级冷凝器2及第二三级冷凝器19对其进行融霜，凝固的挥发性物质变成液体流入储液油罐14；出第二三级冷凝器19的气体经第九阀门17）流入预冷器10及一级冷凝器12，经第六阀门11进入第一二级冷凝器4及第一三级冷凝器6；气体在第二二级冷凝器4及经一三级冷凝器6内被低温冷凝，经第五阀门9流入预冷器10与增压装置22出口的热气进行换热后流出装置。此时第二阀门3是关闭的22没有气体进入10。

经一段时间运行后温度传感器18感知到气体出第二三级冷凝器19高于设定温度后，融霜过程结束。此时第一阀门1关闭、第二阀门3打开、第三阀门5关闭、第四阀门8 关闭、第五阀门9打开、第六阀门11打开、第七阀门15）关闭、第八阀门16关闭，第九阀门17关闭。气体经管道连接经增压装置22、第二阀门3，进入预冷器10、一级冷凝器12，经一级冷凝器12进一步降温经第六阀门11，进入第二二级冷凝器4及第一三级冷凝器6进行低温冷凝；经低温冷凝后的气体通过第五阀门9流入预冷器10，低温气体在预冷器10对增压装置22出口的热气进行换热，降低一级冷凝器12负荷。

当差压变送器21感知进入第二二级冷凝器4及第一三级冷凝器6的压力差达到设定值后第一阀门1关闭、第二阀门3关闭、第三阀门5打开、第四阀门8 打开、第五阀门9关闭、第六阀门11关闭、第七阀门15打开、第八阀门16打开，第九阀门17关闭。经增压装置22增压并升温的气体进入第二二级冷凝器4及第一三级冷凝器6对其进行融霜，凝固的挥发性物质变成液体流入储液罐14；出第一三级冷凝器6的气体经第四阀门8流入预冷器10及一级冷凝器12，经第七阀门15进入二级冷凝器2及第二三级冷凝器19；气体在第一二级冷凝器2及第二三级冷凝器19内被低温冷凝，经第八阀门16流入预冷器10与增压装置22出口的热气进行换热后流出装置。此时第二阀门3也是关闭的22没有气体进入10。

经一段时间运行后温度传感器7感知到气体出第一三级冷凝器6高于设定温度后，融霜过程结束。此时第一阀门1关闭、第二阀门3打开、第三阀门5关闭、第四阀门8 关闭、第五阀门9关闭、第六阀门11关闭、第七阀门15打开、第八阀门16打开，第九阀门17关闭。气体经管道连接经增压装置22、第二阀门3，进入预冷器10、一级冷凝器12，经一级冷凝器12进一步降温经第七阀门15，进入二级冷凝器2及第二三级冷凝器19进行低温冷凝；经低温冷凝后的气体通过第八阀门16）流入预冷器10，低温气体在预冷器10对增压装置22出口的热气进行换热，降低一级冷凝器12负荷。

经过上述流出，两组换热器可实现连续不断的冷凝、融霜过程。

当温度传感器23感知到温度低于设定温度时，一级制冷器12自动关闭，节约运行能耗保证一级制冷系统的稳定运行。

冷凝及融化的挥发性物质液体流入储液罐14，当达到设定液位后排液泵13将液体输送到用户指定地点。

本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (4)

1.一种利用气体自身热量融霜不间断运行的挥发性物质冷凝回收装置，其特征是它包括：

一增压装置（22），该增压装置用于将原料储罐或输送槽罐排出的气体增压后送入冷凝回收单元；

一冷凝回收单元；该冷凝回收单元包括预冷器（10）、一级冷凝器（12）、第一二级冷凝器（2）、第二二级冷凝器（4）、第一三级冷凝器（6）、第二三级冷凝器（19），预冷器（10）、一级冷凝器（12）、第一二级冷凝器（2）、第二三级冷凝器（19）串联形成第一冷凝回收单元，预冷器（10）、一级冷凝器（12）、第二二级冷凝器（4）、第一三级冷凝器（6）串联形成第二冷凝回收单元，第一冷凝回收单元和第二冷凝回收单元之间通过管道相连通；预冷器（10）和第一二级冷凝器（2）及第二二级冷凝器（4）均通过安装阀门的管路与增压装置（22）的出口管路相连通；

一储液罐（14），该储液罐（14）用于接收第一三级冷凝器（6）、第二三级冷凝器（19）及一级冷凝器（12）冷凝和融霜过程中产生的液体并在达到设定的液位时通过排液泵（13）进行排放。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征是所述的预冷器（10）连接有低浓度油气出口。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征是所述的第一三级冷凝器（6）和第二三级冷凝器（19）的出气管上安装有用于检测融霜进度的第一温度传感器（7）和第二温度传感器（18）；所述的一级冷凝器（12）的进气管路上安装有温度传感器（23）以实时调整一级冷凝器（12）的工作负荷。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征是连通第一二级冷凝器（2）、第二二级冷凝器（4）和第一三级冷凝器（6）、第二三级冷凝器（19）管路上安装有第一压力传感器（20）和第二压力传感器（21），当第一压力传感器（20）和第二压力传感器（21）的压力超过设定值时，即打开连通二级冷凝器（2，4）与增压装置排气管路上的高温气体阀门，使增压装置排出的高温气体直接进入第一二级冷凝器（2）、第二二级冷凝器（4），同时关闭高温气体直接进入预冷器的阀门。

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