CN213739298U - 一种基于深度冷凝的集成回收油气系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于深度冷凝的集成回收油气系统，该系统包括集气管道、三级冷凝系统、制冷系统、吸附系统、水冷换热器和恒温油浴箱；所述集气管道分别连接三级冷凝系统和吸附系统，所述制冷系统通过制冷管线与三级冷凝系统连接，三级冷凝系统的出口连接吸附系统的进气口；所述吸附系统的第一出气口连接排气管线，第二出气口连接的解吸气管道经过水冷换热器连接至三级冷凝系统的入口，所述吸附系统的进油口连接恒温油浴箱的出油口，吸附系统的出油口连接恒温油浴箱的进油口；所述三级冷凝系统还连接油水分离器。该系统将三级冷凝系统与吸附系统集成，避免单一回收方法弊端，实现油气超低浓度排放，回收彻底，能量循环利用。

Description

一种基于深度冷凝的集成回收油气系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于深度冷凝的集成回收油气系统，属于油气回收技术领域。

背景技术

由于油气混合气具有排放点多、排放频繁、排放量大、对恶化环境累积量大、排放点工艺复杂、废气组分复杂、毒性不一等排放特点，因此难以用单一技术有效处理。冷凝法回收有机废气回收效果稳定、应用于高浓度场合，尤其适合应用在集成工艺的前端。因此，“冷凝+”集成工艺能够有效解决单一回收方法存在的弊端，其中，冷凝-吸附集成工艺，既避免了单纯冷凝法由于低温冷凝而引起的成本剧增，又可避免吸附法由于吸附高浓度油气而产生的安全隐患，同时发挥冷凝法在冷凝回收高浓度油气方面安全、高效的优势以及吸附法在吸附低浓度油气时可以将油气浓度控制在很低范围的优势。目前，吸附法回收油气废气存在吸附剂再生利用技术瓶颈，大多数利用热再生法，特别对于高浓度油气，吸附放热存在安全隐患，电加热再生法温度高达1000℃。冷凝法回收油气，存在制冷温度达不到冷凝要求与能耗过高问题，特别是单极冷凝对压缩机要求过高，且冷凝温度无法达到深度冷凝要求（-110℃），同时存在换热片结冰、结霜问题，影响整体冷凝效果，难以达到大气排放浓度要求。

根据本发明技术特点检索了国内外数据库，发现有关油气回收系统的报道和专利比较多。中国专利CN104096452A提供了一种冷却油预吸收吸附法回收工艺，主要是利用吸收塔吸收油气中的碳氢化合物，吸收剂的挥发气和未被吸收的油气输送至含活性炭吸收塔中进一步处理。中国专利CN102527073A提出一种吸附冷凝复合式油气回收装置，先通过吸附罐对油气进行吸附，再用冷凝法处理吸附罐再生的气体，但针对高浓度油气回收效果不佳，且存在安全隐患，无法达到排放标准；经检索，目前针对不同浓度、组分油气回收仍未有完整高效集成回收工艺，对于高浓度油气回收后排放浓度过高。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域普通技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于深度冷凝的集成回收油气系统，通过与三级冷凝系统和吸附系统的两种不同的连接方式，可针对回收油气组分、浓度不同，实施先冷凝后吸附或先吸附后冷凝，针对高浓度油气，先三级耦合冷凝后吸附，解吸气再进入冷凝工艺，高效回收，达到超低浓度排放要求；低浓度油气，先吸附后冷凝，降低先冷凝能耗过高问题；利用工艺产生热能对冷凝换热器除冰、除霜。使用该系统进行回收能耗可循环利用，灵活可调，达到油气回收率、设备投资、运行能耗等技术经济综合指标的最优化。

为达到上述目的，本实用新型是采用下述技术方案实现的：

一种基于深度冷凝的集成回收油气系统，该系统包括集气管道、三级冷凝系统、制冷系统、吸附系统、水冷换热器和恒温油浴箱；

所述集气管道分别连接三级冷凝系统和吸附系统，所述制冷系统通过制冷管线与三级冷凝系统连接，三级冷凝系统的出口连接吸附系统的进气口；所述吸附系统的第一出气口连接排气管线，第二出气口连接的解吸气管道经过水冷换热器连接至三级冷凝系统的入口，所述吸附系统的进油口连接恒温油浴箱的出油口，吸附系统的出油口连接恒温油浴箱的进油口；所述三级冷凝系统还连接油水分离器。

本实用新型所述三级冷凝系统中包括串接的预冷凝室、中级冷凝室和深度冷凝室。进一步的，所述中级冷凝室包括两个独立冷凝室。具体可以设置为所述集气管道通过截止阀与预冷凝室进口相连进入预冷凝室，预冷凝室出口通过三通电磁阀与中级冷凝室进口相连进入独立冷凝室A/B，独立冷凝室A/B出口经过三通电磁阀进入深度冷凝室，深度冷凝室出口经过三通电磁阀与吸附系统底部进气口相连。

进一步，预冷凝室，冷凝温度设置为-5~3℃，冷凝室的气体通道面积比为（3.5~5）：1，换热面积比为（0.5~1）：1；中级冷凝室，冷凝温度设置为-50~-70℃，冷凝室气体通道面积比为（4~7）：1，换热面积比为（2~3）：1；深度冷凝室，冷凝温度设置为-100~-110℃。

本实用新型所述制冷系统包括第一制冷单元、第二制冷单元和第三制冷单元，所述预冷凝室、中级冷凝室和深度冷凝室分别连接第一制冷单元、第二制冷单元和第三制冷单元

进一步的，所述第一制冷单元、第二制冷单元和第三制冷单元均通过制冷管线串接制冷压缩机、风冷冷凝器和电液阀，所述第二制冷单元和第三制冷单元中还串接有换热器，第一制冷单元和第二制冷单元通过另一支路经过电液阀与第二制冷单元和第三制冷单元的换热器连接，换热器的出口汇合到制冷管线中。

进一步的，制冷压缩机提供制冷剂A给预冷凝单独冷凝室，部分制冷剂A通过换热器以复叠形式提供给制冷压缩机，供中级冷凝使用；制冷压缩机同时供制冷剂B给中级冷凝的2个独立冷凝室A、独立冷凝室B，另有一部分制冷剂B通过换热器以复叠形式提供给制冷压缩机；制冷压缩机仅提供制冷剂C给深度冷凝冷凝室，达到-110℃低温要求。

本实用新型所述油水分离器包括第一油水分离器和第二油水分离器，所述预冷凝室单独连接至第一油水分离器，中级冷凝室和深度冷凝室均连接至第二油水分离器，所述第一油水分离器高度为800~1200mm，长度为2000~3000mm，内部设有2个高度为500~1000mm隔板，隔板之间距离为1500~2000mm，将油水分离器内部分为左侧的水区、中间的缓冲区和右边的油区；所述第二油水分离器高度为1000~1500mm，长度为2000~3000mm，整体设置保温层，保温层厚度为150~300mm，防止回收油品高温二次挥发。所述油水分离器底部均设有排水口和排油口，排油口连接油品回收罐，所述油水分离器还设有液位计。

本实用新型所述吸附系统包括并联的第一吸附塔和第二吸附塔，所述第一吸附塔和第二吸附塔的进气口、出气口、进油口和出油口均通过三通电磁阀与其他管路或部件连接。所述吸附系统的第一出气口连接排气管线还经过自吸式浓度取样口、阻火器将达标气体排入大气。

进一步的，所述第一吸附塔和第二吸附塔内部均匀排列多个翅片管，优选吸附塔直径1500~2000mm，高度3000~4500mm，内部设有10行6列60个翅片管。所述第一吸附塔和第二吸附塔顶部均设有压力传感器，塔身上、中、下均装有温度感应器，实时监测吸附塔内部温度变化。

本实用新型所述集气管道在三级冷凝系统和吸附塔前依次串接阻火器、流量计、压力传感器、自吸式浓度取气口、截止阀和变频防爆风机。

本实用新型所述各部件的进出口均可通过阀门控制，本领域技术人员可根据实际选择添加适合的阀门。

与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果：

（1）本实用新型所述的基于深度冷凝的集成回收油气系统将三级冷凝系统与吸附系统集成，避免了单一方法的弊端，回收彻底，回收能耗可循环利用。

（2）本实用新型并设计两种不同连接方式，针对不同的组分可以实现不同方式，灵活可调，对浓度油气进行高效回收，达到回收率、运行成本最优化。

（3）本实用新型通过三级耦合深度冷凝，可实现深度冷凝-110℃，实现油气超低浓度排放。

（4）采用本实用新型所述系统进行油气回收过程中，产生的热能可有效解决换热器结霜、结冰问题。

附图说明

图1是本实用新型所述集成回收油气系统实施例的结构示意图。

图2是实施例所述的吸附塔内的翅片管的结构示意图。

图中：1-阻火器，2-流量计，3-压力传感器，4-自吸式浓度取气口，5-截止阀，6-变频防爆风机，7-三级冷凝系统，8-预冷凝室，9-中级冷凝室，10-深度冷凝室，11-三通电磁阀，12-液位计，13-第一油水分离器，14-第二油水分离器，15-油品回收罐，16-温度感应器，17-第一吸附塔、18-第二吸附塔，19-水冷换热器，20-真空泵，21-恒温油浴箱，22-制冷系统，221-第一制冷压缩机，222-第二制冷压缩机，223-第三制冷压缩机，23-风冷冷凝器，24-电液阀，25-换热器，26-翅片管。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语 “上”、“下”、“前”、“后”、 “顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

一种基于深度冷凝的集成回收油气系统，该系统包括集气管道、三级冷凝系统7、制冷系统22、吸附系统、水冷换热器19和恒温油浴箱21；所述集气管道分别连接三级冷凝系统7和吸附系统，所述制冷系统22通过制冷管线与三级冷凝系统7连接，三级冷凝系统7的出口连接吸附系统的进气口；所述吸附系统的第一出气口连接排气管线，第二出气口连接的解吸气管道经过水冷换热器19连接至三级冷凝系统7的入口，所述吸附系统的进油口连接恒温油浴箱21的出油口，吸附系统的出油口连接恒温油浴箱21的进油口；所述三级冷凝系统7还连接油水分离器。

如图1所示，该系统中各设备的连接方式如下：

（1）现场来气的集气管道，经过阻火器1、流量计2、压力传感器3、自吸式浓度取气口4、截止阀5、变频防爆风机6后分别连接两条线路。

（2）一条通过截止阀5与预冷凝室8进口相连进入预冷凝室8，预冷凝室8出口通过三通电磁阀11与中级冷凝室9进口相连进入独立冷凝室A/B，独立冷凝室A/B出口经过三通电磁阀11进入深度冷凝室13，深度冷凝室13出口经过三通电磁阀11与第一吸附塔17、第二吸附塔18底部进气口相连；第一吸附塔17、第二吸附塔18顶部出气口与三通电磁阀11连接，并经过自吸式浓度取样口4、阻火器1达标排入大气。

另一条直接通过三通电磁阀11进入第一吸附塔17、第二吸附塔18；第一吸附塔17、第二吸附塔18内部盘管连接的进油口通过三通电磁阀11与恒温油浴箱21出油口相连，第一吸附塔17、第二吸附塔18底部出油口与恒温油浴箱21进油口连接。

（3）第一吸附塔17、第二吸附塔18底部管线通过三通电磁阀11与水冷换热器19连接，水冷换热器19出口经真空泵20、截止阀5与预冷凝室8进口处的截止阀5连接；预冷凝室8冷凝液通过其底部出口进入第一油水分离器13，第一油水分离器13底部排水口和排油口均连接截止阀5，排油口连接的截止阀5出口与油品回收罐15连接。

（4）中级冷凝室9两个独立冷凝室和深度冷凝室10产生冷凝液通过其底部出口与第二油水分离器14连接，第二油水分离器14底部排水口和排油口均连接截止阀5，排油口连接的截止阀5出口与油品回收罐15连接。

（5）第一制冷压缩机221的制冷剂A管线出口，经过风冷冷凝器23、电液阀24，同时与预冷凝室8的制冷剂A管线入口相连接，预冷凝室8的制冷剂A管线出口直接与第一制冷压缩机221的制冷剂I管线入口相连接；第一制冷压缩机221还有部分制冷剂A，通过另一支分路，经过电液阀24，与换热器25的制冷剂A管线入口相连接，换热器25的制冷剂A管线出口又汇合到第一制冷压缩机221的制冷剂A管线入口。

第二制冷压缩机222的制冷剂B管线出口，经过风冷冷凝器23，与换热器25的制冷剂B管线入口连接；换热器25的制冷剂B管线出口，经过电液阀24，与中级冷凝室9的2个独立的冷凝室的制冷剂B管线入口相连接，中级冷凝室9的制冷剂B管线出口直接与第二制冷压缩机222的制冷剂B管线入口相连接；制冷压缩机22还有部分制冷剂B，通过另一支分路，经过电液阀24，与换热器25的制冷剂B管线入口相连接，换热器25的制冷剂B管线出口又汇合到第二制冷压缩机222的制冷剂B管线入口。

第三制冷压缩机223的制冷剂C管线出口，经过风冷冷凝器23，与换热器25的制冷剂C管线入口连接；换热器25的制冷剂C管线出口，经过电液阀24，与深度冷凝室10的制冷剂C管线入口相连接，深度冷凝室10的制冷剂C管线出口直接与第三制冷压缩机223的制冷剂C管线入口相连接。

本实施例所述预冷凝室8，冷凝温度设置为2℃，冷凝室的气体通道面积比为3：1，换热面积比为0.8：1；中级冷凝室9，冷凝温度设置为-70℃，冷凝室气体通道面积比为5：1，换热面积比为（2~3）：1；深度冷凝室10，冷凝温度设置为-110℃。

本实施例所述第一油水分离器13高度为1000mm，长度为2500mm，设有长度为800mm液位计12，内部设有2个高度为800mm隔板，隔板之间距离为1800mm，将第一油水分离器13内部分为左侧的水区、中间的缓冲区和右边的油区；第二油水分离器14整体设置保温层，保温层厚度为250mm，防止回收油品高温二次挥发，第二油水分离器14高度为1500mm，长度为3000mm，侧面设有高度为1200mm液位计39。

本实施例所述第一吸附塔17和第二吸附塔18的直径2000mm，高度4000mm，内部设有10行6列60个翅片管27，均匀分布于塔内部，塔顶部设有压力传感器3，塔身上中下专业温度感应器16，实时监测塔内温度变化。

实施例2

采用实施例1所述系统操作的工艺流程为：

（1）对于低浓度油气，先吸附后冷凝，现场油气混合气在变频防爆风机6作用下进入集气管，经过阻火器1、流量计2、压力传感器3、自吸式浓度取气口4、截止阀5，通过调节三通电磁阀11，启用第一吸附塔17，停用第二吸附塔18，现场来气进入第一吸附塔17，通过三通电磁阀11打开第一吸附塔17出气口、关闭第二吸附塔18出气口，油气混合气经过吸附床层吸附回收后，通过自吸浓度取气口4、阻火器1达标排放；借助自吸浓度取气口4浓度监测判断吸附床层吸附情况，待第一吸附塔17吸附穿透，通过三通电磁阀11切换吸附塔，开启第二吸附塔18，停用第一吸附塔17。

（2）打开制冷系统22与三级冷凝系统7，同时打开恒温油浴箱21，通过三通电磁阀11调节，对第一吸附塔17解吸，为第一吸附塔17解吸提供辅助升温，解吸气经过水冷换热器19、真空泵20、自吸式浓度取气口4、截止阀5进入冷凝系统，经过三级冷凝后，混合气通过自吸式浓度取样口4监测达标排放。

（3）对于高浓度油气，冷凝后吸附，开启制冷系统26，关闭截止阀5，现场油气混合气在变频防爆风机6作用下进入集气管，经过阻火器1、流量计2、压力传感器3、自吸式浓度取气口4、截止阀5进入预冷凝室8，油气混合气中大部分水汽和部分烃组分被冷凝回收，大部分油气进去中级冷凝室9，通过三通电动调节阀11调节，使油气混合物先经过冷凝室A再进入B，通过中级冷凝室9，混合油气中大部分油气冷凝回收，B冷凝室出来油气混合物经过截止阀5、三通电磁阀11进入深度冷凝室10，冷凝剩余重烃组分，经过三级冷凝后，低浓度油气混合物进入吸附段进一步回收达标排放。

（4）吸附塔解吸气经过截止阀5后进入中级冷凝室9，解吸气经过三通电磁阀11，先进入冷凝室A后进入冷凝室B。若现场来气先经过冷凝室B后经过冷凝室A，解吸气也先经过冷凝室B后经过冷凝室A，旨在利用高温解吸气对换热器除冰、除霜；再通过三通电磁阀11进入深度冷凝室10，经过深度冷凝室10油气通过自吸式浓度取气口4监测浓度，达标经过截止阀5排放大气；浓度过高，关闭截止阀5，通过三通电磁阀11进入吸附段。

（5）预冷凝室8冷凝产物经过其下部排出口单独流入第一油水分离器13，产生的大部分水经过截止阀5排放，少量油品经过截止阀5进入油品回收罐18；中级冷凝室9与深度冷凝室10产生的冷凝液一同进入第二油水分离器14，大部分油品经过油水分离，通过截止阀5进入油品回收罐15回收利用；预冷凝室8冷量由第一制冷压缩机221通过制冷剂A提供，并且第一制冷压缩机221提供部分冷量给第二制冷压缩机222，起到复叠制冷作用；中级冷凝室9的2个冷凝室冷量由第二制冷压缩机222通过制冷剂B同时提供，第二制冷压缩机222提供部分冷量给第三制冷压缩机223，起到复叠制冷作用；深度冷凝室13的冷量由第三制冷压缩机223通过制冷剂C单独提供，达到-110℃低温要求。

实施例3

江苏某印刷厂废气中主要含乙酸乙酯，废气流量为200m³/h，混合气体乙酸乙酯浓度为200g/m³)，吸附后要求尾气浓度小于25mg/m³，回收的乙酸乙酯纯度达到99%以上，含水率小于0.1%，采用实施例1所述的系统，按照实施例2所述工艺流程吸附混合气中乙酸乙酯并对其高效回收，如图1所示，具体方案如下：

（1）开启制冷系统26，关闭截止阀5，现场乙酸乙酯混合气在变频防爆风机6作用下进入集气管，经过阻火器1、流量计2、压力传感器3、自吸式浓度取气口4、截止阀5进入预冷凝室8，油气混合气中大部分水汽和部分烃组分被冷凝回收，大部分乙酸乙酯混合气进入中级冷凝室9，通过三通电动调节阀11调节，使油气混合物先经过冷凝室A再进入B，通过中级冷凝室19，混合油气中大部分油气冷凝回收，B冷凝室出来油气混合物经过截止阀5、三通电磁阀11进入深度冷凝室10，冷凝剩余重烃组分，经过第二油水分离器14得到乙酸乙酯回收于油品回收罐15，经过三级冷凝后，低浓度油气混合物进入吸附段进一步回收达标排放。

（2）中级冷凝室9与深度冷凝室10产生的冷凝液进入第二油水分离器14，分离后油品输送至油品回收罐15，回收利用。

（3）冷凝后乙酸乙酯混合气进入第一吸附塔17，通过自吸式浓度取气口判断吸附塔吸附情况，待吸附饱和，关闭第一吸附塔17，开启第二吸附塔18，对第一吸附塔17吸附剂解吸再生。

（4）吸附塔解吸气经过截止阀5后进入中级冷凝室9，先经过冷凝室A后经过冷凝室B，经过深度冷凝室10油气通过自吸式浓度取气口4监测浓度，达到25mg/m³超低浓度排放。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于深度冷凝的集成回收油气系统，其特征在于该系统包括集气管道、三级冷凝系统、制冷系统、吸附系统、水冷换热器和恒温油浴箱；

所述集气管道分别连接三级冷凝系统和吸附系统，所述制冷系统通过制冷管线与三级冷凝系统连接，三级冷凝系统的出口连接吸附系统的进气口；所述吸附系统的第一出气口连接排气管线，第二出气口连接的解吸气管道经过水冷换热器连接至三级冷凝系统的入口，所述吸附系统的进油口连接恒温油浴箱的出油口，吸附系统的出油口连接恒温油浴箱的进油口；所述三级冷凝系统还连接油水分离器。

2.根据权利要求1所述的基于深度冷凝的集成回收油气系统，其特征在于所述三级冷凝系统中包括串接的预冷凝室、中级冷凝室和深度冷凝室，所述制冷系统包括第一制冷单元、第二制冷单元和第三制冷单元，所述预冷凝室、中级冷凝室和深度冷凝室分别连接第一制冷单元、第二制冷单元和第三制冷单元。

3.根据权利要求2所述的基于深度冷凝的集成回收油气系统，其特征在于所述中级冷凝室包括两个独立冷凝室。

4.根据权利要求2所述的基于深度冷凝的集成回收油气系统，其特征在于所述第一制冷单元、第二制冷单元和第三制冷单元均通过制冷管线串接制冷压缩机、风冷冷凝器和电液阀，所述第二制冷单元和第三制冷单元中还串接有换热器，第一制冷单元和第二制冷单元通过另一支路经过电液阀与第二制冷单元和第三制冷单元的换热器连接，换热器的出口汇合到制冷管线中。

5.根据权利要求2所述的基于深度冷凝的集成回收油气系统，其特征在于所述油水分离器包括第一油水分离器和第二油水分离器，所述预冷凝室单独连接至第一油水分离器，中级冷凝室和深度冷凝室均连接至第二油水分离器。

6.根据权利要求1所述的基于深度冷凝的集成回收油气系统，其特征在于所述油水分离器底部设有排水口和排油口，排油口连接油品回收罐，所述油水分离器还设有液位计。

7.根据权利要求1所述的基于深度冷凝的集成回收油气系统，其特征在于所述吸附系统包括并联的第一吸附塔和第二吸附塔，所述第一吸附塔和第二吸附塔的进气口、出气口、进油口和出油口均通过三通电磁阀与其他管路或部件连接。

8.根据权利要求7所述的基于深度冷凝的集成回收油气系统，其特征在于所述第一吸附塔和第二吸附塔内部均匀排列多个翅片管。

9.根据权利要求7所述的基于深度冷凝的集成回收油气系统，其特征在于所述第一吸附塔和第二吸附塔顶部均设有压力传感器，塔身上、中、下均装有温度感应器，实时监测吸附塔内部温度变化。

10.根据权利要求1所述的基于深度冷凝的集成回收油气系统，其特征在于所述集气管道在三级冷凝系统和吸附塔前依次串接阻火器、流量计、压力传感器、自吸式浓度取气口、截止阀和变频防爆风机。

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