CN220443488U - 一种可蓄冷节能的间接冷凝式油气回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可蓄冷节能的间接冷凝式油气回收系统，包括制冷剂系统、冷凝循环系统及油气系统；制冷剂系统包括串联连接的气液分离器、压缩机、油液分离器、水冷冷凝器、干燥过滤器、膨胀阀；冷凝循环系统包括串联连接的冷凝储能罐、冷凝载冷剂泵及第一换热器；第一换热器第一入口连接膨胀阀，第一换热器第一出口连接气液分离器；油气系统包括第一、第二油气换热器，第一、第二油气换热器的入口连接第一换热器第二出口，第一、第二油气换热器出口连接至冷凝储能罐。本方案中当储能罐中载冷剂温度在设定范围内时，制冷系统停止运行，可直接利用罐内储能载冷剂的冷量进行油气的换热降温，降低运行能耗，同时保证了系统运行稳定性。

Description

一种可蓄冷节能的间接冷凝式油气回收系统

技术领域

本实用新型可用于码头、装车、装船、罐区等VOCs的回收领域，具体涉及一种可蓄冷节能的间接冷凝式油气回收系统。

背景技术

石油炼制、储运、销售、使用过程中的各环节均会挥发出大量易挥发的有机烃混合物(VOCs)。有机烃挥发物的逸散除了会造成环境污染，资源浪费，还会影响人体健康，增加发生火灾的风险。

冷凝式油气回收技术具有回收效率高、一次性成油和综合经济效益大等优势，是一体化VOCs综合回收装置的优选前期处理单元。由于油气处理装置使用场所的特殊性，以及对处理装置尾气浓度的实时监控安排，都对机组的安全可靠性和运行稳定性提出了较高的要求。而化工现场的VOCs多有间歇产生，气量波动大，负荷不稳定的特点，使得机组的稳定运行难度加大。传统直冷式油气回收机组制冷剂与油气直接换热，对于负荷波动的适应性不够强，且融霜和制冷两种状态多次切换后，易带来制冷剂迁移、回油不良的问题，机组运行可靠性不足。

间接冷凝式油气回收技术中，油气与载冷剂换热，避免了油气侧负荷波动、油气通道状态切换对制冷剂系统的影响，制冷剂系统运行稳定性高，机组可靠性得以大大增加。但由于换热环节增加，在相同冷凝负荷条件下，间接冷凝式油气回收机组的运行能耗与成本往往比直接冷凝式油气回收机组高。此外，经调研发现，现有间接冷凝油气回收方案大多采用压缩机出口高温高压的制冷剂气体作为融霜载冷剂的热源，由于压缩机排气温度往往达到60℃以上，采用此种方式时，易使得一些低沸点载冷剂无法应用，如二氯甲烷等。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型的目的在于提供一种可蓄冷节能的间接冷凝式油气回收系统，该方案在实现降低系统运行能耗和成本的同时，保证了系统运行稳定性。

技术方案：本实用新型包括制冷剂系统、载冷剂系统以及油气系统，其中，载冷剂系统包括冷凝循环系统；所述制冷剂系统包括串联连接的气液分离器、压缩机、油分离器、水冷冷凝器、干燥过滤器、膨胀阀；所述冷凝循环系统包括串联连接的冷凝储能罐、第一载冷剂泵和第一换热器；其中，所述第一换热器的第一入口连接至膨胀阀，第一换热器的第一出口连接至气液分离器；所述油气系统包括并联设置的第一油气换热器和第二油气换热器，第一油气换热器、第二油气换热器的入口连接至第一换热器的第二出口，第一油气换热器、第二油气换热器的出口连接至冷凝储能罐。

所述载冷剂系统还包括融霜循环系统，融霜循环系统包括串联连接的融霜储能罐、第二载冷剂泵、第二换热器；

所述水冷冷凝器的冷却水出水口连接至第二换热器；所述第二换热器还与第一油气换热器和第二油气换热器的入口连接；所述融霜储能罐还与第一油气换热器和第二油气换热器的出口连接。利用制冷系统制冷剂冷凝产生的余热作为融霜载冷剂的热源，使得系统可选用低沸点，换热效果好的载冷剂。

所述水冷冷凝器的冷却水出水口分为两路，一路直接连接至第二换热器，另一路经截止阀连接至第二换热器，截止阀可用来调节进入第二换热器的水量。

所述第二换热器通过第一融霜进口控制阀与第一油气换热器的入口连接，通过第二融霜进口控制阀与第二油气换热器的入口连接。

所述融霜储能罐通过第一融霜出口控制阀与第一油气换热器的出口连接，通过第二融霜出口控制阀与第二油气换热器的出口连接。

所述第一换热器的第二出口通过第一冷凝进口控制阀连接第一油气换热器的入口，通过第二冷凝进口控制阀连接第二油气换热器的入口。

所述第一油气换热器的出口通过第一冷凝出口控制阀连接冷凝储能罐，第二油气换热器的出口通过第二冷凝出口控制阀连接冷凝储能罐。

所述融霜循环系统和冷凝循环系统采用同种载冷剂。

所述冷凝储能罐出口、融霜储能罐出口均设有用于测量载冷剂温度的温度传感器。

有益效果：本实用新型的技术方案与现有技术相比，其有益效果在于：

(1)当储能罐中载冷剂温度在设定范围内时，可直接利用罐内储能载冷剂的冷量进行油气的换热降温，压缩机可卸载或停机，降低运行能耗，同时保证了系统运行稳定性；在电价波谷时提前开启机组，将储能罐中的载冷剂处理至设计温度，待白天使用时，可减少压缩机等开机时间，节约运行成本；

(2)利用制冷系统制冷剂冷凝产生的余热作为融霜载冷剂的热源，使得系统可选用低沸点，换热效果好的载冷剂，且融霜循环系统的运行不受制冷系统中压缩机启停的影响；

(3)本实用新型利用控制阀门，可根据现场使用情况实现自动切换，适应性强，自动化程度高。

附图说明

图1为本实用新型所述油气回收系统的原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和说明书附图对本实用新型的技术方案进行详细介绍。

如图1所示，本实用新型的油气回收系统包括制冷剂系统、载冷剂系统以及油气系统，其中，载冷剂系统包括冷凝循环系统和融霜循环系统。融霜循环系统和冷凝循环系统采用同种载冷剂。

制冷剂系统包括串联连接的气液分离器24、压缩机26、油分离器27、水冷冷凝器2、干燥过滤器3、膨胀阀4。水冷冷凝器2的冷却水接管方式为下进上出。

油气系统包括第一油气换热器8、第二油气换热器13和控制阀门，其中，第一油气换热器8和第二油气换热器13并联设置，第一油气换热器8和第二油气换热器13的入口连接至第一换热器5的第二出口，第一油气换热器8、第二油气换热器13的出口连接至冷凝储能罐7。当一个油气换热器处于冷凝模式时，另一油气换热器则处于融霜模式，利用控制阀门完成模式的自动切换。

冷凝循环系统为油气系统提供冷凝用载冷剂(-70～0℃)，包括冷凝载冷剂泵6、冷凝储能罐7、第一换热器5、第一冷凝进口控制阀19、第二冷凝进口控制阀15、第一冷凝出口控制阀20、第二冷凝出口控制阀14，具体连接方式为，冷凝储能罐7、冷凝载冷剂泵6及第一换热器5串联连接；第一换热器5的第一入口连接至膨胀阀4，第一换热器5的第一出口连接至气液分离器24。冷凝储能罐7中存放冷凝载冷剂。

融霜循环系统为油气系统提供融霜用载冷剂(15～25℃)，包括第二载冷剂泵23、融霜储能罐22、第二换热器25、第一融霜进口控制阀18、第二融霜进口控制阀17、第一融霜出口控制阀21、第二融霜出口控制阀16，其中，融霜储能罐22、融霜载冷剂泵23、第二换热器25串联连接。本方案中，第一换热器5、第二换热器25均采用板片式换热器。融霜储能罐22中存放融霜载冷剂。冷凝载冷剂和融霜载冷剂在第一油气换热器8、第二油气换热器13中同向流动，均为上进下出，增强与油气的换热效果。冷凝载冷剂与油气在油气换热器中进行热交换，融霜载冷剂与过程中形成的霜层在油气换热器中进行热交换。

水冷冷凝器2的冷却水出水口连接至第二换热器25，第二载冷剂泵23将融霜储能罐22中的融霜载冷剂抽出，与水冷冷凝器2的出口冷却水在第二换热器25中进行换热。第二换热器25还与第一油气换热器8和第二油气换热器13的入口连接；融霜储能罐22还与第一油气换热器8和第二油气换热器13的出口连接。本方案中，水冷冷凝器2的冷却水出水口分为两路，一路直接连接至第二换热器25的一个接口，另一路经截止阀1连接至第二换热器25另一接口，与从第二换热器25流出的冷却水汇合后至冷却水主管路；第二换热器25通过第一融霜进口控制阀18与第一油气换热器8的入口连接，通过第二融霜进口控制阀17与第二油气换热器13的入口连接。融霜储能罐22通过第一融霜出口控制阀21与第一油气换热器8的出口连接，通过第二融霜出口控制阀16与第二油气换热器13的出口连接。冷凝储能罐7出口、融霜储能罐22出口均设有用于测量载冷剂温度的温度传感器，当温度传感器数值在设定范围内时，利用PLC控制压缩机卸载或停机，降低运行功耗以及运行费用。冷凝储能罐7、融霜储能罐22以及相应连接管路，均包覆有足够厚度的保温层。冷凝储能罐7、融霜储能罐22均设有液位传感器。冷凝储能罐7、融霜储能罐22可容纳为机组提供2h以上冷量、融霜热量的载冷剂。

第一换热器5的第二出口通过第一冷凝进口控制阀19连接第一油气换热器8的入口，通过第二冷凝进口控制阀15连接第二油气换热器13的入口。第一油气换热器8的出口通过第一冷凝出口控制阀20连接冷凝储能罐7，第二油气换热器13的出口通过第二冷凝出口控制阀14连接冷凝储能罐7。

本方案的工作过程如下：制冷剂系统中低温低压的制冷剂气体经压缩机26，变为高温高压的制冷剂气体，经油分离器27后，进入水冷冷凝器2。高温高压的制冷剂气体在水冷冷凝器2中与冷却水进行换热，冷凝为高压液体，经过干燥过滤器3后，流经膨胀阀4节流成低温低压液体，在第一换热器5中与冷凝载冷剂换热，蒸发为低温低压制冷剂气体，再经气液分离器24后，回到压缩机26，完成制冷剂的换热循环。水冷冷凝器2出口冷却水，一部分进入第二换热器25，另一部分流经截止阀1，与从第二换热器25流出的冷却水汇合后至冷却水主管路。截止阀1可用来调节进入第二换热器25的水量。

冷凝循环系统中冷凝载冷剂在冷凝载冷剂泵6的抽吸作用下，从冷凝储能罐7流出，进入第一换热器5与节流后的制冷剂进行换热。第一换热器5出口的冷凝载冷剂分为两路，一路经过第一冷凝进口控制阀19进入第一油气换热器8，再经过第一冷凝出口控制阀20回到冷凝储能罐7，冷凝载冷剂的另一路经过第二冷凝进口控制阀15进入第二油气换热器13，再经过第二冷凝出口控制阀14回到冷凝储能罐7。

融霜循环系统中融霜载冷剂在第二载冷剂泵23的抽吸作用下，从融霜储能罐22流出，进入第二换热器25与水冷冷凝器2出口冷却水进行换热，第二换热器25出口的冷凝载冷剂分为两路，一路经过第一融霜进口控制阀18进入第一油气换热器8，再经过第一融霜出口控制阀21回到融霜储能罐22，融霜载冷剂的另一路经过第二融霜进口控制阀17进入第二油气换热器13，再经过第二融霜出口控制阀16回到融霜储能罐22。

油气系统包括油气通道一和油气通道二。油气通道一包括第一油气换热器8、第一油气进口切换阀9、第一油气出口切换阀10。第一油气换热器8通过第一油气进口切换阀9连接前级油气换热器，第一油气进口切换阀9控制前级油气换热器的油气进入第一油气换热器8；第一油气换热器8通过第一油气出口切换阀10连接后级油气换热器，第一油气出口切换阀10控制第一油气换热器8中的油气去向后级油气换热器；油气通道二包括第二油气换热器13、第二油气进口切换阀12，第二油气出口切换阀11。第二油气换热器13通过第二油气进口切换阀12连接前级油气换热器，第二油气进口切换阀12控制前级油气换热器的油气进入第二油气换热器13，第二油气换热器13通过第二油气出口切换阀11连接后级油气换热器，第二油气出口切换阀11控制第二油气换热器13中的油气去向后级油气换热器。来自前级油气换热器的油气进入油气通道降温冷凝后，余气进入后级油气换热器。本方案中的各个控制阀可采用电动阀或气动阀。

本方案中各控制阀的操作方式如下：当油气换热通道一处于冷凝模式，则油气换热通道二处于融霜模式，第一油气进口切换阀9、第一油气出口切换阀10开启，第二油气进口切换阀12、第二油气出口切换阀11关闭，第一冷凝进口控制阀19、第一冷凝出口控制阀20开启，第二冷凝进口控制阀15、第二冷凝出口控制阀14关闭，第一融霜进口控制阀18、第一融霜出口控制阀21关闭，第二融霜进口控制阀17、第二融霜出口控制阀16开启。

当油气换热通道二处于冷凝模式，则油气换热通道一处于融霜模式，第二油气进口切换阀12、第二油气出口切换阀11开启，第一油气进口切换阀9、第一油气出口切换阀10关闭，第二冷凝进口控制阀15、第二冷凝出口控制阀14开启，第一冷凝进口控制阀19、第一冷凝出口控制阀20关闭，第二融霜进口控制阀17、第二融霜出口控制阀16关闭，第一融霜进口控制阀18、第一融霜出口控制阀21开启。

油气通道的模式切换可根据运行时间(可设，如2.5h)及总油气通道压差(可设，如20kPa)进行判断。当两者任一达到设定值，进行油气通道模式的切换。

实施例

载冷剂采用二氯甲烷，油气回收机组采用三级冷凝，一级油气处理温度5℃，二级油气处理温度-30℃，三级油气温度处理至-70℃。载冷制冷剂系统包括一级制冷系统、二级制冷系统、三级制冷系统，载冷剂系统包括一级冷凝循环系统、二级冷凝循环系统、三级冷凝循环系统、融霜循环系统以及相关控制阀门。融霜载冷剂与二级水冷冷凝器出口冷却水进行换热升温。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示了本实用新型的应用。但是，不限于单级冷凝循环系统，也可以变为二级或者三级油气冷凝，均是本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种可蓄冷节能的间接冷凝式油气回收系统，其特征在于：包括制冷剂系统、载冷剂系统以及油气系统，其中，载冷剂系统包括冷凝循环系统；

所述制冷剂系统包括串联连接的气液分离器(24)、压缩机(26)、油分离器(27)、水冷冷凝器(2)、干燥过滤器(3)、膨胀阀(4)；

所述冷凝循环系统包括串联连接的冷凝储能罐(7)、第一载冷剂泵(6)及第一换热器(5)；其中，所述第一换热器(5)的第一入口连接至膨胀阀(4)，第一换热器(5)的第一出口连接至气液分离器(24)；

所述油气系统包括并联设置的第一油气换热器(8)和第二油气换热器(13)，第一油气换热器(8)、第二油气换热器(13)的入口连接至第一换热器(5)的第二出口，第一油气换热器(8)、第二油气换热器(13)的出口连接至冷凝储能罐(7)。

2.根据权利要求1所述的可蓄冷节能的间接冷凝式油气回收系统，其特征在于：所述载冷剂系统还包括融霜循环系统，融霜循环系统包括串联连接的融霜储能罐(22)、第二载冷剂泵(23)、第二换热器(25)；

所述水冷冷凝器(2)的冷却水出水口连接至第二换热器(25)；所述第二换热器(25)还与第一油气换热器(8)和第二油气换热器(13)的入口连接；所述融霜储能罐(22)还与第一油气换热器(8)和第二油气换热器(13)的出口连接。

3.根据权利要求2所述的可蓄冷节能的间接冷凝式油气回收系统，其特征在于：所述水冷冷凝器(2)的冷却水出水口分为两路，一路直接连接至第二换热器(25)，另一路经截止阀(1)连接至第二换热器(25)。

4.根据权利要求2所述的可蓄冷节能的间接冷凝式油气回收系统，其特征在于：所述第二换热器(25)通过第一融霜进口控制阀(18)与第一油气换热器(8)的入口连接，通过第二融霜进口控制阀(17)与第二油气换热器(13)的入口连接。

5.根据权利要求2所述的可蓄冷节能的间接冷凝式油气回收系统，其特征在于：所述融霜储能罐(22)通过第一融霜出口控制阀(21)与第一油气换热器(8)的出口连接，通过第二融霜出口控制阀(16)与第二油气换热器(13)的出口连接。

6.根据权利要求1所述的可蓄冷节能的间接冷凝式油气回收系统，其特征在于：所述第一换热器(5)的第二出口通过第一冷凝进口控制阀(19)连接第一油气换热器(8)的入口，通过第二冷凝进口控制阀(15)连接第二油气换热器(13)的入口。

7.根据权利要求1所述的可蓄冷节能的间接冷凝式油气回收系统，其特征在于：所述第一油气换热器(8)的出口通过第一冷凝出口控制阀(20)连接冷凝储能罐(7)。

8.根据权利要求1所述的可蓄冷节能的间接冷凝式油气回收系统，其特征在于：所述第二油气换热器(13)的出口通过第二冷凝出口控制阀(14)连接冷凝储能罐(7)。

9.根据权利要求2所述的可蓄冷节能的间接冷凝式油气回收系统，其特征在于：所述融霜循环系统和冷凝循环系统采用同种载冷剂。

10.根据权利要求2所述的可蓄冷节能的间接冷凝式油气回收系统，其特征在于：所述冷凝储能罐(7)出口、融霜储能罐(22)出口均设有用于测量载冷剂温度的温度传感器。