一种冷凝法油气回收方法和装置与流程

1.本发明涉及环境保护及节能技术领域，涉及一种油气回收处理装置，具体地说是一种汽油、石脑油、原油、航煤、芳烃、醇、醛、酮、醚等油品或化学品挥发油气的回收处理装置。


背景技术：

2.油品和化学品在储运过程中，逸散大量的油气或挥发性有机物（vocs）。据统计，每年轻质油品逸散损失的油品约占轻质油品的0.5%，一方面导致大量的油气或挥发性有机物资源浪费，降低企业的经济效益，另一方面导致严重环境污染。另外，由于油气和空气容易形成爆炸性混合物（爆炸下限一般为1%～6%），油气逸散将导致相应设施周围的油气浓度容易达到爆炸极限，聚集在地面的油气给企业和消费者带来极大的安全隐患，危及企业的安全生产，直接影响操作人员及周围环境人员的健康。因此，对逸散油气进行回收处理是十分必要的。
3.传统油气回收处理方式有三种：一是直接作为燃料；二是将油气返回到油罐气液平衡系统中，增加油气分压，减少油品蒸发损失；三是采用回收装置和技术，如冷凝法、吸收法、吸附法及其组合工艺等。
4.wo9604978采用活性炭作为吸附剂，使用两塔交替再生-吸附工艺，真空泵变压解吸，解吸气体经冷凝器冷凝回收。活性炭吸附油气组分时，吸附放热使活性炭床层有较大温升，特别是油气浓度较高时，活性炭床层极易产生局部过热的现象，从而减少了吸附剂的使用寿命，使操作过程存在安全隐患。此外，油气中含较多高沸点有机物时，这些有机物容易被活性炭吸附，但难以通过抽真空解吸，这会显著减少吸附剂使用寿命。
5.cn1494454a公开了一种采用活性炭吸附法回收有机物的装置，吸附停止后，采用蒸汽解吸吸附有机组分，然后进入冷凝器冷凝回收冷凝油和冷凝水；蒸汽热解吸效率高，但能耗大，再生后的活性炭还需要降温、清洗，增加了装置操作费用。cn1522785a公开了一种油气回收方法，将油气压缩冷却，在加压的条件下吸附，该方法的不足之处在于，能耗大，当处理油气量不稳定时，特别是油气量大幅度波动时，压缩机很难稳定操作。
6.cn101342427a公开了一种冷凝-吸附组合工艺回收油气的方法，油气先经过冷却-冷凝实现部分油气组分冷凝分离，未凝油气由吸附-变压解吸回收，吸附尾气达标排放，解吸油气返回冷却装置与收集油气混合进入冷凝器。其推荐油气冷凝温度为-80℃～30℃，优选-70℃～40℃。主要依靠冷凝液化来回收油气组分，冷凝温度低，在冷凝器内有结晶现象，需要定期除去水的结晶和凝结油，因此，需要两个系列冷凝器切换使用；装置总的能耗较大，制冷设备故障率较高。此外，在后续的吸附罐中也会出现结晶现象，显著降低了吸附剂的使用寿命。
7.目前，在油品装车排气中主要采用冷凝法进行回收油气，冷凝温度为-35℃、-75℃，但冷凝法油气处理装置运行过程中主要存在以下问题：（1）冷凝系统结霜严重，在冷凝和除霜的切换阀或管道处存在冰堵现象，引起冷凝系统难以稳定运行；（2）除霜过程采用热
气体除霜，比如热氮气或制冷剂热蒸气，采用热氮气除霜，增加冷凝机组制冷负荷，从而加大冷凝能耗；采用制冷剂热蒸气除霜，不仅引起制冷系统稳定运行，增加制冷系统配置，还会增加机组运行功率。


技术实现要素：

8.针对现有技术中冷凝法油气回收装置存在的不足，本发明提供了一种冷凝法油气回收装置。该装置不存在系统冰堵问题，装置运行过程具有稳定可靠、设备简单、安全节能等优点。
9.本发明第一方面提供了一种冷凝法油气回收方法。
10.一种冷凝法油气回收方法，包括以下内容：（1）提供一组深冷器，每组设置a/c两台深冷器，提供一台预冷凝器b，一个储油罐和一个储水罐；（2）当深冷器a需要除霜时，深冷器a壳程通入浅冷载冷剂，待处理油气通过深冷器a管程，得到液体水进入储水罐；（3）流经深冷器a后的油气进入预冷凝器b管程，油气在预冷凝器b中由浅冷载冷剂预冷至4℃~8℃；（4）预冷后的油气进行气液分离，所得到液体水进入储水罐，分离后的气体进入深冷器c管程中；油气在深冷器c中由深冷载冷剂冷却至-35℃~75℃，实现油气冷凝；冷凝油气进行气液分离，凝液进入储油罐，净化气进下一处理单元处理；（5）待深冷器c需要除霜时，深冷器c壳程介质由深冷载冷剂切换为浅冷载冷剂，深冷器a壳程介质由浅冷载冷剂切换为深冷载冷剂；切换待处理油气进入深冷器c管程，待处理油气在深冷器c中预冷，同时对深冷器c除霜；（6）深冷器c除霜得到的液体水进入储水罐，预冷后的气体依次流经预冷凝器b、深冷器a，实现脱水和油气回收。
11.进一步的，浅冷载冷剂的操作温度为1℃~5℃；深冷载冷剂的操作温度为-35℃~-75℃。
12.进一步的，步骤（3）中预冷后的油气在预冷凝器b两端的油气分离空间内进行气液分离。
13.本发明方法中，制冷技术、气液分离技术等均是本专业技术人员熟知的内容。
14.本发明中，采用浅冷载冷剂作为深冷器a/c的除霜介质，对油气进行预冷的同时还回收了换热器中的冷量。
15.本发明第二方面提供了一种冷凝法油气回收装置，所述装置包括预冷凝器b、深冷器a/c、储油罐、储水罐等；所述深冷器a/c和预冷凝器b的管程为油气行程，壳程为载冷剂行程；所述预冷凝器b两端的气体接口分别与深冷器a/c的其中一端气体接口连接，所述深冷器a/c的另一端气体接口同时与待处理油气管道、净化气管道连通；所述预冷凝器b两端的气体凝液出口均与所述储水罐入口连接；未与预冷凝器b连接的深冷器a/c的另一端的气体冷凝油出口均与储油罐入口连通；在靠近预冷凝器b两端的深冷器a/c的壳程载冷剂接口与浅冷载冷剂进口管、深冷载冷
剂进口管均连通；深冷器a/c另一端的壳程载冷剂接口与浅冷载冷剂出口管、深冷载冷剂出口管均连通；所述预冷凝器b的壳程一端与浅冷载冷剂进口管连通，另一端与浅冷载冷剂出口管连通。
16.进一步的，所述预冷凝器b可以采用单壳程或双壳程管壳式换热器、板式换热器，优选单壳程或双壳程式换热器；深冷器a/c采用单管程列管式换热器。所述换热器均优选采用卧式结构。
17.进一步的，所述预冷凝器b管程两端的端部管箱分别与深冷器a/c其中一端管程的端部管箱公用（共用）。更进一步的，预冷凝器b与深冷器a/c采用一体式集成结构。一种典型的集成结构为：预冷凝器b为水平u型结构，深冷器a、c其中一端的管程端部管箱分别与预冷凝器b的两端管程端部管箱相通，且公用端部管箱（共用）。
18.进一步的，深冷器a/c的另一端气体接口同时与待处理油气管道、净化气管道连通。且在各连接管线上设置有待处理油气和净化气进出深冷器a/c的切换阀门，阀门的设置为本领域技术人员熟知的内容。
19.与现有技术相比，本发明所述的冷凝法油气回收方法和装置具有如下优点：1、本发明冷凝法油气回收方法中，待处理油气切换进入深冷器中，实现了冷凝法连续操作，利用浅冷载冷剂和待处理油气作为除霜介质，回收了结霜冷量，可有效降低冷凝法油气回收装置的能耗，能够减少装置能耗20%以上。
20.2、本发明冷凝法油气回收装置中，深冷器采用单管程卧式列管式换热器，油气流经换热器管程，除霜液体、冷凝液体随着气体流动的方向分别进入储水罐、储油罐，解决了冷凝系统冰堵的问题，提高了装置运行的可靠性。
21.3、本发明冷凝法油气回收装置中，利用待处理油气作为除霜介质，提高了油气冷凝效果，可减少预冷凝器的换热面积，降低了装置投资。
附图说明
22.图1为本发明冷凝法油气回收方法的一种流程示意图。
具体实施方式
23.下面通过具体实施例来进一步说明本发明的具体情况，但不限于下述的实施例。
24.本发明提供了一种冷凝法油气回收装置。所述装置包括预冷凝器b、深冷器a/c、储油罐8、储水罐7等。待处理油气流经预冷凝器b、深冷器a/c的管程；载冷剂流经预冷凝器b、深冷器a/c的壳程。预冷凝器b两端的气体接口分别与深冷器a/c的其中一端气体接口连接。未与预冷凝器b连接的深冷器a/c的另一端气体接口同时与待处理油气管道1、净化气管道2连通。预冷凝器b两端的气体凝液出口均连接至储水罐7入口。未与预冷凝器连接的深冷器a/c的另一端气体冷凝油出口均与储油罐8入口连通。在靠近预冷凝器b两端的深冷器a/c的壳程载冷剂接口与浅冷载冷剂进口管3、深冷载冷剂进口管4均连通。深冷器a/c壳程的另一端载冷剂接口与浅冷载冷剂出口管5、深冷载冷剂出口管6均连通。预冷凝器b的壳程一端与浅冷载冷剂进口管3连通，另一端与浅冷载冷剂出口管5连通。
25.本发明冷凝法油气回收装置中，预冷凝器b可采用单壳程或双壳程管壳式换热器、
板式换热器；深冷器a/c采用单管程列管式换热器。换热器采用卧式结构。
26.结合图1，本发明的冷凝法油气回收方法包括以下内容：待处理油气首先进入深冷器a中，流经深冷器a后进入预冷凝器b。油气在预冷凝器b中由浅冷载冷剂预冷至4℃~8℃，预冷后的油气在预冷凝器b两端管箱的油气分离空间实现气液分离。分离后的气体进入另一台深冷器c中，油气在深冷器c中由深冷载冷剂冷却至-35℃~75℃，实现油气冷凝，冷凝油气进深冷器c管程端部管箱分离凝液，气液分离后的净化气进下一处理单元处理。
27.待深冷器c需要除霜时，切换待处理油气由深冷器c进入；同时，深冷器c壳程中的介质由深冷载冷剂切换为浅冷载冷剂，采用浅冷载冷剂作为深冷器的除霜介质，同时回收换热器中的冷量。待处理油气在深冷器c中预冷的同时对深冷器c除霜，除霜液体随着气流进入储水罐7，气体依次流经预冷凝器b、深冷器a，实现油气回收。预冷凝器b采用浅冷载冷剂冷却，深冷器a采用深冷载冷剂冷凝。
28.实施例1本实施例中，汽油装车油气500m3/h，装车油气采用本发明装置处理，预冷凝器、深冷器采用单管程列管式换热器，油气预冷至5℃脱出水份和高凝点有机物，然后深冷至-75℃，可实现油气回收率95%，采用两台深冷器切换操作可减少装置运行能耗23%。