CN102940974A - 一种利用混和制冷剂循环的油气冷凝回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用混和制冷剂循环的油气冷凝回收方法。本发明包括混合制冷剂循环和油气循环。混合制冷剂循环包括压缩机、冷凝器、不同温度级别的换热器、不同温度级别的节流阀、不同温度级别的气液分离器。油气依次通过各级换热器冷凝回收，末级换热器出口剩余的未冷凝低温油气反向通过各级换热器后，其冷量被回收后排入大气。整个系统只需要一台压缩机，各温度级别的换热器均为多股流换热器。本发明的有益之处在于，流程简单，机组设备少，降低了制造成本；换热器中冷流体和热流体的温度更为匹配，降低了系统能耗。

Description

一种利用混和制冷剂循环的油气冷凝回收方法

技术领域

本发明涉及一种利用混和制冷剂循环的油气冷凝回收方法，可应用于加油站、油库和油田等场合的挥发性油气的回收，也可用于其他易挥发性物质蒸汽的回收。

背景技术

随着经济的迅猛发展，我国成品油消耗量剧增，油库、加油站数量及规模也相应增加。汽油等油品含有大量的轻烃组分，沸点低，挥发性强，在储运过程中，有一部分轻烃组分汽化而逸入大气，与空气混合形成油气。轻烃挥发造成严重的油品蒸发损耗，大量油气直接排放到大气，带来了严重的安全隐患、环境污染，因此对油气中的轻烃组分进行回收有重要意义。

越来越多的国家制定了法律规范强制要求实施油气处理，我国新的国家标准规定油品储运场所必须安装油气处理系统，且规定油气排放浓度即尾气的非甲烷总烃含量≤25g/m³。冷凝法油气回收技术就是利用复叠制冷循环制取低温，分阶段地降低油气温度，将其中的轻烃组分冷凝为液体加以回收的技术工艺。

在已有的油气冷凝回收设备的制冷方法中，由于需要多个温度不同的油气冷凝器，一般为每个油气冷凝器单独设置一套制冷系统，那么油气回收系统就需要设置多套制冷系统供冷，系统较为庞大，制造和运行成本高。而且要达到国家规定的油气排放浓度，最后一级油气冷凝器需要达到-110℃的低温，一般采用三复叠制冷系统为其提供冷量，三复叠制冷系统较复杂，耗能也高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种利用混和制冷剂循环的油气冷凝回收方法，该方法有助于简化制冷系统，降低油气冷凝回收系统制造和运行成本，同时降低系统能耗。

本发明的用于油气冷凝回收的制冷方法，采用混合制冷剂循环为油气冷凝过程提供冷量。混合制冷剂由若干种高温、中温和低温制冷剂配置而成，如：R134a/R23/R14，其中的低温制冷剂为必须组分，其余组分是否需要示油气组分而定。混合制冷剂中各组分质量配比随油气成分不同而不同。利用混合制冷剂中各组分的沸点不同，可实现逐级的冷凝、节流、蒸发，得到不同温度水平的制冷量，以达到逐步冷凝挥发油气的目的。本发明的利用混合制冷剂循环的油气冷凝回收方法包括混合制冷剂循环和油气循环两部分。

混合制冷剂循环中，压缩机出口混合制冷剂气体经过冷凝器后，依次通过各级换热器和气液分离器。气液分离器使得进入各级换热器中的制冷剂组分不同，不同组分的制冷剂对应不同的蒸发温度，所以各级换热器可提供不同温度水平的制冷量，从而逐步冷凝挥发油气。

油气循环中，油气依次通过各级换热器，各级换热器中冷凝出的油气，进入冷凝油管道汇合，形成液态冷凝油排出系统。末级换热器出口的未冷凝低温油气反向依次进入各级换热器，其冷量被充分利用后排入大气。

利用该方法的油气回收装置可分为压缩机单元和冷箱单元两个部分。其中压缩机单元属于室温操作部分，包括混合制冷剂压缩机、冷凝器和一级气液分离器。冷箱单元部分包括各级低温换热器、各级低温气液分离器和各级节流阀。

有益效果： 

1.以往的采用三级或两级复叠制冷循环，需要为每个油气冷凝器单独设置一套制冷系统，需要三台或两台压缩机；本发明的采用混合制冷剂循环的冷凝油气回收系统，仅需要一台压缩机，系统流程简单，机组设备少，制造成本低。

2.本发明中的不同温度级别的换热器均为多股流换热器，高压气态制冷剂、高压液态制冷剂、节流后的低压气态制冷剂、原料油气、未冷凝油气均在该换热器中换热，采用多股流换热器使得系统流程简单，机组设备少，制造成本低。

3.本发明的混合制冷剂循环的油气冷凝回收系统中，各级换热器中冷流体和热流体温度更为匹配，降低了系统能耗。

附图说明

图1是本发明的利用混合制冷剂循环的油气冷凝回收流程图

图1中：1为一级换热器，2为二级换热器，3为三级换热器，4为混合制冷剂压缩机，5为冷凝器，6为一级气液分离器，7为二级气液分离器，8为一级节流阀，9为二级节流阀，10为三级节流阀

具体实施方式

如图1所示，本发明的利用混合制冷剂循环的油气冷凝回收方法包括混合制冷剂循环和油气循环。利用该方法的油气回收装置可分为压缩机单元和冷箱单元两个部分。其中压缩机单元包括混合制冷剂压缩机4，冷凝器5，一级气液分离器6；冷箱单元包括一级换热器1，二级换热器2，三级换热器3，一级节流阀8，二级节流阀9，三级节流阀10，二级气液分离器7。一级换热器1、二级换热器2和三级换热器3为多股流换热器

混合制冷剂制冷循环包括：混合制冷剂压缩机4出口气体经过冷凝器5后，进入一级气液分离器6，分离后一级分离器6底部的液相制冷剂流股进入一级换热器1，换热后通过一级节流阀8，节流后该流股返回至一级换热器1中提供冷量；一级气液分离器6顶部的气相制冷剂流股进入一级换热器1，换热后进入二级气液分离器7，分离后的二级分离器7底部的液相制冷剂进入二级换热器2，换热后通过二级节流阀9，节流后该流股再依次反向进入二级换热器2、一级换热器1提供冷量；二级气液分离器7顶部的气相制冷剂进入二级换热器2、三级换热器3，换热后再通过三级节流阀10，节流后该流股再依次反向进入三级换热器3、二级换热器2、一级换热器1提供冷量。经过三级、二级、一级换热器后的混合制冷剂进入混合制冷剂压缩机4被压缩。

油气循环包括：油气先进入一级换热器1冷却，冷却后部分油气冷凝排出一级换热器1，剩余的未冷凝点油气继续进入二级换热器2；在二级换热器中，部分油气冷凝排出二级换热器2，剩余未冷凝油气继续进入三级换热器3；在三级换热器中，部分油气冷凝排出三级换热器3，剩余未冷凝油气反向依次进入三级、二级、一级换热器，从一级换热器1排入大气。各级换热器冷凝出的油气，进入冷凝油管道汇合，形成液态冷凝油排出系统。

实施实例：对表1所述的某石化厂装车油气采用本发明方法进行冷凝回收，该油气混合物温度35℃，流量30m³/h。

表1 某石化厂装车油气组分和体积分数(1atm, 35℃)

组分名称	体积分数(%)	组分名称	体积分数(%)
				甲烷	0.68	异戊烷	6
乙烷	1.24	正戊烷	0.68
				丙烷	1.70	正己烷	4.1
异丁烷	8.7	氮气	51.9
				正丁烷	11.2	氧气	13.8

采用附图1所示流程，取混合工质各组分质量比R134a: R14=75: 25。取系统低压压力为2bar，高压压力为20bar，压缩机绝热效率为0.85，通过流程模拟计算得到系统性能。系统最低运行温度可达到-110℃，油气经过冷凝处理后排出油气中非甲烷总烃含量可达到10g/m³，低于国标要求，每方油气处理功耗为0.131kW.h。

Claims (2)

1.一种利用混和制冷剂循环的油气冷凝回收方法，其特征在于，包括混合制冷剂循环和油气循环，混合制冷剂制冷循环为，混合制冷剂压缩机（4）出口气体经过冷凝器（5）后，进入一级气液分离器（6），分离后一级分离器（6）底部的液相制冷剂流股进入一级换热器（1），换热后通过一级节流阀（8），节流后该流股返回至一级换热器（1）中提供冷量；一级气液分离器（6）顶部的气相制冷剂流股进入一级换热器（1），换热后进入二级气液分离器（7），分离后的二级分离器（7）底部的液相制冷剂进入二级换热器（2），换热后通过二级节流阀（9），节流后该流股再依次反向依次进入二级换热器（2）、一级换热器（1）提供冷量；二级气液分离器（7）顶部的气相制冷剂依次进入二级换热器（2）、三级换热器（3），换热后再通过三级节流阀（10），节流后该流股再依次反向进入三级换热器（3）、二级换热器（2）和一级换热器（1）提供冷量；经过三级换热器（3）、二级换热器（2）和一级换热器（1）后的混合制冷剂进入混合制冷剂压缩机（4）被压缩；

油气循环为，油气先进入一级换热器（1）冷却，冷却后部分油气冷凝排出一级换热器（1），剩余的未冷凝点油气继续进入二级换热器（2）；在二级换热器中，部分油气冷凝排出二级换热器（2），剩余未冷凝油气继续进入三级换热器（3）；在三级换热器中，部分油气冷凝排出三级换热器（3），剩余未冷凝油气反向依次进入三级换热器（3）、二级换热器（2）和一级换热器（1），从一级换热器（1）排入大气；各级换热器冷凝出的油气，进入冷凝油管道汇合，形成液态冷凝油排出系统。

2.根据权利要求1所述的利用混和制冷剂循环的油气冷凝回收方法，其特征在于，所述一级换热器（1）、二级换热器（2）和三级换热器（3）为多股流换热器。

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