一種帶有三相分離器的油氣回收與排放控制系統及其運行方法與流程

2023-05-08 03:52:11

屬於油氣回收與揮發性有機物治理技術領域，特別涉及一種帶有三相分離器的油氣回收與排放控制系統及其運行方法。

背景技術：

常用的油氣回收技術主要有吸附法和冷凝法。

吸附法是利用油氣-空氣混合物中各組分與吸附劑之間結合力強弱的性質，使難吸附的空氣組分與易吸附的油氣組分分離，然後再將吸附劑吸附的油氣進行液化回收的方法。

採用吸附法的油氣回收裝置由至少兩個吸附罐組成，一個處於吸附狀態，而另一個則進行解吸再生，兩個吸附罐同時工作，依次交替進行吸附-解吸，保證對源源不斷的油氣進行及時有效的處理。

吸附法具有以下特點：

①油氣回收率高，可以有效控制排放油氣濃度；

②有機烴組分不能直接回收，需要二級處理回收，真空抽出的氣體需要採用冷凝或吸收的方式再處理，而且採用冷凝方式再處理的，解吸氣中的c2、c3類烴組分不易被回收(需極低的冷凝溫度)，導致在系統內一直循環。

③吸附法油氣回收技術更適合用在低濃度油氣吸附中，處理高濃度油氣時，易因較高的吸附熱產生不安全因素。

④吸附法通常作為集成技術的後端處理。

冷凝法是利用不同烴類物質在不同溫度和壓力下具有不同的飽和蒸汽壓的性質，採用降低系統溫度的方式，使烴類組分凝結並從空氣中分離出來的方法。在冷凝過程中，被冷凝物質僅發生物理相態變化，可直接回收利用。冷凝法理論上可以達到很高的淨化程度，但對排放指標要求控制到10-6量級(體積分數)時，操作費用太高。

冷凝法具有如下特點：

①受外界溫度、壓力的影響小，也不受氣液比的影響，回收效果穩定，特別適用於高溫、高溼、高濃度的場合；

②工作溫度皆低於油氣各成分之閃點，安全性好；

③工藝流程短，不需要其他中間步驟，易於維修和操作；

④裝置佔地面積小，操作彈性大；

⑤在排放指標較苛刻時，系統能耗大、投資成本高。

⑥冷凝法尤其適合應用在集成工藝的前端。

冷凝與吸附的組合工藝不但能綜合集成冷凝法和吸附法的優點，避免其各自缺點，還能改善系統運行工況，既能保證達到嚴格的排放指標，又能最大程度的回收油氣資源，是目前應用較為廣泛的集成油氣回收與排放控制技術。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明提出的一種帶有三相分離器的油氣回收與排放控制系統及其運行方法，該系統回收利用率高，減少資源浪費和大氣汙染，使用方法簡單，易學易會。

一種帶有三相分離器的油氣回收與排放控制系統，包括凝液收集罐、壓力變送器、風機、冷箱、制冷機組、吸附罐a、吸附罐b、真空泵、三相分離器、液位計、回液泵，所述凝液收集罐上端設有第一油氣出口，下端設有第一凝液排放口，所述第一油氣出口與壓力變送器、風機、冷箱連通，所述第一凝液排放口與三相分離器的上端連通，所述冷箱上端設有第二油氣出口，下端設有第二凝液排放口、冷媒進口、冷媒出口，所述冷媒進口和冷媒出口分別與制冷機組連通，所述吸附器a和吸附器b並聯後下端分別與第二油氣出口和真空泵相連，上端均有帶閥門的管道與大氣相通，所述吸附器a與第二油氣出口之間設有第一閥門，所述吸附器b與第二油氣出口之間設有第二閥門，所述真空泵上設有第三油氣出口，所述第三油氣出口與三相分離器的下端連通，所述三通分離器上端設有第四氣體出口，下端設有排水口和第三凝液排放口，所述第四氣體排放口與凝液收集罐的第一油氣出口連通，所述三相分離器內底部設有氣體分布器和堰板，頂部設有整流填料和捕霧填料，所述氣體分布器與第三油氣出口相連，所述捕霧填料與第四氣體出口相連，所述堰板隔出的油相室內側設有液位計。

作為改進的是，所述堰板的高度佔三相分離器高度的1/2～2/3。

進一步改進的是，所述堰板的高度佔三相分離器高度的1/2。

作為改進的是，所述液位計的測量範圍佔三相分離器高度的2/3以上。

作為改進的是，所述氣體分布器為h型管式氣體分布器。

上述帶有三相分離器的油氣回收與排放控制系統的運行方法，油氣進入凝液收集罐後，油氣中易凝組分或油氣中攜帶的小液滴沉降分離，經第一凝液排放口排出進入三相分離器；初步淨化的油氣經壓力變送器檢測壓力後，超出設定的上限時，風機啟動，低於設定的下限值，風機停止；經加壓後油氣進入冷箱，制冷機組持續製冷，油氣在冷箱中降溫，液化溫度低於冷箱的溫度的烴類兩冷凝為液體從第二凝液排放口進入三相分離器，未被冷凝的油氣從第二油氣出口進入吸附器a或吸附器b的下端，經過吸附器a或吸附器b吸附後的油氣直接排放進入大氣，開啟真空泵，將吸附在吸附器a或吸附器b上的油氣解吸出來後，從下端進入三相分離器的氣體分布器；來自凝液收集罐和冷箱的油水混合物進入三相分離器的油水分離器，實現油水分層，當油高於堰板時，油流入由堰板隔出的油室，當油室液位高於液位計設定的上限時，啟動回液泵將油外輸，油水分離室的水可從排水口排出，由於油水分離室內保持有一定高度的液層，解吸氣被氣體分布器打散後均勻進入三相分離器內，穿過油水混合物，溶解於油水混合物的烴類被吸收，未被吸收的解吸氣進入堰板隔出的氣室，經過整流填料整流和捕霧填料去除小液滴後，經第四氣體出口排出與凝液收集罐的第一油氣出口一起進入系統再次循環。

有益效果：

本發明一種帶有三相分離器的油氣回收與排放控制系統內同時使用吸附法和冷凝法對油氣進行回收與排放，三相分離器通過堰板將內部分為氣-水-油區域，使得液層具有油、水分離的性能，使油氣中水蒸氣冷凝形成的水與液態烴分離，從而使得油氣回收裝置外排的液態烴不含水，可直接回用。三相分離器內的結構設計，使得液層具有油、水分離的性能，使油氣中水蒸氣冷凝形成的水與液態烴分離，從而使得油氣回收裝置外排的液態烴不含水，可直接回用。

附圖說明

圖1為本發明系統的結構示意圖，其中，1-凝液收集罐，2-壓力變送器，3-風機，4-冷箱，5-制冷機組，6-吸附器a，7-吸附器b，8-真空泵，9-三相分離器，10-液位計，11-回液泵，12-第一油氣出口，13-第一凝液排放口，14-第二油氣出口，15-第二凝液排放口，16-冷媒進口，17-冷媒出口，18-第一閥門，19-第二閥門，20-第四油氣出口，21-排水口，22-第三凝液排放口。

圖2為本發明三相分離器的內部結構示意圖，其中，23-堰板，24-氣體分布器，25-整流填料，26-捕霧填料，27-液位計。

圖3為本發明三相分離器的內部分區圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例詳細介紹本發明技術方案。

實施例1

一種帶有三相分離器的油氣回收與排放控制系統，油氣進入凝液收集罐後，油氣中易凝組分或油氣中攜帶的小液滴沉降分離，經第一凝液排放口排出進入三相分離器；初步淨化的油氣經壓力變送器檢測壓力後，超出設定的上限時，風機啟動，低於設定的下限值，風機停止；經加壓後油氣進入冷箱，制冷機組持續製冷，油氣在冷箱中降溫，液化溫度低於冷箱的溫度的烴類兩冷凝為液體從第二凝液排放口進入三相分離器，未被冷凝的油氣從第二油氣出口進入吸附器a或吸附器b的下端，經過吸附器a或吸附器b吸附後的油氣直接排放進入大氣，開啟真空泵，將吸附在吸附器a或吸附器b上的油氣解吸出來後，從下端進入三相分離器的氣體分布器；來自凝液收集罐和冷箱的油水混合物進入三相分離器的油水分離器，實現油水分層，當油高於堰板時，油流入由堰板隔出的油室，當油室液位高於液位計設定的上限時，啟動回液泵將油外輸，油水分離室的水可從排水口排出，由於油水分離室內保持有一定高度的液層，解吸氣被氣體分布器打散後均勻進入三相分離器內，穿過油水混合物，溶解於油水混合物的烴類被吸收，未被吸收的解吸氣進入堰板隔出的氣室，經過整流填料整流和捕霧填料去除小液滴後，經第四氣體出口排出與凝液收集罐的第一油氣出口一起進入系統再次循環。

所述液位計為磁翻板液位計；所述堰板的高度佔三相分離器高度的1/2，堰板的存在，將三相分離器的內部分成如圖3所示的區域；所述液位計的測量範圍佔三相分離器高度的2/3以上；所述氣體分布器為h型管式氣體分布器。

上述帶有三相分離器的油氣回收與排放控制系統的運行方法，油氣進入凝液收集罐後，油氣中易凝組分或油氣中攜帶的小液滴沉降分離，經第一凝液排放口排出進入三相分離器；初步淨化的油氣經壓力變送器檢測壓力後，超出設定的上限時，風機啟動，低於設定的下限值，風機停止；經加壓後油氣進入冷箱，制冷機組持續製冷，油氣在冷箱中降溫，液化溫度低於冷箱的溫度的烴類兩冷凝為液體從第二凝液排放口進入三相分離器，未被冷凝的油氣從第二油氣出口進入吸附器a或吸附器b的下端，經過吸附器a或吸附器b吸附後的油氣直接排放進入大氣，開啟真空泵，將吸附在吸附器a或吸附器b上的油氣解吸出來後，從下端進入三相分離器的氣體分布器；來自凝液收集罐和冷箱的油水混合物進入三相分離器的油水分離器，實現油水分層，當油高於堰板時，油流入由堰板隔出的油室，當油室液位高於液位計設定的上限時，啟動回液泵將油外輸，油水分離室的水可從排水口排出，由於油水分離室內保持有一定高度的液層，解吸氣被氣體分布器打散後均勻進入三相分離器內，穿過油水混合物，溶解於油水混合物的烴類被吸收，未被吸收的解吸氣進入堰板隔出的氣室，經過整流填料整流和捕霧填料去除小液滴後，經第四氣體出口排出與凝液收集罐的第一油氣出口一起進入系統再次循環。

實施例2

用實施例1的控制系統處理油氣，具體步驟如下，結果如下所示。

以含汽油類蒸汽20％(v/v)的油氣為例，300nm3/h油氣進入實施例1的控制系統中，約2％(1.2nm3/h)的易凝組分在凝液收集罐液化進入三相分離器，剩餘油氣在經風機加壓後進入冷箱，冷卻至-70℃，約80％(48nm3/h)的烴類組分被冷凝液化，進入三相分離器，冷凝餘氣離開冷箱進入吸附器a中，此時關閉吸附器b，當吸附器a吸附飽和後，關閉吸附器a下端的進口，開啟吸附器b，約15％(9nm3/h)的烴類組分被吸附，吸附飽和的吸附罐被真空泵以80m3/h的速率抽真空解吸，解吸氣進入三相分離器油水分離室底部，經過液相層洗滌、吸收，進入氣相室，餘氣再進入冷凝系統進入下一輪迴收操作。

由於汽油油氣中含有大量的c2、c3類組分，而c2、c3類組分在-70℃仍不會被完全冷凝，如果沒有三相分離器液相層的洗滌、吸收，未被冷凝的c2、c3類組分便會在系統內無限循環，導致活性炭吸附罐解吸時間越來越長，直至不能被完全解吸，系統不能正常運轉。

設置了三相分離器後，未被冷凝的c2、c3類組分會在解吸後被液相層洗滌、吸收，實現油氣回收系統的長周期、穩定運行。

以上結合附圖對本發明的具體實施操作做了詳細說明，但是本發明並不限於上述實施例，在本領域普通技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下做出各種變化。