一種帶冷量回收的精餾型自復疊低溫冷凝油氣分離系統的製作方法

2023-04-23 19:11:16 2

本發明涉及油氣分離
技術領域：
，尤其涉及一種帶冷量回收的精餾型自復疊低溫冷凝油氣分離系統。
背景技術：
：油庫、加油站、石化加工等場所中儲存的一些油品中含有大量易揮發的輕烴組分，易在儲運過程中揮發並且混合在空氣中，造成油品損耗、環境汙染和安全隱患。所以有必要對這些場所中的含油空氣進行處理。國標gb20950-2007《儲油庫大氣汙染物排放標準》和gb20952-2007《加油站大氣汙染物排放標準》等規範中，均明確規定了排放的油氣中非甲烷總烴含量應不大於25g/cm3。在油氣分離領域中，冷凝法由於其可分離出較純淨的產品，適合於較高濃度烴蒸汽的分離回收，受到人們的關注。最初人們普遍採用復疊製冷循環來逐級降溫冷凝空氣中的油氣，即採用不同製冷劑運行在多個製冷循環中獲得不同的溫度位以冷凝不同沸點的烴組分。但是復疊製冷系統所需設備較多，逐漸被混合製冷劑製冷循環而替代。通常，混合製冷劑油氣分離系統中採用了自復疊製冷循環的思想，製冷劑的循環中有多級氣液分離過程，以便高低沸點的製冷劑分離更加完全；同時一般的中小型系統因成本考慮會使用普通的油潤滑壓縮機，多級分離可將製冷劑帶出的潤滑油冷凝下來，避免其進入低溫段堵塞節流裝置。但是分離級的增多會導致系統的結構複雜化，變工況性能變差。特別是對於小型、微型規模的油氣分離系統，結構簡單非常重要。目前的油氣分離裝置專利中，較少涉及對已冷凝的油的進一步處理，一般是將冷凝油直接收集起來，浪費了不同溫度位冷凝油中的冷量。公告號為cn102141317a的中國專利文獻公開了一種精餾型自復疊氣體液化系統，包括壓縮機、冷凝器、精餾裝置以及原料氣液化迴路；壓縮機出料口與冷凝器進料口相連，冷凝器的出料口與精餾裝置釜中進料口相連，精餾裝置包括精餾塔以及與精餾塔精餾段頂部連通的塔頂換熱器，塔頂換熱器頂部的出料口與原料氣液化迴路相連，原料氣穿過原料氣液化迴路得到最終液化產品。該發明利用精餾裝置代替傳統混合工質氣體液化系統的多級分離過程，並利用從精餾裝置底部和頂部引出的不同成分的高壓液體分別減壓進入原料氣液化迴路中，優化匹配原料氣降溫液化過程中的水當量變化，來逐段冷卻原料氣，具有結構簡單、運行可靠和系統液化效率高等優點，特別適用於各種小型和微型氣體液化系統。然而，該裝置適用範圍有限，只適用於需要將原料氣全部液化的場合。而在處理含油空氣的場合中，只需要將油儘可能冷凝液化下來，而空氣是不被液化的，所以該裝置不適用於油氣分離領域。同時，經冷凝的不同低溫位的油以及除去油的低溫空氣中均含大量冷量，值得充分利用。技術實現要素：針對現有技術存在的不足，本發明提供了一種帶冷量回收的精餾型自復疊低溫冷凝油氣分離系統，該系統將製冷劑循環中的多級分離過程合併為一個精餾過程，運行可靠，用一套普通的油潤滑壓縮機就能完成分離尾氣中的烴組分，使排放物濃度滿足國標要求，特別適合油庫、加油站等場所的揮發性油氣的處理。本發明的技術方案如下：一種帶冷量回收的精餾型自復疊低溫冷凝油氣分離系統，包括壓縮機、冷凝器、精餾裝置以及油氣冷凝分離及冷量回收回路；所述的壓縮機出口與冷凝器進口相連；所述的冷凝器出口與精餾裝置進口相連；所述的精餾裝置包括精餾柱以及與精餾柱頂部相連的柱頂換熱器，柱頂換熱器頂部出口與油氣冷凝分離及冷量回收回路相連，所述的油氣冷凝分離及冷量回收回路包括第一換熱器單元、第二換熱器單元、第三換熱器單元、第一節流元件(16)和分離器單元；所述的第一換熱器單元包括第一換熱器(4)、第二換熱器(5)和第三換熱器(6)中的一者或幾者的組合；所述的第二換熱器單元包括蒸發器(7)；所述的第三換熱器單元包括第四換熱器(12)、第五換熱器(13)、第六換熱器(14)和第七換熱器(15)中的一者或幾者的組合；第一節流元件(16)設置於第一換熱器單元和第二換熱器單元之間；分離器單元包括第一分離器(8)、第二分離器(9)、第三分離器(10)和第四分離器(11)中的一者或幾者的組合；所述的第一換熱器單元的各換熱器內均設有一個正流製冷劑管道、一個返流製冷劑管道、一個油氣管道和一個尾氣管道；所述的蒸發器內設有一個低壓製冷劑管道和一個油氣管道；所述的精餾裝置的柱頂換熱器內設有冷卻管道；所述的第三換熱器單元的各換熱器內均設有釜底液管道、回流液管道和多個冷凝油管道；具體地，第四換熱器內設有四個冷凝油管道，第五換熱器內設有三個冷凝油管道，第六換熱器內設有兩個冷凝油管道，第七換熱器內設有一個冷凝油管道；所述的第一分離器、第二分離器、第三分離器和第四分離器均設有氣相出口和液相出口；所述的柱頂換熱器頂部出口與第一換熱器的正流製冷劑管道進口相連；所述第一換熱器的正流製冷劑管道出口與第二換熱器的正流製冷劑管道進口相連；所述第二換熱器的正流製冷劑管道出口與第三換熱器的正流製冷劑管道進口相連；所述第一節流裝置的進口與第三換熱器的正流製冷劑管道出口相連，出口與蒸發器的低壓製冷劑管道進口相連；所述蒸發器的低壓製冷劑管道出口與第三換熱器的返流製冷劑管道進口相連；所述第三換熱器的返流製冷劑管道出口與第二換熱器的返流製冷劑管道進口相連；所述第二換熱器的返流製冷劑管道出口與第一換熱器的返流製冷劑管道進口相連；所述第一換熱器的返流製冷劑管道出口與精餾裝置的柱頂換熱器冷卻管道的進口相連；所述柱頂換熱器冷卻管道的出口與壓縮機的吸氣口相連；所述精餾裝置的底部出口與第四換熱器的釜底液管道進口相連；所述第四換熱器的釜底液管道出口與第五換熱器的釜底液管道進口相連；所述第五換熱器的釜底液管道出口與第六換熱器的釜底液管道進口相連；所述第六換熱器的釜底液管道出口與第七換熱器的釜底液管道進口相連；所述的精餾裝置的柱頂換熱器的底部出口與第四換熱器的回流液管道進口相連；所述第四換熱器的回流液管道出口與第五換熱器的回流液管道進口相連；所述第五換熱器的回流液管道出口與第六換熱器的回流液管道進口相連；所述第六換熱器的回流液管道出口與第七換熱器的回流液管道進口相連；所述第七換熱器的釜底液管道出口和回流液管道出口均通過三條支路管道分別與第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器的返流製冷劑管道的進口相連；所述的支路管道上均設有一個節流元件；所述各換熱器的返流製冷劑管道的連接方式是為了實現對正流製冷劑管道內製冷劑以及待處理油氣的冷卻；第一換熱器返流製冷劑管道出口與柱頂換熱器的冷卻管道進口相連，柱頂換熱器的冷卻管道出口與壓縮機吸氣口相連，以實現製冷劑的循環製冷。在所述的油氣冷凝及冷量回收回路中，油氣首先進入第一換熱器的油氣管道進口，第一換熱器的油氣管道出口與第一分離器的進口相連；經過第一分離器的氣液分離過程，第一分離器的氣相出口與第二換熱器的油氣管道進口相連；第二換熱器的油氣管道出口與第二分離器的進口相連；經過第二分離器的氣液分離過程，第二分離器的氣相出口與第三換熱器的油氣管道進口相連；第三換熱器的油氣管道出口與第三分離器的進口相連；經過第三分離器的氣液分離過程，第三分離器的氣相出口與蒸發器的油氣管道進口相連；蒸發器的油氣管道出口與第四分離器的進口相連；經過第四分離器的氣液分離過程，氣相部分即為符合排放濃度要求的低溫尾氣。該低溫尾氣經第四分離器的氣相出口進入第三換熱器的尾氣管道進口，第三換熱器尾氣管道出口與第二換熱器的尾氣管道進口相連；第二換熱器尾氣管道出口與第一換熱器的尾氣管道進口相連，最終尾氣經第一換熱器尾氣管道出口排放；經過逐步冷凝並分離出來的冷凝油液體經第一分離器的液相出口、第二分離器的液相出口、第三分離器的液相出口、第四分離器的液相出口排出。各分離器排出的不同溫度的冷凝油將穿過第三換熱器單元內的各換熱器回收冷量，溫度越低的冷凝油經過的換熱器越多。具體地，第一分離器液相出口與第四換熱器的第一冷凝油管道進口相連，冷凝油經過第四換熱器升溫後從第四換熱器的一號冷凝油管道出口排出；第二分離器液相出口與第五換熱器的第一冷凝油管道進口相連；第五換熱器的第一冷凝油管道出口與第四換熱器的第二冷凝油管道進口相連，冷凝油經過第五換熱器和第四換熱器升溫後從第四換熱器的第二冷凝油管道出口排出；第三分離器液相出口與第六換熱器的第一冷凝油管道進口相連；第六換熱器的第一冷凝油管道出口與第五換熱器的第二冷凝油管道進口相連；第五換熱器的第二冷凝油管道出口與第四換熱器的第三冷凝油管道進口相連，冷凝油經過第六換熱器、第五換熱器和第四換熱器升溫後從第四換熱器的第三冷凝油管道出口排出；第四分離器液相出口與第七換熱器的第一冷凝油管道進口相連；第七換熱器的第一冷凝油管道出口與第六換熱器的第二冷凝油管道進口相連；第六換熱器的第二冷凝油管道出口與第五換熱器的第三冷凝油管道進口相連；第五換熱器的第三冷凝油管道出口與第四換熱器的第四冷凝油管道進口相連，冷凝油經過第七換熱器、第六換熱器、第五換熱器和第四換熱器升溫後從第四換熱器的第四冷凝油管道出口排出。從第四換熱器的第一、第二、第三、第四冷凝油管道出口的復溫後的冷凝油可以分別或混合後回收至儲罐，或者以其他方式加以儲存和利用。本發明中，第一換熱器單元並不局限於由三個換熱器構成，可以根據實際情況調整第一換熱器單元內換熱器的個數；同樣地，第三換熱器單元也並不局限於由四個換熱器構成，可以根據油氣分離的級數和實際情況來調整第三換熱器單元內換熱器的個數。隨著第一換熱器單元內換熱器個數的調整，分離器單元內分離器的數目要作相應的調整，第三換熱器單元內各換熱器的冷凝油管道數目應做相應的調整，第七換熱器的釜底液管道出口和回流液管道出口連接的支路管道數目及支路上的節流元件的數目也作相應的調整；本發明將需要處理的油氣依次通入油氣冷凝分離及冷量回收回路的換熱器單元內，由返流的低壓製冷劑提供主要的冷量，並且按照要處理的油氣成分特點，利用精餾裝置底部和頂部不同成分的高壓製冷劑液體分別節流後與低壓製冷劑混合，以優化和匹配油氣降溫過程中的水當量變化，逐段冷卻油氣，減小不同溫度段換熱器內混合製冷劑與油氣之間的傳熱溫差，從而適應不同成分油氣的冷凝分離和減小系統的單位耗功。被逐級冷卻的油氣經過多次氣液分離，最終形成了符合排放濃度要求的低溫尾氣，可以再提供一部分冷量，復溫後排放；不同溫度下冷凝出來的冷凝油液體用於預冷精餾裝置底部和頂部引出的高壓製冷劑液體，使之降低一定溫度後再節流與低壓製冷劑混合，實現了冷凝油的冷量回收，更有利於能量的綜合利用。為保證整個油氣分離系統的穩定性，同時實現能源的綜合利用，在優選的技術方案中，可以在所述的精餾裝置底部的液體出口管道上設置一個或多個乾燥過濾器，實現對底部流出液體的乾燥和過濾；同時還可以設置一個或多個釜底換熱器，對底部流出的製冷劑進行預冷後，再讓其被冷凝油進一步預冷。當乾燥過濾器和釜底換熱器的個數均為一個時，所述的精餾裝置的底部出口首先依次連接乾燥過濾器和釜底換熱器，再與第四換熱器的釜底液管道進口相連；所述的釜底換熱器內設有高壓製冷劑管道和低壓製冷劑管道；所述的乾燥過濾器進口與精餾裝置底部出口相連，出口與釜底換熱器的高壓製冷劑管道進口相連；所述釜底換熱器的高壓製冷劑管道出口與第四換熱器的釜底液管道進口相連；所述釜底換熱器的低壓製冷劑管道進口與精餾裝置的柱頂換熱器出口相連，出口與壓縮機吸氣口相連。利用低壓製冷劑對精餾裝置底部的液體製冷劑進行預冷，實現能量的綜合利用；所述的釜底換熱器內的高壓製冷劑管道和低壓製冷劑管道的進口分別位於該換熱器的兩側，以實現逆流換熱。若待處理的油氣中含水量較高，或者是待處理的油氣在冷凝處理之前沒有經過其他乾燥處理，在另一種優選的技術方案中，可以將返流經過第一換熱器單元的仍處於-10℃～-20℃的尾氣與進入第一換熱器單元之前的待處理油氣在第四換熱器單元中進行回熱。所述的第四換熱器單元包括第八換熱器、第九換熱器、第一截止閥、第二截止閥、第三截止閥、第四截止閥、第五截止閥、第六截止閥、第七截止閥、第八截止閥；所述第八換熱器和第九換熱器並聯設置；所述的第八換熱器和第九換熱器內部均有一個油氣管道和一個尾氣管道；所述第一換熱器的尾氣管道出口分別與第五截止閥和第七截止閥進口相連，使得尾氣分為兩條支路；所述第八換熱器的油氣管道進口與第一截止閥的出口相連，油氣管道出口與第二截止閥的進口相連，尾氣管道進口和第五截止閥的出口相連，尾氣管道出口與第六截止閥的進口相連；所述的第九換熱器的油氣管道進口與第三截止閥的出口相連，油氣管道出口與第四截止閥的進口相連，尾氣管道進口與第七截止閥的出口相連，尾氣管道出口與第八截止閥的進口相連；所述第二截止閥的出口和第四截止閥的出口相連，匯聚成一個管道後與第一換熱器的油氣管道進口相連；所述第六截止閥的出口和第八截止閥的出口相連，匯聚成一個管道後作為尾氣的出口。所述的第八換熱器和第九換熱器的油氣管道和尾氣管道的進口均位於各自換熱器的兩側，以實現逆流換熱。在第四換熱器單元中，利用尾氣的剩餘冷量為油氣提供預冷，使得油氣中的大部分水分在0～4℃凝結，實現能量的綜合利用；並採用兩換熱器切換運行的模式，使一個換熱器運行時，另一個換熱器排水或除霜，增加裝置連續運行的穩定性。若待處理的油氣中含低沸點組分較多時，要將其處理到可排放的濃度標準，所需的製冷溫度也要求更低，製冷劑迴路中需採用低沸點組分濃度較高的多元混合製冷劑。這將導致油氣分離系統中製冷劑迴路的壓縮機在開始降溫階段的壓比和排氣溫度過高，大大降低壓縮機壽命，甚至導致壓縮機因壓力保護而不能開啟，使整個油氣分離系統不能正常運行，冷卻效率低。為解決這些問題，在另一種優選的技術方案中，可以在所述的精餾裝置與壓縮機吸氣口之間設置並聯的第一變濃度迴路和第二變濃度迴路。第一變濃度迴路包括依次串聯的第九截止閥、儲液罐和第十截止閥；第二變濃度迴路包括依次串聯的第十一截止閥、第一儲氣罐和第十二截止閥；所述第九截止閥的進口與精餾裝置的底部出口相連，所述第十一截止閥的進口與精餾裝置的柱頂換熱器頂部出口相連，所述第十截止閥的出口和第十二截止閥的出口均與壓縮機吸氣口相連。通過第一變濃度迴路以及第二變濃度迴路在不同過程的啟用和停用，來調節參與循環的混合製冷劑中低沸點組分的濃度，可以改善開機過程，或是達到更低的製冷溫度。為進一步便於調節製冷劑迴路中低沸點製冷劑的含量，可以在所述第一節流元件的進口和所述第三換熱器的正流製冷劑管道出口之間設有第五分離器；所述的第五分離器和壓縮機的吸氣口之間設有第三變濃度迴路；所述的第三變濃度迴路包括依次串聯的第十三截止閥、第二儲氣罐和第十四截止閥，第十三截止閥的進口與第五分離器的氣相出口相連。所述的冷凝器、第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器、蒸發器、第四換熱器、第五換熱器、第六換熱器、第七換熱器、釜底換熱器、第八換熱器和第九換熱器可選用常見的套管式換熱器、噴淋式換熱器、殼管式換熱器或者板翅式換熱器。根據實際需要連接的管路和具體場合選擇不同類型的換熱器。本發明中優選板翅式換熱器。所述的油氣分離系統內採用的製冷劑為二元或二元以上的非共沸混合工質，常見的組分主要有：氮氣、惰性氣體、烴類、烴的滷化物、二氧化碳等。所述的各節流元件為手動節流閥、自動節流閥或毛細管，以起到節流降溫的作用。所述的精餾裝置中的精餾柱為填料式或塔板式。所述的各截止閥為手動或者自動的雙向截止閥，以實現截止閥的自動或手動控制，其中第一截止閥與第二截止閥聯動，第三截止閥與第四截止閥聯動，第五截止閥與第六截止閥聯動，第七截止閥與第八截止閥聯動。與現有技術相比，本發明的有益效果為：(1)本發明的製冷系統的結構簡化，運行可靠。對於含低沸點成分較多的油氣，所需的最低製冷溫度較低，如-110℃～-130℃。要達到如此低的製冷溫度，傳統的混合製冷劑自復疊製冷系統一般需要2～5級分離過程。本發明採用精餾裝置來代替多級分離過程，可以使得系統結構大大簡化，並且使得進入到低溫段的製冷劑中攜帶的潤滑油被有效去除，保證了系統的可靠運行。(2)本發明可提高油氣冷凝分離系統的熱力學效率。針對不同成分的油氣，根據其降溫過程中的水當量分布特點和流量不同，可以調節精餾裝置底部、頂部兩處引出的不同成分的高壓混合製冷劑的流量以及混合位置，以優化換熱器內的溫度分布，減小傳熱溫差，從而提高系統的熱力學效率，減小系統耗功。(3)本發明充分利用尾氣的餘冷。若油氣中含水量多或者在進行冷凝處理前沒有進行過乾燥，則可以利用尾氣中的餘冷對油氣進行預冷，使得大部分水冷凝下來，減小在後續低溫段結霜的可能性。同時預冷換熱器單元採用切換運行的方式，增加裝置的連續運行穩定性。(4)本發明有效回收了冷凝下來的油品的冷量。目前較少發明涉及到冷凝油的冷量利用，所以本發明針對這一點，將不同溫度的低溫冷凝油用於逐步降低精餾裝置釜底液體製冷劑的預冷，充分利用了冷凝油的冷量，同時降低釜底液體製冷劑的溫度，有利於其對高壓製冷劑的預冷。體現了能量的綜合利用，進一步降低系統的耗功。(5)本發明能優化油氣分離系統的開始降溫階段，提高降溫速率。開始降溫階段內，混合製冷劑中高沸點組分濃度增加能降低系統的開機壓力，改善該階段內壓縮機排氣溫度過高和壓比偏大的問題，改善系統的動態運行特性。(6)本發明能優化油氣分離系統的最終降溫階段，使得系統達到更低的製冷溫度，提高系統的熱力學效率。降溫最終階段內，混合製冷劑中低沸點組分濃度增加能改善換熱器中高低壓側混合製冷劑的水當量匹配。從而降低系統能達到的最低溫度，提高系統的熱力學性能。(7)本發明三個變濃度迴路均結構簡單，調節能力強，操作方便。在系統設計時就可以根據所需要實現的最低製冷溫度設置若干個變濃度迴路，也可以在系統運行時根據需要啟用若干個變濃度迴路。附圖說明圖1為本發明精餾型自復疊低溫冷凝油氣分離系統的第一種實施方式的結構示意圖；圖2為本發明精餾型自復疊低溫冷凝油氣分離系統的第二種實施方式的結構示意圖；圖3為本發明精餾型自復疊低溫冷凝油氣分離系統的第三種實施方式的結構示意圖；圖4為本發明精餾型自復疊低溫冷凝油氣分離系統的第四種實施方式的結構示意圖；圖5為本發明精餾型自復疊低溫冷凝油氣分離系統的第五種實施方式的結構示意圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施方式對本發明一種帶冷量回收的精餾型自復疊低溫冷凝油氣分離系統作進一步詳細說明。實施例1如圖1所示，一種帶冷量回收的精餾型自復疊低溫冷凝油氣分離系統，包括壓縮機1、冷凝器2、精餾裝置3、第一換熱器4、第二換熱器5、第三換熱器6、蒸發器7、第四換熱器12、第五換熱器13、第六換熱器14、第七換熱器15、第一分離器8、第二分離器9、第三分離器10、第四分離器11、第一節流元件16、第二節流元件17、第三節流元件18、第四節流元件19、第五節流元件20、第六節流元件21和第七節流元件22。精餾裝置3中包括精餾柱以及與精餾柱頂部相連的柱頂換熱器，柱頂換熱器內設有冷卻管道。第一換熱器4、第二換熱器5和第三換熱器6中均設有一個正流製冷劑管道、一個返流製冷劑管道、一個油氣管道和一個尾氣管道，外壁上均設有與管道連通的進口或出口，蒸發器7中設有一個低壓製冷劑管道和一個油氣管道，外壁上設有與管道連通的進口或出口。第四換熱器12、第五換熱器13、第六換熱器14和第七換熱器15中均設有釜底液管道、回流液管道和多個冷凝油管道，外壁上均設有與管道連通的進口或出口；具體地，第四換熱器12中有四個油氣管道(第一、第二、第三、第四)，第五換熱器13中有三個油氣管道(第一、第二、第三)，第六換熱器14中有兩個油氣管道(第一、第二)，第七換熱器15中有一個油氣管道(第一)。壓縮機1的出口1b與冷凝器2的製冷劑進口2a相連，冷凝器2的製冷劑出口2b與精餾裝置3中精餾柱的中部進料口3a相連，精餾柱3的精餾柱底部出液口3b與第四換熱器12的釜底液管道進口12a相連；精餾裝置3的柱頂換熱器底部回流液出口3f與第四換熱器12的回流液管道進口12c相連；精餾裝置3的柱頂換熱器頂部出口3c與第一換熱器4的高壓製冷劑管道進口4a相連。第一換熱器4的正流製冷劑管道出口4b與第二換熱器5的正流製冷劑管道進口5a相連；第一換熱器4的返流製冷劑管道進口4c與第二換熱器5的返流製冷劑管道出口5d相連，返流製冷劑管道出口4d則與精餾裝置3柱頂換熱器內的冷卻管道進口3d相連；第一換熱器4中的油氣管道進口為4g，尾氣管道出口為4f；第一換熱器4中的油氣管道出口4h與第一分離器8的進口8a相連，尾氣管道進口4e與第二換熱器5的尾氣管道出口5f相連。第一換熱器4中的正流製冷劑管道進口4a、返流製冷劑管道出口4d、尾氣管道出口4f、油氣管道進口4g在同一側，而正流製冷劑管道出口4b、返流製冷劑管道進口4c、油氣管道出口4h、尾氣管道進口4e在另一側，以實現冷熱流體的逆向換熱。第二換熱器5的正流製冷劑管道出口5b與第三換熱器6的正流製冷劑管道進口6a相連，返流製冷劑管道進口5c和第三換熱器6的返流製冷劑管道出口6d相連；第二換熱器5的尾氣管道進口5e與第三換熱器6的尾氣管道出口6f相連，油氣管道進口5g與第一分離器8的氣相出口8c相連，油氣管道出口5h與第二分離器9的進口9a相連。第二換熱器5中正流製冷劑管道進口5a、返流製冷劑管道出口5d、尾氣管道出口5f、油氣管道進口5g在同一側，而正流製冷劑管道出口5b、返流製冷劑管道進口5c、尾氣管道進口5e、油氣管道出口5h在另一側，以實現冷熱流體的逆向換熱。第三換熱器6的正流製冷劑管道出口6b與第一節流元件16的進口16a相連，第一節流元件的出口16b則與蒸發器7的低壓製冷劑管道進口7a相連；第三換熱器6的返流製冷劑管道進口6c與蒸發器7的返流製冷劑管道出口7b相連；第三換熱器6的尾氣管道進口6e與第四分離器11的氣相出口11c相連，油氣管道進口6g與第二分離器9的氣相出口9c相連，油氣管道出口6h與第三分離器10的進口10a相連。第三換熱器6中正流製冷劑管道進口6a、返流製冷劑管道出口6d、尾氣管道出口6f、油氣管道進口6g在同一側，而正流製冷劑管道出口6b、返流製冷劑管道進口6c、尾氣管道進口6e、油氣管道出口6h在另一側，以實現冷熱流體的逆向換熱。蒸發器7的尾氣管道進口7c與第三分離器10的氣相出口10c相連，尾氣管道出口7d與第四分離器11的進口11a相連；蒸發器7中低壓製冷劑管道的出口7b和尾氣管道進口7c在同一側，蒸發器7中低壓製冷劑管道的進口7a和尾氣管道出口7d在另一側，以實現冷熱流體的逆向換熱。第四換熱器12的釜底液管道出口12b與第五換熱器13的釜底液管道進口13a相連，回流液管道出口12d與第五換熱器13的回流液管道進口13c相連；第四換熱器12的第一冷凝油管道出口為12n，第一冷凝油管道進口12m與第一分離器8的液相出口8b相連；第四換熱器12的第二冷凝油管道出口為12k，第二冷凝油管道進口12j與第五換熱器13的第一冷凝油管道出口13k相連；第四換熱器12的第三冷凝油管道出口為12h，第三冷凝油管道進口12g與第五換熱器13的第二冷凝油管道出口13h相連；第四換熱器12的第四冷凝油管道出口為12f，第四冷凝油管道進12e與第五換熱器13的第三冷凝油管道出口13f相連；第四換熱器12中的釜底液管道進口12a、回流液管道進口12c、第一冷凝油管道出口12n、第二冷凝油管道出口12k、第三冷凝油管道出口12h、第四冷凝油管道12f在同一側，而釜底液管道出口12b、回流液管道出口12d、第一冷凝油管道進口12m、第二冷凝油管道進口12j、第三冷凝油管道進口12g、第四冷凝油管道進口12e在另一側，以實現冷熱流體的逆向換熱。第五換熱器13的釜底液管道出口13b與第六換熱器14的釜底液管道進口14a相連，回流液管道出口13d與第六換熱器14的回流液管道進口14c相連；第五換熱器13的第一冷凝油管道的進口13j與第二分離器9的液相出口9b相連，第二冷凝油管道的進口13g與第六換熱器14的第一冷凝油管道出口14h相連，第三冷凝油管道的進口13e與第六換熱器14的第二冷凝油管道出口14f相連；第五換熱器13中的釜底液管道進口13a、回流液管道進口13c、第一冷凝油管道出口13k、第二冷凝油管道出口13h、第三冷凝油管道出口13f在同一側，而釜底液管道出口13b、回流液管道出口13d、第一冷凝油管道進口13j、第二冷凝油管道進口13g、第三冷凝油管道進口13e在另一側，以實現冷熱流體的逆向換熱。第六換熱器14的釜底液管道出口14b與第七換熱器15的釜底液管道進口15a相連，回流液管道出口14d與第七換熱器15的回流液管道進口15c相連；第六換熱器14的第一冷凝油管道進口14g與第三分離器10的液相出口10b相連，第二冷凝油管道進口14e與第七換熱器15的第一冷凝油管道出口15f相連；第六換熱器14中的釜底液管道進口14a、回流液管道進口14c、第一冷凝油管道的出口14h、第二冷凝油管道出口14f在同一側，而釜底液管道出口14b、回流液管道出口14d、第一冷凝油管道進口14g、第二冷凝油管道進口14e在另一側，以實現冷熱流體的逆向換熱。第七換熱器15的釜底液管道出口15b通過三條支路分別與第二節流元件17的進口17a、第三節流元件18的進口18a、第四節流元件19的進口19a相連；第七換熱器15的回流液管道出口15d通過另三條支路分別與第五節流元件20的進口20a、第六節流元件21的進口21a、第七節流元件22的進口22a相連；第七換熱器15的第一冷凝油管道進口15e與第四分離器11的液相出口11b相連；第七換熱器15中的釜底液管道進口15a、回流液管道進口15c、第一冷凝油管道出口15f在同一側，而釜底液管道出口15b、回流液管道出口15d、第一冷凝油管道進口15e在另一側，以實現冷熱流體的逆向換熱。第二節流元件17的出口17b、第五節流元件20的出口20b均與第一換熱器4的低壓製冷劑管道進口4c相連，或與第二換熱器5的低壓製冷劑管道出口5d相連；第三節流元件18的出口18b、第六節流元件21的出口21b均與第二換熱器5的低壓製冷劑管道進口5c相連，或與第三換熱器6的低壓製冷劑管道出口6d相連；第四節流元件19的出口19b、第七節流元件22的出口22b均與第三換熱器6的低壓製冷劑管道進口6c相連，或與蒸發器7的低壓製冷劑管道出口7b相連。上述實施方式中的冷凝器2、精餾裝置3的柱頂換熱器、第一換熱器4、第二換熱器5、第三換熱器6、蒸發器7、第四換熱器12、第五換熱器13、第六換熱器14和第七換熱器15為板翅式換熱器。上述實施方式中的第一節流元件16、第二節流元件17、第三節流元件18、第四節流元件19、第五節流元件20、第六節流元件21和第七節流元件22為手動節流閥，也可選用常見的自動節流閥或毛細管，以起到節流降溫的作用。上述實施方式中的精餾裝置3與普通製冷裝置中的精餾裝置類似，精餾柱選用常規的塔板式精餾柱或者填料式精餾柱。上述的各個部件之間的連接採用製冷劑管道連接，低溫管路外要包裹防水和保溫材料。帶冷量回收的精餾型自復疊低溫冷凝油氣分離系統所用的製冷劑為二元或二元以上的非共沸混合製冷劑，常見的組分主要有：氮氣、惰性氣體、烴類、烴的滷化物、二氧化碳等。為便於理解，上述帶冷量回收的精餾型自復疊低溫冷凝油氣分離系統可以分為製冷劑迴路和油氣迴路，以下是詳細的工作流程：在製冷劑迴路中，非共沸混合製冷劑經過壓縮機1加壓後，經過冷凝器2被冷凝成氣液兩相的高壓流體，再進入精餾裝置3的釜中。氣態混合製冷劑從下到上通過精餾裝置3的精餾柱，與精餾裝置3頂部流下來的回流液進行傳熱傳質過程；混合製冷劑中的高沸點組分、壓縮機潤滑油以及少量的低沸點組分被冷凝下來作為回流液的一部分；大部分低沸點組分構成的氣態混合製冷劑通過精餾裝置3的柱頂換熱器，從頂部出口3c流出。這股氣態混合製冷劑依次經過第一換熱器4、第二換熱器5、第三換熱器6降溫，繼續經過第一節流元件16節流降溫，然後進入蒸發器7中提供冷量，再依次返流經過第三換熱器6、第二換熱器5、第一換熱器4、精餾裝置3的柱頂換熱器，分別為油氣和精餾過程提供冷量，最終返回壓縮機1的吸氣口。以高沸點組分為主的液態製冷劑從精餾裝置3的底部出口3b流出，分別進入第四換熱器12、第五換熱器13、第六換熱器14、第七換熱器15被冷凝油逐級冷卻，然後通過不同支路分別進入第二節流元件17、第三節流元件18、第四節流元件19，經過節流後和以低沸點為主的返流製冷劑在不同的位置混合。調節第二節流元件17或第三節流元件18或第四節流元件19的開度，可以使得這股液態製冷劑和返流製冷劑以不同的比例混合，以匹配換熱器中的水當量。以中間沸點組分為主的回流液從精餾裝置3的柱頂換熱器的底部出口3f流出，分別進入第四換熱器12、第五換熱器13、第六換熱器14、第七換熱器15被冷凝油逐級冷卻，然後通過不同支路分別進入第五節流元件20、第六節流元件21、第七節流元件22，經過節流後和以低沸點為主的返流製冷劑在不同的位置混合。調節第五節流元件20或第六節流元件21或第七節流元件22的開度，可以使得這股液態製冷劑和返流製冷劑以不同的比例混合，以匹配換熱器中的水當量。在油氣迴路中，高溫或常溫的油氣首先經過第一換熱器4降溫，進入第一分離器8，將部分液化下來的油品分離出來；未液化的油氣繼續進入第二換熱器5被冷卻到更低的溫度，進入第二分離器9，將再次部分液化的油品分離出來；未液化的油氣再繼續進入第三換熱器6繼續降溫，進入第三分離器10，將再次部分液化的油品分離出來；最後，未液化的油氣進入蒸發器7降溫，進入第四分離器，將液化的油品分離出來。經過系統各參數的調節，可以保證此時未液化的油氣已經達到了國標中的排放標準。未利用這部分未液化油氣的冷量，將其依次返流通過第三換熱器6、第二換熱器5、第一換熱器4，復溫後以尾氣的形式排放。第一分離器8分離出來的油品從液相出口流出，進入第四換熱器12提供冷量，復溫後排出；第二分離器9分離出來的油品從液相出口流出，依次進入第五換熱器13和第四換熱器12提供冷量，復溫後排出；第三分離器10分離出來的油品從液相出口流出，依次進入第六換熱器14、第五換熱器13和第三換熱器12提供冷量，復溫後排出；第四分離器11分離出來的油品從液相出口流出，依次進入第七換熱器15、第六換熱器14、第五換熱器13和第四換熱器12提供冷量，復溫後排出。最終從第四換熱器12的第一冷凝油管道、第二冷凝油管道、第三冷凝油管道和第四冷凝油管道的出口流出的冷凝油可以匯聚起來或者分別返回儲罐、或者以其他方式儲存、或者以其他方式利用。對某石化廠裝車油氣採用本發明方法進行低溫冷凝分離。油氣溫度為35℃，流量為30m3/h，油氣成分與濃度如表1所示：表1.油氣組成與各組分濃度組分摩爾分數(％)組分摩爾分數(％)甲烷0.68正戊烷0.68乙烷1.24異戊烷6.00丙烷1.70正己烷4.10正丁烷11.20氮氣51.90異丁烷8.70氧氣13.80採用實施例1中所述流程，採用某種多元混合製冷劑，製冷劑迴路的工況為：低壓為200kpa，高壓為2000kpa，假設壓縮機絕熱效率為85％，忽略各換熱器壓降與漏熱。利用化工軟體hysys進行流程模擬，結果顯示：釜底的製冷劑液體在節流之前可被冷凝油預冷至約-32℃，油氣可被冷凝至-130℃，正丁烷、異丁烷、正戊烷、異戊烷、正己烷均被冷凝，尾氣中只剩下甲烷、乙烷、丙烷這些烴類，具體濃度如表2所示：表2.尾氣組成與各組分濃度組分摩爾分數(％)甲烷0.56乙烷1.41丙烷0.11氮氣75.14氧氣22.77經核算，在該算例中，尾氣中非甲烷總烴含量約為21.5g/m3，低於國標要求，每立方的油氣處理功耗約為0.19kw·h，相較於無冷量回收系統的處理功耗0.27kw·h而言有明顯的降低。實施例2如圖2所示，與實施例1連接方式與結構相同，不同之處在於在精餾裝置底部液體出口3b與第四換熱器12的釜底液管道進口12a之間設有乾燥過濾器23和釜底換熱器24。釜底換熱器24內設有一個高壓製冷劑管道和一個低壓製冷劑管道。具體地，精餾裝置3的底部液體出口3b與乾燥過濾器23的進口23a相連，乾燥過濾器23的出口23b與釜底換熱器24的高壓製冷劑管道進口24a相連；釜底換熱器24的高壓製冷劑管道出口24b與第四換熱器12的釜底液管道進口12a相連；精餾裝置3的柱頂換熱器冷卻管道出口3e與釜底換熱器24的低壓製冷劑管道進口24c相連；釜底換熱器24的低壓製冷劑管道出口24d與壓縮機1的吸氣口1a相連。在釜底換熱器24中，高壓製冷劑管道進口24a和低壓製冷劑管道出口24d在同一側，高壓製冷劑管道出口24b和低壓製冷劑管道進口24c在另一側，以實現冷熱流體的逆向換熱。實施例3如圖3所示，與實施例1連接方式與結構相同，不同之處在於新增了第四換熱器單元。第四換熱器單元包括第八換熱器26、第九換熱器29以及第一截止閥25、第二截止閥27、第三截止閥28、第四截止閥30、第五截止閥31、第六截止閥32、第七截止閥33和第八截止閥34，第八換熱器26和第九換熱器29並聯設置。其中第一截止閥25與第二截止閥27聯動，第三截止閥28與第四截止閥30聯動，第五截止閥31與第六截止閥32聯動，第七截止閥33與第八截止閥34聯動。具體地，油氣首先分別與第一截止閥25的進口25a和第三截止閥28進口28a相連；第一換熱器4的尾氣管道出口4f分別與第五截止閥31的進口31a和第七截止閥33的進口33a相連，使得尾氣分為兩條支路；第八換熱器26的油氣管道進口26a與第一截止閥25的出口25b相連，油氣管道出口26b與第二截止閥27的進口27a相連，尾氣管道進口26c和第五截止閥31的出口31b相連，尾氣管道出口26d與第六截止閥32的進口32a相連；第九換熱器29的油氣管道進口29a與第三截止閥28的出口28b相連，油氣管道出口29b與第四截止閥30的進口30a相連，尾氣管道進口29c與第七截止閥33的出口33b相連，尾氣管道出口29d與第八截止閥34的進口34a相連；第二截止閥出口27b和第四截止閥出口30b相連，匯聚成一個管道後與第一換熱器4的油氣管道進口4g相連；第六截止閥32的出口32b和第八截止閥34的出口34b相連，匯聚成一個管道後作為尾氣的出口。第八換熱器26的油氣管道進口26a和尾氣管道出口26d位於同一側，油氣管道出口26b和尾氣管道進口26c位於另一側，以實現逆流換熱；第九換熱器29的油氣管道進口29a和尾氣管道出口29d位於同一側，油氣管道出口29b和尾氣管道進口29c位於另一側，以實現逆流換熱。系統的工作流程於實施例1類似，不同之處在於剛開始運行時，同時打開第一截止閥25、第二截止閥27、第五截止閥31和第六截止閥32，同時關閉第三截止閥28、第四截止閥30、第七截止閥33和第八截止閥34，待處理油氣和尾氣在第八換熱器26中發生熱交換，利用尾氣的餘冷來預冷油氣以冷凝大部分水汽，此時第九換熱器29實施排水或除霜過程；當系統運行一段時間後，同時關閉第一截止閥25、第二截止閥27、第五截止閥31、第六截止閥32，同時打開第三截止閥28、第四截止閥30、第七截止閥33、第八截止閥34，將油氣和尾氣的換熱過程切換到第九換熱器29中進行，此時第八換熱器26實施排水或除霜過程。實施例4如圖4所示，帶冷量回收的精餾型自復疊低溫冷凝油氣分離系統包括正常濃度迴路、第一變濃度迴路、第二變濃度迴路。正常濃度迴路於實施例1中油氣分離及冷凝油冷量回收回路的連接方式與結構類似，但在精餾柱與壓縮機之間增加了第一變濃度迴路和第二變濃度迴路。下面對每個迴路進行說明：(1)正常濃度迴路：正常濃度迴路的部件與連接與實施例1中類似，不同之處在於：精餾裝置3的柱頂換熱器頂部的出口3c分別與兩條並聯支路相連，其中一條支路與第一換熱器4的正流製冷劑管道進口4a相連，另一條支路與第十一截止閥38的進口38a相連；精餾裝置3的精餾柱底部出液口3b分別與四條並聯支路相連，即分別與第二節流元件17的進口17a、第三節流元件18的進口18a、第四節流元件19的進口19a以及第九截止閥35的進口35a相連。(2)第一變濃度迴路：第一變濃度迴路由依次串聯設置的第九截止閥35、儲液罐36和第十截止閥37組成。其中第九截止閥35的進口35a與精餾裝置3的底部出口3b相連，出口與儲液罐36的進口36a相連；第十截止閥37的進口37a與儲液罐36的出口36b相連，出口37b與壓縮機1的吸氣口1a相連。(3)第二變濃度迴路：第二變濃度迴路由依次串聯設置的第十一截止閥38、第一儲氣罐39和第十二截止閥40組成。其中第十一截止閥38的進口38a與精餾裝置3的頂部出口3c相連，出口38b與第一儲氣罐39的進口39a相連；第十二截止閥40的進口40a與第一儲氣罐39的出口39b相連，出口40b與壓縮機1的吸氣口1a相連。該實施方式中的第九截止閥35、第十截止閥37、第十一截止閥38、第十二截止閥40為手動或者自動雙向截止閥。為便於理解，以下是詳細的工作流程：製冷劑的正常濃度迴路、油氣分離迴路工作流程與實施例1中所述相同，不同之處在於開機前要確認第九截止閥35、第十截止閥37、第十一截止閥38、第十二截止閥40都處於關閉狀態。隨著時間延續，油氣分離系統的製冷溫度不斷下降，在足夠長的時間之後，在環境溫度以及油氣熱負荷不變的情況下，系統達到穩定運行狀態，製冷溫度在混合製冷劑的正常濃度下達到了最低極限。此時，分別啟動第一變濃度迴路和第二變濃度迴路就可以實現更低的製冷溫度。啟用第一變濃度迴路：打開第九截止閥35，將富含高沸點組分的混合製冷劑從精餾柱底部引入儲液罐36中，一段時間後關閉第九截止閥35，使得正常濃度迴路中高沸點組分製冷劑減少，提高了參與循環的製冷劑中低沸點組分的濃度，能比正常濃度製冷實現更低的製冷溫度，可以將油氣中的輕烴類處理得更徹底。啟用第二變濃度迴路：打開第十二截止閥40，將富含低沸點組分的混合製冷劑從第一儲氣罐39中放出，一段時間後關閉第十二截止閥40，使得正常濃度迴路中參與循環的低沸點製冷劑增加，因此提高了參與循環的低沸點組分濃度，可以比正常濃度和啟用第一變濃度迴路後的製冷實現更低的溫度。經過足夠長時間運行後，在環境溫度和熱負荷不變的情況下，系統再次達到穩定狀態，製冷溫度在改變後的製冷劑濃度下達到了新的最低極限。關機前，依次停用第二變濃度迴路和第一變濃度迴路，可以逐步減小停機時混合製冷劑中的低沸點組分濃度。停用第二變濃度迴路：打開第十一截止閥38，將富含低沸點組分的混合製冷劑儲存到第一儲氣罐39中，一段時間後關閉第十一截止閥38，使得參與循環的製冷劑低沸點組分濃度繼續減小。停用第一變濃度迴路：打開第十截止閥37，將儲液罐36中富含高沸點組分的混合製冷劑放出，一段時間後關閉第十截止閥37，使得參與循環的製冷劑低沸點組分濃度繼續減小。在停用兩個變濃度迴路後即可停機，這兩個變濃度迴路可在下一次開機運行中繼續啟用單個或者兩個同時啟用。實施例5如圖5所示，與實施例4的結構及連接方式相同，不同之處在於：在第一節流元件16的進口16a和第三換熱器6的高壓製冷劑管道出口6b之間設有第五分離器44，第五分離器44與壓縮機1的吸氣口1a之間設有第三變濃度迴路；第三變濃度迴路由依次串聯的第十三截止閥41、第二儲氣罐42、第十四截止閥43組成；其中，第十三截止閥41的進口41a與第五分離器44的氣相出口44c相連，出口41b與第二儲氣罐42的進口42a相連；第十四截止閥43的進口43a與第二儲氣罐42的出口42b相連，出口43b與壓縮機1的吸氣口1a相連。啟用第一和第二變濃度迴路的方法和實施例4相同。啟用第三變濃度迴路：打開第十四截止閥43，將低沸點組分比例更高的混合製冷劑從第二儲氣罐42中放出，一段時間後關閉第十四截止閥43，使得參與循環的製冷劑低沸點組分濃度提高，可以比正常濃度製冷、啟用第一變濃度迴路製冷、啟用第二變濃度迴路製冷實現更低的製冷溫度。經過足夠長時間運行後，在環境溫度和熱負荷不變的情況下，系統再次達到穩定狀態，製冷溫度在改變後的製冷劑濃度下達到了新的最低極限。關機前，依次停用第三變濃度迴路、第二變濃度迴路和第一變濃度迴路，可以逐步減小停機時混合製冷劑中的低沸點組分濃度。停用第三變濃度迴路：打開第十三截止閥41，將低沸點組分含量最多的混合製冷劑儲存到第二儲氣罐42中，一段時間後關閉第十三截止閥41，使得參與循環的製冷劑低沸點濃度繼續減小。停用第二變濃度迴路和停用第一變濃度迴路方法和實施例4相同。以上所述僅為本發明的較佳實施舉例，並不用於限制本發明，凡在本發明精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。當前第1頁12