一種用於油氣回收的多級冷凝級間加壓系統的製作方法

2023-04-23 08:20:51 2

專利名稱：一種用於油氣回收的多級冷凝級間加壓系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種油氣回收系統，特別涉及一種多級冷凝級間加壓系統，一種 油氣回收系統，可應用於加油站、油庫和油田等場合的原油和汽油等含碳量較低的揮發性 油氣的回收，屬於能源利用、環境安全等技術領域。
背景技術：
原油和汽油中存在的含碳量較低的揮發性烴類有機物極易揮發。油品的蒸發損耗 是一種能源浪費，將其直接排入大氣又危害著周圍工作人員和附近居民的身體健康，長期 擴散到空氣中易形成光化學煙霧。鑑於油氣混合物已超過爆炸下限，可能對周圍環境產生 爆炸性威脅，不利於環境保護。因此，無論在油庫裝載和卸載還是在加油站加油過程中，從 能源利用和安全的角度來說，對揮發性油份蒸汽的回收是必要的環節。為此，中國於2007年發布了《儲油庫大氣汙染物排放標準》、《加油站大氣汙染物 排放標準》和《汽油運輸大氣汙染物排放標準》，從時限和區域上強制執行各地區在儲油庫 油氣排放、油罐車油氣排放和加油站卸油的油氣排放等方面提出了控制標準。這標誌著中 國在能源利用和環境安全、環境保護等方面對油庫和加油站以及油氣輸運過程提出新的要 求。而目前對油氣處理的普遍方式是，直接焚燒掉或者將油氣混和氣體返回到儲油罐中，未 能達到真正回收的目的。冷凝法油氣回收系統是採用對油氣混合物冷卻降溫，當溫度達到烴的飽和溫度 時，開始發生凝結。將凝結液體送回到儲油裝置達到揮髮油氣回收的目的。採用冷凝法油 氣回收系時，油氣被冷卻到-80°C以下非甲烷烴回收效率在93%左右。油氣混合物被冷卻 的溫度越低，回收效率越高。但冷凝溫度過低，電能消耗過大，低溫用壓縮機更加昂貴，回收 的投資效益不顯著。因此，與現有的冷凝法油氣回收系統或專利不同的是，在相對較高的溫 度下將揮發的油氣回收下來顯得有特別意義，減少了對昂貴的低溫壓縮機的初投資、免除 爆炸隱患、提高油氣回收裝置的能效，減少在加油站、油庫和油田儲存、裝、卸載過程中的油 品揮發損耗，以利於節約能源、環境安全、環境保護和人體健康。

實用新型內容針對現有技術存在的不足和缺陷，本實用新型的目的是提供一種用於油氣回收的 多級冷凝級間加壓系統，以減少了對昂貴的低溫壓縮機的初投資、免除爆炸隱患、提高油氣 回收裝置的能效，減少在加油站、油庫和油田儲存、裝、卸載過程中的油品揮發損耗，以利於 節約能源、環境安全、環境保護以及人體健康。本實用新型的技術方案是本實用新型提供的第一種用於油氣回收的多級冷凝級間加壓系統，其特徵在於 所述的多級冷凝級間加壓系統依次包括I級冷凝器、I級壓縮機、I級冷卻器、II級冷凝器、 II級冷卻器和III級冷凝器，以及分別為所述的I級冷凝器、II級冷凝器和III級冷凝器 提供冷量的I級製冷系統、II級製冷系統和III級製冷系統；所述的I級冷凝器的出口依次與I級壓縮機、I級冷卻器、II級冷凝器、II級冷卻器和III級冷凝器相連接；經III級 冷凝器冷凝換熱後的尾氣依次為II級冷卻器和I級冷卻器提供所需的冷量。本實用新型提供的第二種用於油氣回收的多級冷凝級間加壓系統，其特徵在於 所述的多級冷凝級間加壓系統依次包括I級冷凝器、I級冷卻器、II級冷凝器、II級壓縮 機、II級冷卻器和III級冷凝器，以及分別為所述的I級冷凝器、II級冷凝器和III級冷凝 器提供冷量的I級製冷系統、II級製冷系統和III級製冷系統；所述的I級冷凝器的出口 依次與I級冷卻器、II級冷凝器、II級壓縮機、II級冷卻器和III級冷凝器相連接；經III 級冷凝器冷凝換熱後的尾氣依次為II級冷卻器和I級冷卻器提供所需的冷量。本實用新型提供的第三種用於油氣回收的多級冷凝級間加壓系統，其特徵在於 所述的多級冷凝級間加壓系統依次包括I級冷凝器、I級壓縮機、I級冷卻器、II級冷凝器、 II級壓縮機、II級冷卻器和III級冷凝器，以及分別為所述的I級冷凝器、II級冷凝器和 III級冷凝器提供冷量的I級製冷系統、II級製冷系統和III級製冷系統；所述的I級冷凝 器的出口依次與I級壓縮機、I級冷卻器、II級冷凝器、II級壓縮機、II級冷卻器和III級 冷凝器相連接；經III級冷凝器冷凝換熱後的尾氣依次為II級冷卻器和I級冷卻器提供所 需的冷量。本實用新型提供的第四種用於油氣回收的多級冷凝級間加壓系統，其特徵在於 所述的多級冷凝級間加壓系統依次包括I級冷凝器，I級壓縮機、II級冷凝器、II級壓縮機 和III級冷凝器，以及分別為所述的I級冷凝器、II級冷凝器和III級冷凝器提供冷量的I 級製冷系統、II級製冷系統和III級製冷系統；所述的I級冷凝器的出口依次與I級壓縮 機、II級冷凝器、II級壓縮機、II級冷卻器和III級冷凝器相連接。本實用新型提供的第五種用於油氣回收的多級冷凝級間加壓系統，其特徵在於 所述的多級冷凝級間加壓系統依次包括I級冷凝器、II級冷凝器、II級壓縮機和III級冷 凝器，以及分別為所述的I級冷凝器、II級冷凝器和III級冷凝器提供冷量的I級製冷系 統、II級製冷系統和III級製冷系統；所述的I級冷凝器的出口依次與II級冷凝器、II級 壓縮機和III級冷凝器相連接。本實用新型提供的第六種用於油氣回收的多級冷凝級間加壓系統，其特徵在於 所述的多級冷凝級間加壓系統依次包括I級冷凝器、I級壓縮機、II級冷凝器和III級冷凝 器，以及分別為所述的I級冷凝器、II級冷凝器和III級冷凝器提供冷量的I級製冷系統、 II級製冷系統和III級製冷系統，所述的I級冷凝器的出口依次與I級壓縮機、II級冷凝 器和III級冷凝器相連接。本實用新型的技術特徵還在於所述的II級製冷系統和III級製冷系統構成復疊 式蒸汽壓縮式製冷循環。本實用新型具有以下優點及有益效果①節能。根據現有排放標準，本系統提高了油氣混合物的最低冷凝溫度，改觀了普 通冷凝法油氣回收冷凝溫度過低帶來的整套裝置能效比低的缺點，通過數值計算發現優化 的三級冷凝、中間加壓和尾氣回收利用的方法能夠節約50%能耗。②成本較低。由於提高了最低冷凝溫度，不必採用昂貴的低溫壓縮機、降低了保溫 材料要求等不利因素。結構簡單、壽命長，也可實現自動控制。③在II、III級製冷系統之間採用復疊式蒸汽壓縮式製冷循環，既提高了整個油氣回收裝置的C0P，又承擔II級冷凝器需要的製冷量。④降溫後再壓縮增加安全性。根據油氣混合物的成分、比例、進入回收裝置的油氣 初始壓力、油氣混合物的自燃點、著火點和回收效率以及排放濃度，靈活控制油氣混合物在 各級冷卻器間的壓縮比。⑤對有、無空氣滲入蒸發的油氣具有通用性。針對有、無空氣油氣混合物和是否有 大比例甲烷烴的油氣混合物都適用於本系統，具有較好的通用性。

圖1為本實用新型提供的用於油氣回收的多級冷凝級間加壓系統第一種實施例 的結構示意圖。圖2為本實用新型提供的用於油氣回收的多級冷凝級間加壓系統第二種實施例 的結構示意圖。圖3為本實用新型提供的用於油氣回收的多級冷凝級間加壓系統第三種實施例 的結構示意圖。圖4為本實用新型提供的用於油氣回收的多級冷凝級間加壓系統第四種實施例 的結構示意圖。圖5為本實用新型提供的用於油氣回收的多級冷凝級間加壓系統第五種實施例 的結構示意圖。圖6為本實用新型提供的用於油氣回收的多級冷凝級間加壓系統第六種實施例 的結構示意圖。圖中1-1級冷凝器；2-1級壓縮機；3-1級冷卻器；4-II級冷凝器；5-II級壓縮 機；6-II級冷卻器；7-III級冷凝器；8-1級製冷系統；9-II級製冷系統；10-111級製冷系統。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型系統作進一步的說明圖1為本實用新型提供的用於油氣回收的多級冷凝級間加壓系統第一種實施例 的結構示意圖。所述的多級冷凝級間加壓系統依次包括I級冷凝器1、1級壓縮機2、1級冷 卻器3、II級冷凝器4、II級冷卻器6和III級冷凝器7，以及分別為所述的I級冷凝器1、 II級冷凝器4和III級冷凝器7提供冷量的I級製冷系統8、II級製冷系統9和III級制 冷系統10 ；所述的I級冷凝器1的出口依次與I級壓縮機2、I級冷卻器3、II級冷凝器4、 II級冷卻器6和III級冷凝器7相連接；經III級冷凝器7冷凝換熱後的尾氣依次為II級 冷卻器6和I級冷卻器3提供所需的冷量。II級製冷系統9和III級製冷系統10構成復 疊式蒸汽壓縮式製冷循環。圖2為本實用新型提供的用於油氣回收的多級冷凝級間加壓系統第二種實施例 的結構示意圖。所述的多級冷凝級間加壓系統依次包括I級冷凝器1、I級冷卻器3、II級 冷凝器4、II級壓縮機5、II級冷卻器6和III級冷凝器7，以及分別為所述的I級冷凝器 1、11級冷凝器4和III級冷凝器7提供冷量的I級製冷系統8、11級製冷系統9和III級 製冷系統10 ；所述的I級冷凝器1的出口依次與I級冷卻器3、11級冷凝器4、11級壓縮機5、II級冷卻器6和III級冷凝器7相連接；經III級冷凝器7冷凝換熱後的尾氣依次為II 級冷卻器6和I級冷卻器3提供所需的冷量。II級製冷系統9和III級製冷系統構10成 復疊式蒸汽壓縮式製冷循環。圖3為本實用新型提供的用於油氣回收的多級冷凝級間加壓系統第三種實施例 的結構示意圖。所述的多級冷凝級間加壓系統依次包括I級冷凝器1、1級壓縮機2、1級冷 卻器3、11級冷凝器4、11級壓縮機5、11級冷卻器6和III級冷凝器7，以及分別為所述的 I級冷凝器1、11級冷凝器4和III級冷凝器7提供冷量的I級製冷系統8、11級製冷系統 9和III級製冷系統10 ；所述的I級冷凝器1的出口依次與I級壓縮機2、1級冷卻器3、11 級冷凝器4、II級壓縮機5、II級冷卻器6和III級冷凝器7相連接；經III級冷凝器7冷 凝換熱後的尾氣依次為II級冷卻器6和I級冷卻器3提供所需的冷量。II級製冷系統9 和III級製冷系統構10成復疊式蒸汽壓縮式製冷循環。圖4為本實用新型提供的用於油氣回收的多級冷凝級間加壓系統第四種實施例 的結構示意圖。所述的多級冷凝級間加壓系統依次包括I級冷凝器1，I級壓縮機2、II級 冷凝器4、11級壓縮機5和III級冷凝器7，以及分別為所述的I級冷凝器1、11級冷凝器4 和III級冷凝器7提供冷量的I級製冷系統8、II級製冷系統9和III級製冷系統10 ；所 述的I級冷凝器1的出口依次與I級壓縮機2、II級冷凝器4、II級壓縮機5、II級冷卻器 6和III級冷凝器7相連接。II級製冷系統9和III級製冷系統構10成復疊式蒸汽壓縮 式製冷循環。圖5為本實用新型提供的用於油氣回收的多級冷凝級間加壓系統第五種實施例 的結構示意圖。所述的多級冷凝級間加壓系統依次包括I級冷凝器1、11級冷凝器4、11級 壓縮機5和III級冷凝器7，以及分別為所述的I級冷凝器1、11級冷凝器4和III級冷凝 器7提供冷量的I級製冷系統8、II級製冷系統9和III級製冷系統10 ；所述的I級冷凝 器1的出口依次與II級冷凝器4、II級壓縮機5和III級冷凝器7相連接。II級製冷系 統9和III級製冷系統構10成復疊式蒸汽壓縮式製冷循環。圖6為本實用新型提供的用於油氣回收的多級冷凝級間加壓系統第六種實施例 的結構示意圖。所述的多級冷凝級間加壓系統依次包括I級冷凝器1、I級壓縮機2、II級 冷凝器4和III級冷凝器7，以及分別為所述的I級冷凝器1、11級冷凝器4和III級冷凝 器7提供冷量的I級製冷系統8、II級製冷系統9和III級製冷系統10 ；所述的I級冷凝 器1的出口依次與I級壓縮機2、11級冷凝器4和III級冷凝器7相連接。II級製冷系統 9和III級製冷系統構10成復疊式蒸汽壓縮式製冷循環。本實用新型提供的上述六種技術方案，工作過程大同小異，以第一種方案為例說 明如下油氣首先經I級冷凝器到1 6°C，然後進入壓縮比為1 10的I級壓縮機2進 行壓縮，經I級壓縮機壓縮後，通過I級冷卻器3冷卻換熱後進入II級冷凝器4，一般冷凝 換熱到_25°C _45°C ；從II級冷凝器4出來的油氣進入II級冷卻器6冷卻換熱後，再進 入III級冷凝器7進一步冷卻到-60°C _95°C ；從III級冷凝器7出來的尾氣，依次為II 級冷卻器6和I級冷卻器3提供所需的冷量。尾氣與油氣充分換熱後排出，從各級冷凝器 凝結下來的油回收。
權利要求一種用於油氣回收的多級冷凝級間加壓系統，其特徵在於所述的多級冷凝級間加壓系統依次包括I級冷凝器(1)、I級壓縮機(2)、I級冷卻器(3)、II級冷凝器(4)、II級冷卻器(6)和III級冷凝器(7)，以及分別為所述的I級冷凝器(1)、II級冷凝器(4)和III級冷凝器(7)提供冷量的I級製冷系統(8)、II級製冷系統(9)和III級製冷系統(10)；所述的I級冷凝器(1)的出口依次與I級壓縮機(2)、I級冷卻器(3)、II級冷凝器(4)、II級冷卻器(6)和III級冷凝器(7)相連接；經III級冷凝器(7)冷凝換熱後的尾氣依次為II級冷卻器(6)和I級冷卻器(3)提供所需的冷量。
2.一種用於油氣回收的多級冷凝級間加壓系統，其特徵在於所述的多級冷凝級間加 壓系統依次包括I級冷凝器(1)、I級冷卻器(3)、II級冷凝器(4)、II級壓縮機(5)、II級 冷卻器(6)和III級冷凝器(7)，以及分別為所述的I級冷凝器(1)、11級冷凝器(4)和III 級冷凝器(7)提供冷量的I級製冷系統(8)、II級製冷系統(9)和III級製冷系統(10)； 所述的I級冷凝器⑴的出口依次與I級冷卻器⑶、II級冷凝器⑷、II級壓縮機(5)、 II級冷卻器(6)和III級冷凝器(7)相連接；經III級冷凝器(7)冷凝換熱後的尾氣依次 為II級冷卻器(6)和I級冷卻器(3)提供所需的冷量。
3.一種用於油氣回收的多級冷凝級間加壓系統，其特徵在於所述的多級冷凝級間加 壓系統依次包括I級冷凝器⑴、I級壓縮機⑵、I級冷卻器⑶、II級冷凝器⑷、II級 壓縮機(5)、II級冷卻器(6)和III級冷凝器(7)，以及分別為所述的I級冷凝器(1)、II 級冷凝器(4)和III級冷凝器(7)提供冷量的I級製冷系統(8)、11級製冷系統(9)和III 級製冷系統(10)；所述的I級冷凝器(1)的出口依次與I級壓縮機(2)、1級冷卻器(3)、11 級冷凝器(4)、11級壓縮機(5)、11級冷卻器(6)和III級冷凝器(7)相連接；經III級冷 凝器(7)冷凝換熱後的尾氣依次為II級冷卻器(6)和I級冷卻器(3)提供所需的冷量。
4.一種用於油氣回收的多級冷凝級間加壓系統，其特徵在於所述的多級冷凝級間加 壓系統依次包括I級冷凝器(1)，I級壓縮機(2)、11級冷凝器(4)、11級壓縮機(5)和III 級冷凝器(7)，以及分別為所述的I級冷凝器(1)、11級冷凝器(4)和III級冷凝器(7)提 供冷量的I級製冷系統(8)、II級製冷系統(9)和III級製冷系統(10)；所述的I級冷凝 器⑴的出口依次與I級壓縮機⑵、II級冷凝器⑷、II級壓縮機(5)、II級冷卻器(6) 和III級冷凝器(7)相連接。
5.一種用於油氣回收的多級冷凝級間加壓系統，其特徵在於所述的多級冷凝級間加 壓系統依次包括I級冷凝器⑴、II級冷凝器⑷、II級壓縮機(5)和III級冷凝器(7)， 以及分別為所述的I級冷凝器⑴、II級冷凝器⑷和III級冷凝器(7)提供冷量的I級 製冷系統(8)、II級製冷系統(9)和III級製冷系統(10)；所述的I級冷凝器(1)的出口 依次與II級冷凝器(4)、II級壓縮機(5)和III級冷凝器(7)相連接。
6.一種用於油氣回收的多級冷凝級間加壓系統，其特徵在於所述的多級冷凝級間加 壓系統依次包括I級冷凝器(1)、1級壓縮機(2)、11級冷凝器(4)和III級冷凝器(7)，以 及分別為所述的I級冷凝器⑴、II級冷凝器⑷和III級冷凝器(7)提供冷量的I級制 冷系統⑶、II級製冷系統(9)和III級製冷系統(10)；所述的I級冷凝器⑴的出口依 次與I級壓縮機(2)、II級冷凝器⑷和III級冷凝器(7)相連接。
7.按照權利要求1 6任一權利要求所述的用於油氣回收的多級冷凝級間加壓系統，其特 徵在於所述的II級製冷系統(9)和III級製冷系統(10)構成復疊式蒸汽壓縮式製冷循環。
專利摘要一種用於油氣回收的多級冷凝級間加壓系統，可應用於加油站、油庫和油田等場合的原油和汽油等含碳烴的揮發性油氣的回收。該系統包括I級冷凝器、I級壓縮機、I級冷卻器、II級冷凝器、II級冷卻器和III級冷凝器，以及分別為各級冷凝器提供冷量的製冷系統。本實用新型根據壓縮機在冷凝器之間的布置不同可分為幾種不同的油氣回收系統。該系統採用三級冷凝、中間加壓和尾氣回收的技術方案，可使揮發出來的油氣得以高效、安全回收，能量消耗大大降低，並且該系統具有成本較低、結構簡單、壽命長、易於操作，有效節約能源的優點。
文檔編號B01J3/00GK201578876SQ200920278379
公開日2010年9月15日 申請日期2009年12月24日 優先權日2009年12月24日
發明者李俊明, 李成, 李紅旗 申請人:清華大學;北京工業大學