专利名称：低温冷凝式油气回收机及其运行方法
技术领域：
本发明涉及ー种低温冷凝式油气回收机及其运行方法。
背景技术：
石油及成品油在炼制、储运、销售过程中有多次装卸的环节，毎次装卸都会挥发或排放出大量常温下易挥发的有机烃混合物。大量有机烃混合物的排放除了给企业和社会带来巨大损失和危害，包括经济损失、油品品质降低、环境污染问题、安全隐患问题。因此，目前油品蒸发或排放问题己经成为世界急需解决的安全、节能、环保难题之一。治理油品蒸发损耗，最经济有效的方法是采取油气回收措施回收排放出的烃类气体，从而进一步减少油品损耗。
发明内容
本发明的目的在于针对油气回收问题，提出了ー种低温冷凝式油气回收机及其运行方法。本发明，所述的低温冷凝式油气回收机，包括第一级制冷系统、第二级制冷系统和第三级制冷系统，第一级制冷系统主要由管道依次连接的第一压缩机、风冷冷凝器、加热器、第一热カ膨胀阀和壳管式蒸发器组成，第二级制冷系统主要由管道依次连接的第二压缩机、风冷冷凝器、第二热カ膨胀阀、第一翅片管式蒸发器和蒸发冷凝器组成，第三级制冷系统主要由管道依次连接的第三压缩机、蒸发冷凝器、第三热カ膨胀阀和第二翅片管式蒸发器组成，待回收的油气通过管道依次经过电磁阀、壳管式蒸发器、第一翅片管式蒸发器和第二翅片管式蒸发器，废气由风泵抽出，其中风冷冷凝器为双环路单风机风冷冷凝器，由第一级制冷系统冷凝器换热盘管和第二级制冷系统冷凝器换热盘管组成，其制冷剂环路互相独立，但两者共用I台风机；蒸发冷凝器相对于第三级制冷系统作为冷凝器使用，由第三级压缩机排出的高温制冷剂气体在其内部放热至第二级制冷系统，制冷剂被冷凝成液态制冷剂。而相对于第二级制冷系统则作为蒸发器使用，来自第二级制冷系统蒸发器的为完全蒸发的气液两相态制冷剂在其内部吸收来自第三级制冷系统的冷凝热，制冷剂被加热蒸发成过热气态。因此冷凝蒸发器对于第二级制冷系统和第三级制冷系统分别作为蒸发器和冷凝器，因此称为蒸发冷凝器。本发明，可在电磁阀与壳管式蒸发器之间，在壳管式蒸发器与第一翅片管式蒸发器之间，在第一翅片管式蒸发器与第二翅片管式蒸发器之间，分别设有壳管式热回收器、第一翅片管式热回收器和第二翅片管式热回收器，废气依次经第二翅片管式热回收器、第一翅片管式热回收器和壳管式热回收器之后再由风泵抽出。本发明，在壳管式热回收器、壳管式蒸发器、第一翅片管式热回收器、第一翅片管式蒸发器、第二翅片管式热回收器和第二翅片管式蒸发器中，分别设置冷凝油回收管，所有冷凝油回收管与出油管汇集连接。本发明，所述低温冷凝式油气回收机的运行方法，包括系统启动、正常运行和系统关闭，其中
系统启动时，首先保持风泵关闭，打开电磁阀，启动第一级制冷系统，与此同时，保持第ニ级制冷系统和第三级制冷系统关闭，随着制冷的进行，壳管式热回收器、壳管式蒸发器、系统管件及油气逐渐被冷却，当壳管式蒸发器内油气温度降低至3°C时，保持第一级制冷系统开启和第三级制冷系统关闭，启动第二级制冷系统，第一翅片管式蒸发器、系统管件及油气逐渐被冷却，当第一翅片管式蒸发器内油气温度降低至-30°C时，保持第一级、第二级制冷系统开启，启动第三级制冷系统，第二翅片管式蒸发器、系统管件及油气逐渐被冷却。当第二翅片管式蒸发器内油气温度降低至-80°C时，开启风泵，系统稳定运行；
系统正常运行时，电磁阀、风泵、第一级制冷系统、第二级制冷系统和第三级制冷系统均处于开启状态，油气自进气ロ逐级被冷却至-80°C，其中的烃类化合物根据其凝固点的不同逐级被冷凝成液体经排油管道排出；
系统关闭时，首先关闭风泵，然后关闭电磁阀，然后再依次关闭第三级制冷系统、第二级制冷系统和弟一级制冷系统。 本发明，具有如下特点
(1)采用三级制冷的方式将油气逐级降温至_80°C进行冷凝油气回收。系统中，第一级和第二级制冷系统采用了单级蒸汽压缩式制冷系统。对于第三级复叠式蒸汽压缩式制冷系统，为了減少系统配置，系统选用第二级制冷系统作为复叠式制冷系统的ー级制冷系统(高温制冷系统)；
(2)为了防止所回收高凝固点有机烃化合物凝固，在第一级制冷系统采用冷凝热对回收的有机烃化合物进行加热，保障油路畅通；此外，系统还采用了三级热回收器对系统排气冷量进行回收，具有节能运行效果；
(3)对第一级热回收器和蒸发器采用壳管式换热器结构形式，有效避免回收油气中灰尘颗粒导致管路堵塞；
(4)为保证油气回收的效率，针对油气回收系统根据油气回收需要提出ー种制冷系统逐级启动的控制方法，提高了系统的可靠性。此外，在油气回收机系统中，第一级和第二级制冷系统共用一台冷凝风机，減少了系统防爆点，进而增强了系统的安全性。本发明，其优越性效果为
(1)采用三级制冷方式将油气逐级降温至_80°C进行冷凝进而进行油气回收，有效保证油气回收效率。其中，第三级复叠式蒸汽压缩式制冷系统选用了第二级制冷系统作为其一级制冷系统(高温制冷系统)，简化了系统，減少系统配置，降低了产品成本；
(2)采用冷凝热对所回收高凝固点有机烃化合物进行加热，避免管路因为烃化物凝固导致堵塞，保障油路畅通；系统还采用了热回收技术对对系统排气冷量进行回收，具有节能运行效果；
(3)对第一级热回收器和蒸发器采用壳管式换热器结构形式，有效避免回收油气中灰尘颗粒导致管路堵塞，提高了系统的可靠性；
(4)提出一种制冷系统逐级启动的控制方法和第一级和第二级制冷系统共用一台冷凝风机的策略，分别提高了系统的可靠性和增强了系统的安全性。
图1为本发明实施例低温冷凝式油气回收机的结构原理图。图中，1、第一压缩机；2、第二压缩机；3、第三压缩机；4、风冷冷凝器；5、蒸发冷凝器；6、加热器；7、第一热カ膨胀阀；8、第二热カ膨胀阀；9、第三热カ膨胀阀；10、电磁阀；11、壳管式热回收器；12、壳管式蒸发器；13、第一翅片管式热回收器；14、第一翅片管式蒸发器；15、第二翅片管式热回收器；16、第二翅片管式蒸发器；17、风泵；A、进气；B、出油；C、排气。
具体实施例方式參照图1，ー种低温冷凝式油气回收机，包括第一级制冷系统、第二级制冷系统和第三级制冷系统，第一级制冷系统主要由管道依次连接的第一压缩机1、风冷冷凝器4、加热器6、第一热カ膨胀阀7和壳管式蒸发器12组成，第二级制冷系统主要由管道依次连接的第二压缩机2、风冷冷凝器4、第二热カ膨胀阀8、第一翅片管式蒸发器14和蒸发冷凝器5组成，第三级制冷系统主要由管道依次连接的第三压缩机3、蒸发冷凝器5、第三热カ膨胀阀9和第二翅片管式蒸发器16组成,在电磁阀10与壳管式蒸发器12之间,在壳管式蒸发器12与第一翅片管式蒸发器14之间，在第一翅片管式蒸发器14与第二翅片管式蒸发器16之间，分别设有壳管式热回收器11、第一翅片管式热回收器13和第二翅片管式热回收器15，待回收的油气通过管道依次经过电磁阀10、壳管式蒸发器12、第一翅片管式蒸发器14、第二翅片管式蒸发器16、第二翅片管式热回收器15、第一翅片管式热回收器13和壳管式热回收器11之后再由风泵17抽出。在壳管式热回收器11、壳管式蒸发器12、第一翅片管式热回收器13、第一翅片管式蒸发器14、第二翅片管式热回收器15、第二翅片管式蒸发器16中，分别设有冷凝油回收管，所有冷凝油回收管与出油管连接。其中风冷冷凝器4为双环路单风机风冷冷凝器，由第一级制冷系统冷凝器换热盘管和第二级制冷系统冷凝器换热盘管组成，其制冷剂环路互相独立，但两者共用I台风机；蒸发冷凝器5相对于第三级制冷系统作为冷凝器使用，由第三级压缩机排出的高温制冷剂气体在其内部放热至第二级制冷系统，制冷剂被冷凝成液态制冷剂。而相对于第二级制冷系统则作为蒸发器使用，来自第二级制冷系统蒸发器的为完全蒸发的气液两相态制冷剂在其内部吸收来自第三级制冷系统的冷凝热，制冷剂被加热蒸发成过热气态。因此冷凝蒸发器对于第二级制冷系统和第三级制冷系统分别作为蒸发器和冷凝器，因此称为蒸发冷凝器。本实施例，其低温冷凝式油气回收机的结构原理及运行方法如下
制冷系统
A、第一级制冷系统环路
制冷剂首先经第一压缩机I排出进入风冷冷凝器4，在风冷冷凝器4内冷凝成液态后再经过加热器6，在完成对液态烃化物加热的同时进一歩使制冷剂过冷。过冷后的制冷剂流经第一热カ膨胀阀7被节流降压降温成气液两相状态，再进入壳管式蒸发器12吸热将油气冷却，此时制冷剂已经由气液两相变成过热制冷剂，然后再被第一压缩机吸入。由此完成了第一级制冷系统环路的循环，如下所示第一压缩机I —风冷冷凝器4 —加热器6 —第一热カ膨胀阀7 —壳管式蒸发器12 —第一压缩机I。B、第二级制冷系统环路
制冷剂首先经第二压缩机2排出进入风冷冷凝器4，在风冷冷凝器4内冷凝成过冷液态。过冷后的制冷剂流经第二热カ膨胀阀8被节流降压降温成气液两相状态，然后进入第一翅片管式蒸发器14吸热将油气冷却，之后再进入蒸发冷凝器5，吸收来至第三级制冷系统(即复叠式制冷系统的ニ级制冷系统)的冷凝热，此时制冷剂已经由气液两相变成过热制冷剂，然后再被第二压缩机2吸入。由此完成了第二级制冷系统环路的循环，如下所示 第ニ压缩机2 —风冷冷凝器4 —第二热カ膨胀阀8 —第一翅片管式蒸发器14 —蒸发冷凝器5 —第二压缩机2。C、第三级制冷系统环路
制冷剂首先经第三压缩机3排出进入蒸发冷凝器5，将第三级制冷系统(即复叠式制冷系统的ニ级制冷系统)的冷凝热排放至第二级制冷系统成为过冷制冷剂。过冷后的制冷剂流经第三热カ膨胀阀9被节流降压降温成气液两相状态，然后进入第二翅片管式蒸发器16吸热将油气冷却，此时制冷剂已经由气液两相变成过热制冷剂，然后再被第三压缩机3吸入。由此完成了第三级制冷系统环路的循环，如下所示第三压缩机3—蒸发冷凝器5—第 三热カ膨胀阀9 —第二翅片管式蒸发器16 —第三压缩机3。油气系统
系统运行时，待回收的油气A首先经过电磁阀10，进入壳管式热回收器11，然后与来自第一翅片管式热回收器13的排气进行热量交換完成冷量的回收，其中凝结点温度较高的烃类化合物被冷凝。之后，油气再进入壳管式蒸发器12和制冷剂进行换热并被冷凝，然后再进入第一翅片管式热回收器13与来自第二翅片管式热回收器15排气进行热量交換完成冷量的回收，其中凝结点温度较高的烃类化合物再被冷凝。然后，油气再进入第一翅片管式蒸发器14和制冷剂进行换热并被冷凝，再进入第二翅片管式热回收器15与来自第二翅片管式蒸发器16排气进行热量交換完成冷量的回收，然后再进入第二翅片管式蒸发器16。由此完成油气回收循环，如下所示供气A —电磁阀10 —壳管式热回收器11 —壳管式蒸发器12 —第一翅片管式热回收器13 —第一翅片管式蒸发器14 —第二翅片管式热回收器15 —第二翅片管式蒸发器16 —第二翅片管式热回收器15 —第一翅片管式热回收器13 —壳管式热回收器11 —风泵17—排气C。其中，油气中的烃类化合物根据其凝固点的不同逐级被冷凝成液体B经排油管道排出。系统运行方法
A、系统启动系统启动时，首先保持风栗17关闭，打开电磁阀10,启动弟一级制冷系统，与此同时，保持第二级制冷系统和第三级制冷系统关闭，随着制冷的进行，壳管式蒸发器12、系统管件及油气逐渐被冷却，当壳管式蒸发器12内油气温度降低至:TC时，保持第一级制冷系统开启和第三级制冷系统关闭，启动第二级制冷系统，第一翅片管式蒸发器14、系统管件及油气逐渐被冷却，当第一翅片管式蒸发器14内油气温度降低至_30°C时，保持第ー级、第二级制冷系统开启，启动第三级制冷系统，第二翅片管式蒸发器16、系统管件及油气逐渐被冷却。当第二翅片管式蒸发器16内油气温度降低至-80°C时，开启风泵17，系统稳定运行；
B、系统正常运行系统正常运行吋，电磁阀10、风泵17、第一级制冷系统、第二级制冷系统和第三级制冷系统均处于开启状态，油气自进气ロ逐级被冷却至-80°C，其中的烃类化合物根据其凝固点的不同逐级被冷凝成液体经排油管道排出；
C、系统关闭系统关闭时，首先关闭风泵17，然后关闭电磁阀10，然后再依次关闭第三 级制冷系统、第二级制冷系统和第一级制冷系统。
权利要求
1.一种低温冷凝式油气回收机，其特征在于包括第一级制冷系统、第二级制冷系统和第三级制冷系统，第一级制冷系统主要由管道依次连接的第一压缩机(I)、风冷冷凝器(4)、加热器(6)、第一热力膨胀阀(7)和壳管式蒸发器(12)组成，第二级制冷系统主要由管道依次连接的第二压缩机(2)、风冷冷凝器(4)、第二热力膨胀阀(8)、第一翅片管式蒸发器(14)和蒸发冷凝器(5)组成，第三级制冷系统主要由管道依次连接的第三压缩机(3)、蒸发冷凝器(5)、第三热力膨胀阀(9)和第二翅片管式蒸发器(16)组成，其中风冷冷凝器(4)为双环路单风机风冷冷凝器，待回收的油气通过管道依次经过电磁阀(10)、壳管式蒸发器(12)、第一翅片管式蒸发器(14)和第二翅片管式蒸发器(16)，废气(C)由风泵(17)抽出。
2.根据权利要求1所述的低温冷凝式油气回收机，其特征在于在电磁阀(10)与壳管式蒸发器(12)之间,在壳管式蒸发器(12)与第一翅片管式蒸发器(14)之间,在第一翅片管式蒸发器(14)与第二翅片管式蒸发器(16)之间，分别设有壳管式热回收器(11)、第一翅片管式热回收器(13)和第二翅片管式热回收器(15)，废气依次经第二翅片管式热回收器(15)、第一翅片管式热回收器(13)和壳管式热回收器(11)之后再由风泵(17)抽出。
3.根据权利要求2所述的低温冷凝式油气回收机，其特征在于在壳管式热回收器(11)、壳管式蒸发器(12)、第一翅片管式热回收器(13)、第一翅片管式蒸发器(14)、第二翅片管式热回收器(15)、第二翅片管式蒸发器(16)中，分别设有冷凝油回收管，所有冷凝油回收管与出油管连接。
4.根据权利要求1-3任一项所述的低温冷凝式油气回收机的运行方法，包括系统启动、正常运行和系统关闭，其中 系统启动时，首先保持风泵(17)关闭，打开电磁阀(10)，启动第一级制冷系统，与此同时，保持第二级制冷系统和第三级制冷系统关闭，随着制冷的进行，壳管式蒸发器(12)、系统管件及油气逐渐被冷却，当壳管式蒸发器(12)内油气温度降低至:TC时，保持第一级制冷系统开启和第三级制冷系统关闭，启动第二级制冷系统，第一翅片管式蒸发器(14)、系统管件及油气逐渐被冷却，当第一翅片管式蒸发器(14)内油气温度降低至-30°C时，保持第一级、第二级制冷系统开启，启动第三级制冷系统，第二翅片管式蒸发器(16)、系统管件及油气逐渐被冷却，当第二翅片管式蒸发器(16)内油气温度降低至_80°C时，开启风泵(17)，系统稳定运行； 系统正常运行时，电磁阀(10)、风泵(17)、第一级制冷系统、第二级制冷系统和第三级制冷系统均处于开启状态，油气自进气口逐级被冷却至_80°C，其中的烃类化合物根据其凝固点的不同逐级被冷凝成液体经排油管道排出； 系统关闭时，首先关闭风泵(17),然后关闭电磁阀(10)，然后再依次关闭第三级制冷系统、第二级制冷系统和第一级制冷系统。
全文摘要
本发明涉及一种低温冷凝式油气回收机及其运行方法。包括第一级、第二级和第三级制冷系统，第一级制冷系统主要由压缩机、风冷冷凝器、加热器、热力膨胀阀和壳管式蒸发器组成，第二级制冷系统主要由压缩机、风冷冷凝器、热力膨胀阀、翅片管式蒸发器和蒸发冷凝器组成，第三级制冷系统主要由压缩机、蒸发冷凝器、热力膨胀阀和翅片管式蒸发器组成，待回收的油气通过管道依次经过电磁阀、壳管式蒸发器和两级翅片管式蒸发器，废气由风泵抽出。采用三级制冷方式将油气逐级降温至-80℃进行冷凝进而进行油气回收，有效保证油气回收效率；还采用了热回收技术对对系统排气冷量进行回收，具有节能运行效果。
文档编号F25J5/00GK103017481SQ201210546030
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月14日 优先权日2012年12月14日
发明者王娜娜, 胡文举, 陈镇凯, 郑建光, 林美娜, 黄叙佳, 陈政文 申请人:广东吉荣空调有限公司