用于D4气体的双路切换式液氮制冷回收系统的制作方法

本发明属于废气治理，具体涉及一种用于气体的冷凝吸附回收系统。

背景技术：

1、八甲基环四硅氧烷，简称d4，无色透明或乳白色液体，可燃，无异味，熔点17.5℃，沸点175℃，相对密度0.9558(20/4℃)，闪点60℃，能与有机溶剂溶混，不溶于水。

2、随着vocs排放标准越来越严，《石油化学工业污染物排放标准》gb31571-2015要求有机废气排放口非甲烷总烃去除率≥97％。d4作为最基本的有机硅原材料，是有机硅行业的支柱，波及有机硅上、下游所有相关行业的发展，从而给有机硅行业带来决定性的影响。

3、因为硅酮厂的生胶、107胶、硅油等聚合车间的排放尾气主要成分为八甲基环四硅氧烷，vocs综合治理进行回收处理d4显得尤为重要。

4、而且，八甲基环四硅氧烷气体中含有一定的水蒸气，常压下水蒸气在零度时会结霜，那么八甲基环四硅氧烷气体在冷场中会在换热管外壁上结霜，长时间累积会堵塞换热器的气路通道。

5、因此，为了绿色达标排放、环保循环回收、电能消耗较少，最大限度的回收尾气中的八甲基环四硅氧烷，寻求一种更佳的d4气体的回收系统或回收工艺，显得尤为迫在眉睫和十分重要。

技术实现思路

1、发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种用于d4气体的双路切换式液氮制冷回收系统。

2、技术方案：本发明提供了一种用于d4气体的双路切换式液氮制冷回收系统，其包括输气单元、与输气单元气路相连的预冷回收单元、与所述预冷回收单元制冷管路相连的前级液氮制冷单元、与所述预冷回收单元气路相连的主冷回收单元、与所述主冷回收单元制冷管路相连的后级液氮制冷单元；

3、所述预冷回收单元设有第一气体双路切换装置，所述第一气体双路切换装置包括切换a边气路的第一进气切换阀a，和切换b边气路的第一进气切换阀b；第一进气切换阀a的一端和第一进气切换阀b的一端，均与输气单元相连；

4、所述主冷回收单元设有第二气体双路切换装置，所述第二气体双路切换装置包括切换a边气路的出气切换阀a、切换b边气路的出气切换阀b、切换a边气路的第二进气切换阀a、以及切换b边气路的第二进气切换阀b。

5、作为优选的，所述预冷换热器a的气路进口和主冷换热器a的气路出口之间设有a路差压变送器；所述预冷换热器b的气路进口和主冷换热器b的气路出口之间设有b路差压变送器。

6、作为优选的，本系统对d4气体进行三级梯度降温，其中一级降温由预冷换热器a或预冷换热器b提供5±5℃温度场，其中二级降温由气气回热器a或气气回热器b提供-40±5℃温度场，其中三级降温由主冷换热器a或主冷换热器b提供-90±5℃温度场；

7、其中主冷换热器a和主冷换热器b的冷源由液氮提供；和/或

8、其中预冷换热器a和预冷换热器b的冷源由液氮提供；和/或

9、其中气气回热器a和气气回热器b不消耗液氮。

10、进一步优选的，依次连接的第一进气切换阀a、预冷换热器a、气气回热器a热侧、主冷换热器a、出气切换阀a、油气分离器、第二进气切换阀a、气气回热器a冷侧构成了a边气体通道；

11、依次连接的第一进气切换阀b、预冷换热器b、气气回热器b热侧、主冷换热器b、出气切换阀b、油气分离器、第二进气切换阀b、气气回热器b冷侧构成了b边气体通道；

12、依次连接的第二进氮制冷阀a、主冷换热器a、第二出氮制冷阀a、第一进氮制冷阀a、预冷换热器a、第一出氮制冷阀a构成了a边液氮制冷系统；

13、依次连接的第二进氮制冷阀b、主冷换热器b、第二出氮制冷阀b、第一进氮制冷阀b、预冷换热器b、第一出氮制冷阀b构成了b边液氮制冷系统；

14、依次连接的第二进氮融霜阀a、主冷换热器a、第二出氮融霜阀a、气气回热器a，以及依次连接的第一进氮融霜阀a、预冷换热器a、第一出氮融霜阀a、气气回热器a构成了a边融霜系统；

15、依次连接的第二进氮融霜阀b、主冷换热器b、第二出氮融霜阀b、气气回热器b，以及依次连接的第一进氮融霜阀b、预冷换热器b、第一出氮融霜阀b、气气回热器b构成了b边融霜系统。

16、优选的，所述输气单元包括输气引风机，以及与输气引风机气路相连的进气阻火器；进气阻火器的进气端与d4尾气进口相连的输气管道上还设有油气压力变送器。

17、作为优选的，所述预冷回收单元包括位于a边气路的预冷换热器a和第一进气切换阀a、以及位于b边气路的预冷换热器b和第一进气切换阀b；

18、其中预冷换热器a的气路入口与第一进气切换阀a的出气口相连，预冷换热器b的气路入口与第一进气切换阀b的出气口相连，第一进气切换阀a的进气口与第一进气切换阀b的进气口汇合与输气引风机的出气口相连；

19、预冷换热器a气路出口与气气回热器a热侧气路进口相连，预冷换热器b气路出口与气气回热器b热侧气路进口相连；预冷换热器a的出液口与预冷换热器b的出液口均与集液罐的进液口相连。

20、进一步优选的，位于a边气路的预冷换热器a的载剂进口，与第一进氮制冷阀a的一端和第一进氮融霜阀a的一端均相连，预冷换热器a的载剂出口，与第一出氮制冷阀a的一端和第一出氮融霜阀a的一端均相连；

21、位于b边气路的预冷换热器b的载剂进口，与第一进氮制冷阀b的一端和第一进氮融霜阀b的一端均相连，预冷换热器b的载剂出口，与第一出氮制冷阀b的一端和第一出氮融霜阀b的一端均相连。

22、进一步优选的，所述主冷回收单元包括油气分离器、加热器、集液罐、出气阻火器，以及位于a边气路的气气回热器a、主冷换热器a、第二进气切换阀a和出气切换阀a，以及位于b边气路的气气回热器b、主冷换热器b、第二进气切换阀b和出气切换阀b；

23、所述气气回热器a的热侧气路进口与预冷换热器a的气路出口相连，气气回热器a的热侧气路出口与主冷换热器a的气路进口相连，主冷换热器a的气路出口与出气切换阀a进气口相连；

24、所述气气回热器b的热侧气路进口与预冷换热器b的气路出口相连，气气回热器b的热侧气路出口与主冷换热器b的气路进口相连，主冷换热器b的气路出口与出气切换阀b进气口相连；

25、所述出气切换阀a的出气口和出气切换阀b的出气口，均与油气分离器的进气口相连；油气分离器的出气口，与第二进气切换阀a的进气口及第二进气切换阀b的进气口均连通；

26、第二进气切换阀a的出气口与气气回热器a的冷侧气路进口相连，

27、第二进气切换阀b的出气口与气气回热器b的冷侧气路进口相连；

28、气气回热器a的冷侧气路出口与气气回热器b的冷侧气路出口，均与加热器进气口相连，加热器出气口与出气阻火器进气口相连，出气阻火器出气口与排放口连通；

29、所述气气回热器a的出液口和气气回热器b的出液口，均与集液罐的进液口相连，主冷换热器a的出液口和主冷换热器b的出液口，均与集液罐的进液口连通，油气分离器的出液口与集液罐的进液口相连。

30、进一步优选的，位于a边气路的主冷换热器a的载剂进口，与第二进氮制冷阀a的一端和第二进氮融霜阀a的一端均相连，主冷换热器a的载剂出口与第二出氮制冷阀a的一端和第二出氮融霜阀a的一端均相连；

31、位于b边气路的主冷换热器b的载剂进口，与第二进氮制冷阀b的一端和第二进氮融霜阀b的一端均相连，主冷换热器b的载剂出口与第二出氮制冷阀b的一端和第二出氮融霜阀b的一端均相连。

32、更进一步优选的，所述后级液氮制冷单元包括复温器、电加热器、第二进氮制冷阀a、第二出氮制冷阀a、第二进氮融霜阀a、第二出氮融霜阀a、第二进氮制冷阀b、第二出氮制冷阀b、第二进氮融霜阀b、第二出氮融霜阀b、旁通切换阀、减压阀、氮气排放阀；

33、优选的，其中第二进氮制冷阀a的另一端和第二进氮制冷阀b的另一端，均与液氮进口相连。

34、优选的，所述复温器上设有热源进口和热源出口。

35、优选的，所述电加热器为多级调节或无极调节。

36、更进一步优选的，所述第二出氮制冷阀a的另一端与第二出氮制冷阀b的另一端，与第一进氮制冷阀a的另一端和第一进氮制冷阀b的另一端均相连；

37、同时，第二出氮制冷阀a的另一端与第二出氮制冷阀b的另一端，还通过旁通切换阀与复温器的进口相连；复温器的出口，与氮气排放阀的入口和减压阀的入口均相连；减压阀的出口与电加热器的进口相连；电加热器的出口，与第二进氮融霜阀a的另一端和第二进氮融霜阀b的另一端均相连；

38、电加热器的出口，同时与第一进氮融霜阀a的另一端和第一进氮融霜阀b的另一端均相连。

39、更进一步优选的，所述第二出氮融霜阀a的另一端，与第二进气切换阀a的出气口和气气回热器a的冷侧气路进口均相连；

40、所述第二出氮融霜阀b的另一端，与第二进气切换阀b的出气口和气气回热器b的冷侧气路进口均相连。

41、更进一步优选的，所述前级液氮制冷单元包括第一进氮制冷阀a、第一出氮制冷阀a、第一进氮融霜阀a、第一出氮融霜阀a、第一进氮制冷阀b、第一出氮制冷阀b、第一进氮融霜阀b、第一出氮融霜阀b；

42、所述第一出氮制冷阀a的另一端和第一出氮制冷阀b的另一端，均与复温器的进口相连；

43、所述第一出氮融霜阀a的另一端，与第二进气切换阀a的出气口和气气回热器a的冷侧气路进口均相连，

44、所述第一出氮融霜阀b的另一端，与第二进气切换阀b的出气口和气气回热器b的冷侧气路进口均相连。

45、有益效果：本发明提供的d4气体的液氮制冷回收系统，相对现有技术，其具有如下优点：

46、1、本发明提供的d4气体的液氮制冷回收系统仅有输送引风机1个动设备，运动部件少，省电功耗小，故障率低，维修方便。

47、2、进一步的，本发明提供的d4气体的液氮制冷回收系统中，预冷换热器a、预冷换热器b、主冷换热器a和主冷换热器b采用液氮作为冷源建立冷场对d4尾气进行分级冷凝降温。冷源工质液氮(liquid nitrogen)是液态的氮气，无色、无臭、无腐蚀性，不可燃，液氮温度极低(-196℃)，可以达到r407c、r404a、r23等氟利昂制冷剂无法企及的冷凝温度。

48、3、进一步的，本发明提供的d4气体的液氮制冷回收系统中，液氮制冷回收系统为双路系统，基于本发明提供的结构和构造，可以实现双路系统的灵活切换，如：a边制冷系统内随着结冰的增加，d4气体通道慢慢冰堵，当a边制冷时间达到预设时间阈值或a边气路压差达到预设压差阈值时，关闭第一进气切换阀a、出气切换阀a和第二进气切换阀a，开启第一进气切换阀b、出气切换阀b和第二进气切换阀b，d4气体切换到b边制冷系统进行制冷回收，a边制冷系统进入融霜模式，a边气路融霜时间结束后冷却降温然后处于等待状态备用；b边制冷系统内随着结冰的增加，d4气体通道慢慢冰堵，当b边制冷时间达到预设时间阈值或b边气路压差达到预设压差阈值时，开启第一进气切换阀a、出气切换阀a和第二进气切换阀a，关闭第一进气切换阀b、出气切换阀b和第二进气切换阀b，d4气体切换到a边制冷系统进行制冷回收，b边制冷系统进入融霜模式，b边气路融霜时间结束后冷却降温然后处于等待状态备用；如此交替循环，则可确保整个系统24小时连续运行作业，出口尾气稳定达标排放。

49、4、进一步的，本发明提供的d4气体的液氮制冷回收系统中，设置有气气回热器进行冷量回收，利用主冷出的低温d4尾气对预冷出的高温的d4尾气进行降温，气气回热器不消化液氮量却提供了中间温度场，主冷的冷量得到了有效回收利用。

50、经实验，基于本发明提供的d4气体的液氮制冷回收系统的结构和构造，d4气体可通过三级液氮制冷冷凝降温至-90℃，d4的处理效率可达99％以上，d4的排放浓度低于60mg/m3。