专利名称：一种用于油气回收的多级冷凝级间加压系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种油气回收系统，特别涉及一种多级冷凝级间加压系统，一种 油气回收系统，可应用于加油站、油库和油田等场合的原油和汽油等含碳量较低的挥发性 油气的回收，属于能源利用、环境安全等技术领域。
背景技术：
原油和汽油中存在的含碳量较低的挥发性烃类有机物极易挥发。油品的蒸发损耗 是一种能源浪费，将其直接排入大气又危害着周围工作人员和附近居民的身体健康，长期 扩散到空气中易形成光化学烟雾。鉴于油气混合物已超过爆炸下限，可能对周围环境产生 爆炸性威胁，不利于环境保护。因此，无论在油库装载和卸载还是在加油站加油过程中，从 能源利用和安全的角度来说，对挥发性油份蒸汽的回收是必要的环节。为此，中国于2007年发布了《储油库大气污染物排放标准》、《加油站大气污染物 排放标准》和《汽油运输大气污染物排放标准》，从时限和区域上强制执行各地区在储油库 油气排放、油罐车油气排放和加油站卸油的油气排放等方面提出了控制标准。这标志着中 国在能源利用和环境安全、环境保护等方面对油库和加油站以及油气输运过程提出新的要 求。而目前对油气处理的普遍方式是，直接焚烧掉或者将油气混和气体返回到储油罐中，未 能达到真正回收的目的。冷凝法油气回收系统是采用对油气混合物冷却降温，当温度达到烃的饱和温度 时，开始发生凝结。将凝结液体送回到储油装置达到挥发油气回收的目的。采用冷凝法油 气回收系时，油气被冷却到-80°C以下非甲烷烃回收效率在93%左右。油气混合物被冷却 的温度越低，回收效率越高。但冷凝温度过低，电能消耗过大，低温用压缩机更加昂贵，回收 的投资效益不显著。因此，与现有的冷凝法油气回收系统或专利不同的是，在相对较高的温 度下将挥发的油气回收下来显得有特别意义，减少了对昂贵的低温压缩机的初投资、免除 爆炸隐患、提高油气回收装置的能效，减少在加油站、油库和油田储存、装、卸载过程中的油 品挥发损耗，以利于节约能源、环境安全、环境保护和人体健康。
实用新型内容针对现有技术存在的不足和缺陷，本实用新型的目的是提供一种用于油气回收的 多级冷凝级间加压系统，以减少了对昂贵的低温压缩机的初投资、免除爆炸隐患、提高油气 回收装置的能效，减少在加油站、油库和油田储存、装、卸载过程中的油品挥发损耗，以利于 节约能源、环境安全、环境保护以及人体健康。本实用新型的技术方案是本实用新型提供的第一种用于油气回收的多级冷凝级间加压系统，其特征在于 所述的多级冷凝级间加压系统依次包括I级冷凝器、I级压缩机、I级冷却器、II级冷凝器、 II级冷却器和III级冷凝器，以及分别为所述的I级冷凝器、II级冷凝器和III级冷凝器 提供冷量的I级制冷系统、II级制冷系统和III级制冷系统；所述的I级冷凝器的出口依次与I级压缩机、I级冷却器、II级冷凝器、II级冷却器和III级冷凝器相连接；经III级 冷凝器冷凝换热后的尾气依次为II级冷却器和I级冷却器提供所需的冷量。本实用新型提供的第二种用于油气回收的多级冷凝级间加压系统，其特征在于 所述的多级冷凝级间加压系统依次包括I级冷凝器、I级冷却器、II级冷凝器、II级压缩 机、II级冷却器和III级冷凝器，以及分别为所述的I级冷凝器、II级冷凝器和III级冷凝 器提供冷量的I级制冷系统、II级制冷系统和III级制冷系统；所述的I级冷凝器的出口 依次与I级冷却器、II级冷凝器、II级压缩机、II级冷却器和III级冷凝器相连接；经III 级冷凝器冷凝换热后的尾气依次为II级冷却器和I级冷却器提供所需的冷量。本实用新型提供的第三种用于油气回收的多级冷凝级间加压系统，其特征在于 所述的多级冷凝级间加压系统依次包括I级冷凝器、I级压缩机、I级冷却器、II级冷凝器、 II级压缩机、II级冷却器和III级冷凝器，以及分别为所述的I级冷凝器、II级冷凝器和 III级冷凝器提供冷量的I级制冷系统、II级制冷系统和III级制冷系统；所述的I级冷凝 器的出口依次与I级压缩机、I级冷却器、II级冷凝器、II级压缩机、II级冷却器和III级 冷凝器相连接；经III级冷凝器冷凝换热后的尾气依次为II级冷却器和I级冷却器提供所 需的冷量。本实用新型提供的第四种用于油气回收的多级冷凝级间加压系统，其特征在于 所述的多级冷凝级间加压系统依次包括I级冷凝器，I级压缩机、II级冷凝器、II级压缩机 和III级冷凝器，以及分别为所述的I级冷凝器、II级冷凝器和III级冷凝器提供冷量的I 级制冷系统、II级制冷系统和III级制冷系统；所述的I级冷凝器的出口依次与I级压缩 机、II级冷凝器、II级压缩机、II级冷却器和III级冷凝器相连接。本实用新型提供的第五种用于油气回收的多级冷凝级间加压系统，其特征在于 所述的多级冷凝级间加压系统依次包括I级冷凝器、II级冷凝器、II级压缩机和III级冷 凝器，以及分别为所述的I级冷凝器、II级冷凝器和III级冷凝器提供冷量的I级制冷系 统、II级制冷系统和III级制冷系统；所述的I级冷凝器的出口依次与II级冷凝器、II级 压缩机和III级冷凝器相连接。本实用新型提供的第六种用于油气回收的多级冷凝级间加压系统，其特征在于 所述的多级冷凝级间加压系统依次包括I级冷凝器、I级压缩机、II级冷凝器和III级冷凝 器，以及分别为所述的I级冷凝器、II级冷凝器和III级冷凝器提供冷量的I级制冷系统、 II级制冷系统和III级制冷系统，所述的I级冷凝器的出口依次与I级压缩机、II级冷凝 器和III级冷凝器相连接。本实用新型的技术特征还在于所述的II级制冷系统和III级制冷系统构成复叠 式蒸汽压缩式制冷循环。本实用新型具有以下优点及有益效果①节能。根据现有排放标准，本系统提高了油气混合物的最低冷凝温度，改观了普 通冷凝法油气回收冷凝温度过低带来的整套装置能效比低的缺点，通过数值计算发现优化 的三级冷凝、中间加压和尾气回收利用的方法能够节约50%能耗。②成本较低。由于提高了最低冷凝温度，不必采用昂贵的低温压缩机、降低了保温 材料要求等不利因素。结构简单、寿命长，也可实现自动控制。③在II、III级制冷系统之间采用复叠式蒸汽压缩式制冷循环，既提高了整个油气回收装置的C0P，又承担II级冷凝器需要的制冷量。④降温后再压缩增加安全性。根据油气混合物的成分、比例、进入回收装置的油气 初始压力、油气混合物的自燃点、着火点和回收效率以及排放浓度，灵活控制油气混合物在 各级冷却器间的压缩比。⑤对有、无空气渗入蒸发的油气具有通用性。针对有、无空气油气混合物和是否有 大比例甲烷烃的油气混合物都适用于本系统，具有较好的通用性。
图1为本实用新型提供的用于油气回收的多级冷凝级间加压系统第一种实施例 的结构示意图。图2为本实用新型提供的用于油气回收的多级冷凝级间加压系统第二种实施例 的结构示意图。图3为本实用新型提供的用于油气回收的多级冷凝级间加压系统第三种实施例 的结构示意图。图4为本实用新型提供的用于油气回收的多级冷凝级间加压系统第四种实施例 的结构示意图。图5为本实用新型提供的用于油气回收的多级冷凝级间加压系统第五种实施例 的结构示意图。图6为本实用新型提供的用于油气回收的多级冷凝级间加压系统第六种实施例 的结构示意图。图中1-1级冷凝器；2-1级压缩机；3-1级冷却器；4-II级冷凝器；5-II级压缩 机；6-II级冷却器；7-III级冷凝器；8-1级制冷系统；9-II级制冷系统；10-111级制冷系统。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型系统作进一步的说明图1为本实用新型提供的用于油气回收的多级冷凝级间加压系统第一种实施例 的结构示意图。所述的多级冷凝级间加压系统依次包括I级冷凝器1、1级压缩机2、1级冷 却器3、II级冷凝器4、II级冷却器6和III级冷凝器7，以及分别为所述的I级冷凝器1、 II级冷凝器4和III级冷凝器7提供冷量的I级制冷系统8、II级制冷系统9和III级制 冷系统10 ；所述的I级冷凝器1的出口依次与I级压缩机2、I级冷却器3、II级冷凝器4、 II级冷却器6和III级冷凝器7相连接；经III级冷凝器7冷凝换热后的尾气依次为II级 冷却器6和I级冷却器3提供所需的冷量。II级制冷系统9和III级制冷系统10构成复 叠式蒸汽压缩式制冷循环。图2为本实用新型提供的用于油气回收的多级冷凝级间加压系统第二种实施例 的结构示意图。所述的多级冷凝级间加压系统依次包括I级冷凝器1、I级冷却器3、II级 冷凝器4、II级压缩机5、II级冷却器6和III级冷凝器7，以及分别为所述的I级冷凝器 1、11级冷凝器4和III级冷凝器7提供冷量的I级制冷系统8、11级制冷系统9和III级 制冷系统10 ；所述的I级冷凝器1的出口依次与I级冷却器3、11级冷凝器4、11级压缩机5、II级冷却器6和III级冷凝器7相连接；经III级冷凝器7冷凝换热后的尾气依次为II 级冷却器6和I级冷却器3提供所需的冷量。II级制冷系统9和III级制冷系统构10成 复叠式蒸汽压缩式制冷循环。图3为本实用新型提供的用于油气回收的多级冷凝级间加压系统第三种实施例 的结构示意图。所述的多级冷凝级间加压系统依次包括I级冷凝器1、1级压缩机2、1级冷 却器3、11级冷凝器4、11级压缩机5、11级冷却器6和III级冷凝器7，以及分别为所述的 I级冷凝器1、11级冷凝器4和III级冷凝器7提供冷量的I级制冷系统8、11级制冷系统 9和III级制冷系统10 ；所述的I级冷凝器1的出口依次与I级压缩机2、1级冷却器3、11 级冷凝器4、II级压缩机5、II级冷却器6和III级冷凝器7相连接；经III级冷凝器7冷 凝换热后的尾气依次为II级冷却器6和I级冷却器3提供所需的冷量。II级制冷系统9 和III级制冷系统构10成复叠式蒸汽压缩式制冷循环。图4为本实用新型提供的用于油气回收的多级冷凝级间加压系统第四种实施例 的结构示意图。所述的多级冷凝级间加压系统依次包括I级冷凝器1，I级压缩机2、II级 冷凝器4、11级压缩机5和III级冷凝器7，以及分别为所述的I级冷凝器1、11级冷凝器4 和III级冷凝器7提供冷量的I级制冷系统8、II级制冷系统9和III级制冷系统10 ；所 述的I级冷凝器1的出口依次与I级压缩机2、II级冷凝器4、II级压缩机5、II级冷却器 6和III级冷凝器7相连接。II级制冷系统9和III级制冷系统构10成复叠式蒸汽压缩 式制冷循环。图5为本实用新型提供的用于油气回收的多级冷凝级间加压系统第五种实施例 的结构示意图。所述的多级冷凝级间加压系统依次包括I级冷凝器1、11级冷凝器4、11级 压缩机5和III级冷凝器7，以及分别为所述的I级冷凝器1、11级冷凝器4和III级冷凝 器7提供冷量的I级制冷系统8、II级制冷系统9和III级制冷系统10 ；所述的I级冷凝 器1的出口依次与II级冷凝器4、II级压缩机5和III级冷凝器7相连接。II级制冷系 统9和III级制冷系统构10成复叠式蒸汽压缩式制冷循环。图6为本实用新型提供的用于油气回收的多级冷凝级间加压系统第六种实施例 的结构示意图。所述的多级冷凝级间加压系统依次包括I级冷凝器1、I级压缩机2、II级 冷凝器4和III级冷凝器7，以及分别为所述的I级冷凝器1、11级冷凝器4和III级冷凝 器7提供冷量的I级制冷系统8、II级制冷系统9和III级制冷系统10 ；所述的I级冷凝 器1的出口依次与I级压缩机2、11级冷凝器4和III级冷凝器7相连接。II级制冷系统 9和III级制冷系统构10成复叠式蒸汽压缩式制冷循环。本实用新型提供的上述六种技术方案，工作过程大同小异，以第一种方案为例说 明如下油气首先经I级冷凝器到1 6°C，然后进入压缩比为1 10的I级压缩机2进 行压缩，经I级压缩机压缩后，通过I级冷却器3冷却换热后进入II级冷凝器4，一般冷凝 换热到_25°C _45°C ；从II级冷凝器4出来的油气进入II级冷却器6冷却换热后，再进 入III级冷凝器7进一步冷却到-60°C _95°C ；从III级冷凝器7出来的尾气，依次为II 级冷却器6和I级冷却器3提供所需的冷量。尾气与油气充分换热后排出，从各级冷凝器 凝结下来的油回收。
权利要求一种用于油气回收的多级冷凝级间加压系统，其特征在于所述的多级冷凝级间加压系统依次包括I级冷凝器(1)、I级压缩机(2)、I级冷却器(3)、II级冷凝器(4)、II级冷却器(6)和III级冷凝器(7)，以及分别为所述的I级冷凝器(1)、II级冷凝器(4)和III级冷凝器(7)提供冷量的I级制冷系统(8)、II级制冷系统(9)和III级制冷系统(10)；所述的I级冷凝器(1)的出口依次与I级压缩机(2)、I级冷却器(3)、II级冷凝器(4)、II级冷却器(6)和III级冷凝器(7)相连接；经III级冷凝器(7)冷凝换热后的尾气依次为II级冷却器(6)和I级冷却器(3)提供所需的冷量。
2.一种用于油气回收的多级冷凝级间加压系统，其特征在于所述的多级冷凝级间加 压系统依次包括I级冷凝器(1)、I级冷却器(3)、II级冷凝器(4)、II级压缩机(5)、II级 冷却器(6)和III级冷凝器(7)，以及分别为所述的I级冷凝器(1)、11级冷凝器(4)和III 级冷凝器(7)提供冷量的I级制冷系统(8)、II级制冷系统(9)和III级制冷系统(10)； 所述的I级冷凝器⑴的出口依次与I级冷却器⑶、II级冷凝器⑷、II级压缩机(5)、 II级冷却器(6)和III级冷凝器(7)相连接；经III级冷凝器(7)冷凝换热后的尾气依次 为II级冷却器(6)和I级冷却器(3)提供所需的冷量。
3.一种用于油气回收的多级冷凝级间加压系统，其特征在于所述的多级冷凝级间加 压系统依次包括I级冷凝器⑴、I级压缩机⑵、I级冷却器⑶、II级冷凝器⑷、II级 压缩机(5)、II级冷却器(6)和III级冷凝器(7)，以及分别为所述的I级冷凝器(1)、II 级冷凝器(4)和III级冷凝器(7)提供冷量的I级制冷系统(8)、11级制冷系统(9)和III 级制冷系统(10)；所述的I级冷凝器(1)的出口依次与I级压缩机(2)、1级冷却器(3)、11 级冷凝器(4)、11级压缩机(5)、11级冷却器(6)和III级冷凝器(7)相连接；经III级冷 凝器(7)冷凝换热后的尾气依次为II级冷却器(6)和I级冷却器(3)提供所需的冷量。
4.一种用于油气回收的多级冷凝级间加压系统，其特征在于所述的多级冷凝级间加 压系统依次包括I级冷凝器(1)，I级压缩机(2)、11级冷凝器(4)、11级压缩机(5)和III 级冷凝器(7)，以及分别为所述的I级冷凝器(1)、11级冷凝器(4)和III级冷凝器(7)提 供冷量的I级制冷系统(8)、II级制冷系统(9)和III级制冷系统(10)；所述的I级冷凝 器⑴的出口依次与I级压缩机⑵、II级冷凝器⑷、II级压缩机(5)、II级冷却器(6) 和III级冷凝器(7)相连接。
5.一种用于油气回收的多级冷凝级间加压系统，其特征在于所述的多级冷凝级间加 压系统依次包括I级冷凝器⑴、II级冷凝器⑷、II级压缩机(5)和III级冷凝器(7)， 以及分别为所述的I级冷凝器⑴、II级冷凝器⑷和III级冷凝器(7)提供冷量的I级 制冷系统(8)、II级制冷系统(9)和III级制冷系统(10)；所述的I级冷凝器(1)的出口 依次与II级冷凝器(4)、II级压缩机(5)和III级冷凝器(7)相连接。
6.一种用于油气回收的多级冷凝级间加压系统，其特征在于所述的多级冷凝级间加 压系统依次包括I级冷凝器(1)、1级压缩机(2)、11级冷凝器(4)和III级冷凝器(7)，以 及分别为所述的I级冷凝器⑴、II级冷凝器⑷和III级冷凝器(7)提供冷量的I级制 冷系统⑶、II级制冷系统(9)和III级制冷系统(10)；所述的I级冷凝器⑴的出口依 次与I级压缩机(2)、II级冷凝器⑷和III级冷凝器(7)相连接。
7.按照权利要求1 6任一权利要求所述的用于油气回收的多级冷凝级间加压系统，其特 征在于所述的II级制冷系统(9)和III级制冷系统(10)构成复叠式蒸汽压缩式制冷循环。
专利摘要一种用于油气回收的多级冷凝级间加压系统，可应用于加油站、油库和油田等场合的原油和汽油等含碳烃的挥发性油气的回收。该系统包括I级冷凝器、I级压缩机、I级冷却器、II级冷凝器、II级冷却器和III级冷凝器，以及分别为各级冷凝器提供冷量的制冷系统。本实用新型根据压缩机在冷凝器之间的布置不同可分为几种不同的油气回收系统。该系统采用三级冷凝、中间加压和尾气回收的技术方案，可使挥发出来的油气得以高效、安全回收，能量消耗大大降低，并且该系统具有成本较低、结构简单、寿命长、易于操作，有效节约能源的优点。
文档编号B01J3/00GK201578876SQ200920278379
公开日2010年9月15日 申请日期2009年12月24日 优先权日2009年12月24日
发明者李俊明, 李成, 李红旗 申请人:清华大学;北京工业大学