一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置的制作方法

本实用新型涉及油气回收技术领域，特别涉及一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置。

背景技术：

油气是一种V0C(Volatile Organic Compounds，挥发性有机化合物)气体，一般是含有挥发性有机气体和大量不凝性气体的混合物。

现有的主流油气回收处理工艺的技术方法，一般为冷凝+吸附工艺、压缩冷凝+膜+吸附工艺、吸附+吸收工艺等。

1、冷凝+吸附工艺，由于油气进入吸附系统之前，需要先冷凝，降低了进入吸附系统的温度和浓度，控制了吸附温升，但是，直接对油气降温需要使油气中的挥发性有机气体和不凝性气体未分开时相变，此时挥发性有机气体的分压力非常低，对应地，挥发性有机气体的相变温度点很低，只有降低冷凝温度才能使其相变，比如通常的用于汽油油气的冷凝+吸附工艺，其设计温度为-75℃。冷凝+吸附工艺还对不凝性气体以及不凝性气体中可能的水分相变等提供低温冷量，做了无用功。吸附分离的高浓度油气，引入装置入口与新鲜油气混合，略微提高了进入冷凝系统的挥发性有机气体的分压力，使油气冷凝。但是这样白白浪费了吸附系统的分离作用(脱附出的高浓度油气又在系统入口被新鲜油气稀释)，使脱附气再次循环增加了冷凝和吸附两个系统的负担，再次增大了能耗。

2、压缩冷凝+膜+吸附工艺，通过对油气的压缩使油气中挥发性有机物的分压力升高，从而提高其冷凝相变的温度点，再通过膜及活性炭等的分离作用，使分离的高浓度油气返回入口与进口气体混合继续压缩冷凝，同样地，已分离的油气被再次引入入口与新鲜油气混合，降低了脱附出的高浓度油气的分压力，从而使装置能耗上升，投资加大。

3、吸附+吸收工艺，较好地解决了以上两种工艺分离气再次循环，引起脱附气稀释，而造成能耗增加的缺点。通过把脱附气直接脱出，直接用吸收剂吸收，未被完全吸收的部分油气再与入口新鲜油气混合再次循环处理，这就极大地降低了设备的整体能耗，但若采用与油气不同物质的高效吸收剂时，又引入了新的物质——吸收剂，又牵涉吸收剂的分离再生问题，使问题复杂化。故，目前运行装置多是采用同物质吸收，如汽油油气吸附+吸收回收装置，采用活性炭吸附，油库储罐引过来的冷汽油吸收的工艺。由于汽油油气的浓度非常高，活性炭吸附汽油时会散发大量的吸附热，特别是在大方量油气回收中需要填埋较多活性炭时，由于活性炭的热导率非常差，非常容易造成活性炭局部过热，带来巨大的安全隐患。此外，汽油的吸收效率非常低，需要大量新鲜冷汽油作为吸收剂，而且一般油气回收处理装置都装在装卸油区，离油库储罐区较远，这种工艺将增加吸收剂循环系统的投资，且必须现场安装调试，不能工厂标准化组装成标准设备。

除以上工艺外，现有最接近本实用新型的油气回收方法是，中国发明专利CN201110090661中提到的一种吸附+冷凝的工艺，此工艺从大思想上解决了冷凝+吸附等类似工艺的能耗问题，又解决了吸附+吸收工艺的吸收剂导致设备成本增加等问题。但是该工艺吹扫时引入了新物质——加热的氮气，浪费了热能和氮气资源；另外，该专利并未考虑吸附时产生的巨大吸附热造成吸附剂和吸附质升温，可能带来安全隐患的问题；而且该工艺只是针对如其专利中的提到的甲苯和空气的混合气等相变温度较高的特殊的单组分油气，这些单组分物质的相变温度高，对能耗不敏感。对于汽油油气等需要低温下的较大相变负荷的混合物油气，是完全无法采用此工艺的。

由于真空泵的实际抽气流量并不是恒定值，在真空泵的起始抽气阶段，其排气量非常大，抽出的需相变的油气较多，此时需要的“冷负荷”很大，采用专利CN201110090661时将无法保证其制冷温度，从而导致大量未相变油气再次循环进入吸附系统。如以1000Nm³/h的汽油油气采用吸附法回收来说，其干式真空泵的配置达到1500～2000Nm³/h，也就是说，在启动瞬间其高浓度油气达到1500～2000Nm³/h，这么大的油气流量其冷凝相变负荷是非常巨大的，经过HYSYS模拟计算，其值近700KW，远大于采用冷凝+吸附工艺的油气回收设备的能耗。若采用变频控制真空泵实际流量，则为了满足在10～20分钟内脱附完成的工艺要求，干式真空泵需要增加几个数量级才能达到此速率要求，造成干式真空泵的投资剧增。

为了防止吸附的超温，有通过在活性炭吸附罐内增加冷却盘管来带走吸附热的设计，如专利CN201020252215，在吸附罐内增加了冷却盘管，通过冷凝下来的冷汽油循环进入吸附罐，带走吸附热。这无疑会增加投资，增加系统复杂程度。

另一方面，活性炭吸附油气后，一般采用真空再生工艺使活性炭再生，再生时，由于吸附油气的挥发使吸附剂降温，温度降低造成油气脱附困难。更严重的是，对于苯等一些高熔点物质，脱附时由于蒸发吸热，可能使温度降低至苯等高熔点物质的冰点，吸附质在活性炭微孔内结晶，造成活性炭微孔的破坏，使活性炭“中毒”失效，故此，脱附时，常常需要引入加热的空气或氮气，以避免吸附质的结晶，使再生得以顺利完成，如专利CN201110090661靠引入60～80℃的氮气使脱附彻底，这无疑增大了能耗，也增加了运行费用。

本实用新型的方案便是针对上述问题对现有油气回收装置进行的改进。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的不足，本实用新型提供了一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置，具有工艺简单、设备紧凑、能耗较小、运行成本低、操作费用低、投资回报周期短、占地面积小、油气排放浓度远远小于国家标准的无二次污染且回收收益好的特点。

为了达到上述实用新型目的，解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本实用新型公开了一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置，包括油气进口、第一阀组、吸附罐组、第二阀组、洁净气排放口、真空泵组、一级油气冷凝器、二级油气冷凝器、三级油气冷凝器和止回阀，其中：

所述第一阀组由位于所述吸附罐组下方的进气阀组和真空阀组并联连接组成；

所述第二阀组由位于所述吸附罐组上方的排气阀组和吹扫阀组并联连接组成；

所述吹扫阀组、吸附罐组、真空阀组、真空泵组、一级油气冷凝器、二级油气冷凝器、三级油气冷凝器和止回阀依次连接，且所述止回阀再与所述油气进口连接；

所述油气进口与所述进气阀组、吸附罐组、排气阀组和洁净气排放口依次连接；

所述吸附罐组内充填有固液相变蓄能物质。

进一步的，所述吸附罐组包括并联连接的左吸附罐和右吸附罐，所述左吸附罐和右吸附罐内部对应设置有呈中空结构的左换热管和右换热管，所述左换热管和右换热管内均充填有固液相变蓄能物质。

进一步的，所述进气阀组由进油气左阀门和进油气右阀门并联连接组成，并分别与所述左吸附罐和右吸附罐的下部连接；

所述真空阀组由真空左阀门和真空右阀门并联连接组成，并分别与所述左吸附罐和右吸附罐的下部连接；

所述排气阀组由出油气左阀门和出油气右阀门并联连接组成，并分别与所述左吸附罐和右吸附罐的上部连接。

进一步的，所述吹扫阀组为一平衡吹扫阀门，所述平衡吹扫阀门的两端分别与所述左吸附罐和右吸附罐的上部连接。

进一步的，还包括除霜排气左阀门，所述除霜排气左阀门一端连接于所述出油气左阀门和平衡吹扫阀门之间，且同时与所述左吸附罐的上部连接，另一端连接大气。

进一步的，还包括除霜排气右阀门，所述除霜排气右阀门一端连接于所述出油气右阀门和平衡吹扫阀门之间，且同时与所述右吸附罐的上部连接，另一端连接大气。

进一步的，还包括除霜排气左阀门和除霜排气右阀门，其中：

所述除霜排气左阀门一端连接于所述出油气左阀门和平衡吹扫阀门之间，且同时与所述左吸附罐的上部连接，另一端连接大气；

所述除霜排气右阀门一端连接于所述出油气右阀门和平衡吹扫阀门之间，且同时与所述右吸附罐的上部连接，另一端连接大气。

进一步的，所述吹扫阀组由平衡吹扫阀门和除霜排气阀门并联连接组成，并分别与所述左吸附罐和右吸附罐的上部连接；

所述平衡吹扫阀门和除霜排气阀门之间开设有一解析气入口，用于将外界洁净气和/或氮气通过所述平衡吹扫阀门和除霜排气阀门分别引入所述左吸附罐和右吸附罐中。

进一步的，还包括一级制冷机组，所述一级制冷机组通过密闭管线连接于所述一级油气冷凝器的两端，用于提供所述一级油气冷凝器的冷量并控制油气温度在-20～+30℃。

进一步的，还包括载冷系统，所述载冷系统提供低温载冷剂并通过密闭管线连接于所述二级油气冷凝器的两端，用于提供所述二级油气冷凝器的冷量并控制油气温度在-50～-20℃。

进一步的，所述载冷系统包括依次连接的蓄冷箱、载冷剂循环泵和二级制冷机组，其中：

所述蓄冷箱的出口与所述载冷剂循环泵的入口相连，所述载冷剂循环泵的出口与所述二级制冷机组中的蒸发器入口相连，所述二级制冷机组中的蒸发器出口与所述二级油气冷凝器中的载冷剂入口通道相连，所述二级油气冷凝器中的载冷剂通道出口与所述蓄冷箱的入口相连。

进一步的，还包括三级复叠式制冷机组，所述三级复叠式制冷机组通过密闭管线连接于所述三级油气冷凝器的两端，用于提供所述三级油气冷凝器的冷量并控制油气温度在-80～-50℃。

进一步的，所述左吸附罐还包括左吸附罐本体和第一吸附剂，所述右吸附罐还包括右吸附罐本体和第二吸附剂，其中：

所述第一吸附剂和第二吸附剂对应充填于所述左吸附罐本体和右吸附罐本体的内部；

所述左换热管固定连接于所述左吸附罐本体内部的上下两端并穿设于所述第一吸附剂之间；

所述右换热管固定连接于所述右吸附罐本体内部的上下两端并穿设于所述第二吸附剂之间。

进一步的，所述左换热管和/或右换热管外设置有翅片，所述翅片采用铝、铜或不锈钢材质的导热材料。

进一步的，所述左换热管和/或右换热管采用多层翅片管，由一层横向排列的翅片管和一层纵向排列的翅片管交替设置组成，使得每层翅片管的翅片平行于气流方向，且每层翅片管之间的间距在100-500mm之间。

进一步的，还包括若干支撑环，若干所述支撑环设置于所述左吸附罐本体和/或右吸附罐本体的内壁上，所述翅片管焊接或卡接于所述支撑环上。

进一步的，所述左换热管和右换热管内充填有10～70℃区间产生固液相变的蓄能物质。

进一步的，所述蓄能物质采用六水氯化钙、五水合硫代硫酸钠、三水合醋酸钠、磷酸氢二钠、乙酸或对二甲苯，其结晶点比所使用的环境温度高3～20℃。

进一步的，所述蓄能物质包括增稠剂和成核剂，所述增稠剂采用明胶、羧甲基纤维素或水溶性石蜡，所述成核剂采用水合氯化锶或四硼酸钠。

进一步的，所述左换热管和右换热管内留有1～20％左右的气相空间，用于给蓄能物质固液相变时体积变化留出足够余量。

进一步的，所述真空泵组包括串联连接的罗茨真空泵和干式真空泵，所述罗茨真空泵一端连接于所述真空左阀门和真空右阀门之间，所述干式真空泵一端与所述一级油气冷凝器连接。

进一步的，所述干式真空泵为干式螺杆真空泵、干式涡旋真空泵、干式旋片真空泵、爪型干式真空泵或气冷式罗茨真空泵，所述罗茨真空泵为气冷式罗茨真空泵。

进一步的，还包括第一变频器和第二变频器，其中：

所述第一变频器与所述罗茨真空泵连接，用于控制所述罗茨真空泵使其启动时不过载；

所述第二变频器与所述干式真空泵连接，用于控制所述干式真空泵的转速。

本实用新型由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

(1)本实用新型一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置与传统的先冷凝、后吸附的油气回收装置相比，只有其能耗的40％，极大的节约了能耗；与传统的吸附结合吸收式油气回收装置相比，节约了吸收剂管线的投资，将传统工艺需要现场施工的部分变成了厂内成套，节约了现场施工时间，保证了设备的稳定性。

(2)本实用新型通过罗茨真空泵+干式真空泵的搭配，增加了脱附的后期阶段的抽速，提高了系统达到较高真空的时间，从而减小了前级干式真空泵的大小，节约了投资成本。此外，通过罗茨真空泵+干式真空泵与二级载冷系统的搭配，解决了吸附+冷凝工艺用于高浓度油气时，真空泵抽速与冷量难以匹配的问题。

(3)本实用新型一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置中通过平衡吹扫阀的设置，利用了自身的吸附热，不必再引入其他加热的惰性气体，节省了惰性气体消耗，也节约了热能。

(4)本实用新型一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置中采用两组并列设置的吸附罐，两组吸附罐交替用于吸附和解析处理，提高了油气回收效率。

(5)本实用新型采用吸附和冷凝的装置组合，既提高了油气处理效率，又降低了装置能量消耗。且利用三级分步冷凝，使得高沸点与低沸点的有机物相互分离，提高了所回收有机物的浓度。此外，对于经处理后的少量不凝气体，通过油气进口与新鲜的油气混合进行二次吸附，保证了全过程没有超标的尾气排放。

(6)本实用新型一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置中罗茨真空泵和/或干式真空泵等多处设备采用变频控制，有效减少了能耗。

(7)本实用新型一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置中所有部件都可使用常规设备，结构简单，易于操作；占用空间少，安全可靠，工艺简单，易于实施，回收效果好，特别适用于油气的深度回收处理，可靠性强，回收效率高，在同等回收条件下，本实用新型较之传统的油气回收装置，能耗低，处理效率高。

(8)本实用新型在深度冷凝之前先进行吸附从而将空气排掉，可大大减少因对空气和空气中的水分进行深度制冷而浪费的能耗。通过先吸附的方式，有效拦截了VOC，而空气和空气中的大部分水分得以排除，不至于像先冷凝、后吸附的工艺那样不到几小时就需要除霜。

(9)本实用新型一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置的油气回收率可达99％左右，尾气排放浓度小于120mg/m³，达到国家最新标准要求，可有效防止收发油品时向大气中排放油气，降低了环境污染和火灾爆炸的隐患，给用户带来了明显的经济利益和社会效益。

(10)本实用新型一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置中增加了翅片管的设计，强化了与热气流的热交换，使吸附温升能够有效地传递到蓄能物质内。且由于内部布设有较多翅片管，增强了被吸附气流的扰动，使吸附剂径向的吸附更加均匀，吸附罐中心和吸附罐边缘吸附的吸附质接近一致，提高了吸附剂的利用率。

(11)本实用新型一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置中的翅片管内充填了蓄能物质，蓄能物质具有相对于显热大得多的相变热，相比于吸附罐内部设置冷却盘管，采用不会相变的冷却水或其他循环的液体介质的工艺，减少了所需盘管的体积，使现场设备更少，更加节约投资；无循环泵、切换阀门等动设备，运行更加稳定。此外，由于增加了相变蓄能物质，使吸附时温度控制在蓄能物质的相变点附近，增加了吸附工艺的安全性。且由于相变蓄能物质单位吸热量大，吸附罐内部充填相变蓄能物质，损失容积比小，大约只损失1.8％。

(12)本实用新型一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置与传统的先冷凝、后吸附的吸附再生装置相比，采用增加相变蓄能物质防止吸附过热的方法，使油气能直接安全地被吸附拦截，脱附的高浓度油气直接被冷凝，节约了冷凝时的能耗。增加了相变蓄能物质，使吸附时温度控制在蓄能物质的相变点附近，增加了吸附工艺的安全性。

(13)本实用新型一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置中在吸附时蓄热，减小了吸附剂的温升，由于吸附容量与吸附温度成反比例关系，相应地使吸附剂的吸附容量得以增大。

(14)本实用新型一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置中吸附时蓄热，减小了吸附剂的温升，由于吸附容量与吸附温度成反比例关系，相应地使吸附剂的吸附容量得以增大。由于减压脱附过程是个吸热过程，脱附时，蓄热物质相变放热，稳定了脱附过程的温度，减小了由于脱附降温导致吸附质结晶从而使吸附剂中毒的风险，脱附温度维持在蓄能物质的较高相变温度下，也使得脱附更容易，吸附剂再生更加彻底。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：

图1是本实用新型中一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置的第一整体结构示意图；

图2是本实用新型中一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置的第二整体结构示意图；

图3是本实用新型中一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置的第三整体结构示意图；

图4是本实用新型中一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置的第四整体结构示意图；

图5是本实用新型中一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置的第五整体结构示意图；

图6是本实用新型中一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置中的左吸附罐(右吸附罐)的整体结构示意图；

图7是本实用新型中一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置中的左吸附罐(右吸附罐)的A-A向示意图；

图8是本实用新型中一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置中的左吸附罐(右吸附罐)的B-B向示意图。

【主要符号说明】

1-罗茨真空泵；

2-干式真空泵；

3-一级油气冷凝器；

4-二级油气冷凝器；

5-三级油气冷凝器；

6-进油气左阀门；

7-进油气右阀门；

8-真空左阀门；

9-真空右阀门；

10-平衡吹扫阀门；

11-除霜排气阀门；

12-出油气左阀门；

13-出油气右阀门；

14-左吸附罐；

141-左吸附罐本体；

142-左换热管；

15-右吸附罐；

151-右吸附罐本体；

152-右换热管；

16-一级制冷机组；

17-蓄冷箱；

18-载冷剂循环泵；

19-二级制冷机组；

191-二级制冷机组的蒸发器；

20-三级复叠式制冷机组；

21-止回阀；

22-除霜排气左阀门；

23-除霜排气右阀门；

24-支撑环。

具体实施方式

以下将结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本实用新型的一部分实例，并不是全部的实例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

如图1-5所示，本实用新型公开了一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置，包括油气进口、第一阀组、吸附罐组、第二阀组、洁净气排放口、真空泵组、一级油气冷凝器3、二级油气冷凝器4、三级油气冷凝器5和止回阀21，其中：

所述第一阀组由位于所述吸附罐组下方的进气阀组和真空阀组并联连接组成；

所述第二阀组由位于所述吸附罐组上方的排气阀组和吹扫阀组并联连接组成；

所述吹扫阀组、吸附罐组、真空阀组、真空泵组、一级油气冷凝器3、二级油气冷凝器4、三级油气冷凝器5和止回阀21依次连接，且所述止回阀21再与所述油气进口连接；

所述油气进口与所述进气阀组、吸附罐组、排气阀组和洁净气排放口依次连接；

所述吸附罐组内充填有固液相变蓄能物质。

进一步的，所述吸附罐组包括并联连接的左吸附罐14和右吸附罐15，所述左吸附罐14和右吸附罐15内部对应设置有呈中空结构的左换热管142和右换热管152，所述左换热管142和右换热管152内均充填有固液相变蓄能物质。本实施例中采用两组并列设置的吸附罐，两组吸附罐交替用于吸附和解析处理，提高了油气回收效率。优选的，所述左吸附罐14和/或右吸附罐15可由若干个小吸附罐串联或并联组成。至少包括以下几种情况：所述左吸附罐14由若干个小吸附罐串联或并联组成，2种情况；所述右吸附罐15可由若干个小吸附罐串联或并联组成，2种情况；所述左吸附罐14和右吸附罐15可由若干个小吸附罐串联或并联组成，2种情况。

继续参考图1-5，所述进气阀组由进油气左阀门6和进油气右阀门7并联连接组成，并分别与所述左吸附罐14和右吸附罐15的下部连接；

所述真空阀组由真空左阀门8和真空右阀门9并联连接组成，并分别与所述左吸附罐14和右吸附罐15的下部连接；

所述排气阀组由出油气左阀门12和出油气右阀门13并联连接组成，并分别与所述左吸附罐14和右吸附罐15的上部连接。

进一步的，所述吹扫阀组为一平衡吹扫阀门10，所述平衡吹扫阀门10的两端分别与所述左吸附罐14和右吸附罐15的上部连接。

参加图2，油气回收装置还包括除霜排气左阀门22，所述除霜排气左阀门22一端连接于所述出油气左阀门12和平衡吹扫阀门10之间，且同时与所述左吸附罐14的上部连接，另一端连接大气。

参加图3，油气回收装置还包括除霜排气右阀门23，所述除霜排气右阀门23一端连接于所述出油气右阀门13和平衡吹扫阀门10之间，且同时与所述右吸附罐15的上部连接，另一端连接大气。

参加图4，油气回收装置还包括除霜排气左阀门22和除霜排气右阀门23，其中：

所述除霜排气左阀门22一端连接于所述出油气左阀门12和平衡吹扫阀门10之间，且同时与所述左吸附罐14的上部连接，另一端连接大气；

所述除霜排气右阀门23一端连接于所述出油气右阀门13和平衡吹扫阀门10之间，且同时与所述右吸附罐15的上部连接，另一端连接大气。

参加图5，所述吹扫阀组由平衡吹扫阀门10和除霜排气阀门11并联连接组成，并分别与所述左吸附罐14和右吸附罐15的上部连接；

所述平衡吹扫阀门10和除霜排气阀门11之间开设有一解析气入口，用于将外界洁净气和/或氮气通过所述平衡吹扫阀门10和除霜排气阀门11分别引入所述左吸附罐14和右吸附罐15中。实际设计中，所述平衡吹扫阀门10和除霜排气阀门11的位置可以互换。

继续参考图1-5，油气回收装置还包括一级制冷机组16，所述一级制冷机组16通过密闭管线连接于所述一级油气冷凝器3的两端，用于提供所述一级油气冷凝器3的冷量并控制油气温度在-20～+30℃。

油气回收装置进一步包括载冷系统，所述载冷系统提供低温载冷剂并通过密闭管线连接于所述二级油气冷凝器4的两端，用于提供所述二级油气冷凝器4的冷量并控制油气温度在-50～-20℃。

本实施例中，所述载冷系统包括依次连接的蓄冷箱17、载冷剂循环泵18和二级制冷机组19，其中：

所述蓄冷箱17的出口与所述载冷剂循环泵18的入口相连，所述载冷剂循环泵18的出口与所述二级制冷机组中的蒸发器191入口相连，所述二级制冷机组中的蒸发器191出口与所述二级油气冷凝器4中的载冷剂入口通道相连，所述二级油气冷凝器4中的载冷剂通道出口与所述蓄冷箱17的入口相连。本实施例中，载冷系统为开式水循环系统，当需要除霜时，二级油气冷凝器4中的载冷剂能够靠重力全部回流至所述蓄冷箱17中，减小除霜时的负荷。

油气回收装置还包括三级复叠式制冷机组20，所述三级复叠式制冷机组20通过密闭管线连接于所述三级油气冷凝器5的两端，用于提供所述三级油气冷凝器5的冷量并控制油气温度在-80～-50℃。三级复叠式制冷机组20的制冷量非常小，只有极小部分轻组分在此相变。当油气组分中的轻组分含量较少时，此机组可以省略。

进一步参考图1-5以及图6，所述左吸附罐14还包括左吸附罐本体141和第一吸附剂(未图示)，所述右吸附罐15还包括右吸附罐本体151和第二吸附剂(未图示)，其中：

所述第一吸附剂和第二吸附剂对应充填于所述左吸附罐本体141和右吸附罐本体151的内部；

所述左换热管142固定连接于所述左吸附罐本体141内部的上下两端并穿设于所述第一吸附剂之间；

所述右换热管152固定连接于所述右吸附罐本体152内部的上下两端并穿设于所述第二吸附剂之间。

进一步参考图7和8，所述左换热管142和/或右换热管152外设置有翅片，所述翅片采用铝、铜或不锈钢材质的导热材料。本实施例中，所述左换热管142和/或右换热管152采用多层翅片管，由一层横向排列的翅片管和一层纵向排列的翅片管交替设置组成，使得每层翅片管的翅片平行于气流方向，且每层翅片管之间的间距在100-500mm之间。

如图7和8所示，所述左吸附罐14和右吸附罐15还包括若干支撑环24，若干所述支撑环24设置于所述左吸附罐本体141和/或右吸附罐本体151的内壁上，所述翅片管焊接或卡接于所述支撑环24上。本实施例中，所述支撑环24还有防止未经活性炭吸附的气流直接从所述左吸附罐本体141和/或右吸附罐本体151内壁壁面“短路”直接穿到排气口的作用。一实施例中，各横向排列的翅片管和/或各纵向排列的翅片管之间的间距相等。优选的，由于所述左吸附罐本体141和/或右吸附罐本体151内部活性炭具有中心量多外围量少的特点，各翅片管宜采用中间密集外围疏松的布局，即靠近所述左吸附罐本体141和/或右吸附罐本体151内壁的区域采取密集布置，靠近所述左吸附罐本体141和/或右吸附罐本体151中心的区域采取疏松布置。

优选实施例中，所述左换热管142和右换热管152内充填有10～70℃区间产生固液相变的蓄能物质。其中，所述蓄能物质采用六水氯化钙、五水合硫代硫酸钠、三水合醋酸钠、磷酸氢二钠、乙酸或对二甲苯，其结晶点比所使用的环境温度高3～20℃。进一步的，所述蓄能物质包括增稠剂和成核剂，所述增稠剂采用明胶、羧甲基纤维素或水溶性石蜡，所述成核剂采用水合氯化锶或四硼酸钠。当所述蓄能物质采用六水氯化钙时，所述成核剂采用1％～5％的水合氯化锶或1％～5％的四硼酸钠，成核剂的选择原则是两者晶格常数相差在15％以内。

充填和密闭蓄能物质时，所述左换热管142和右换热管152内留有1～20％左右的气相空间，用于给蓄能物质固液相变时体积变化留出足够余量。这种特殊设计的吸附罐在使用时，由于吸附脱附是在较短时间内的交替进行，而吸附是放热过程，在吸附剂吸附油气时，蓄能物质从固态变成液态，控制吸附剂温度不致超温，使吸附过程更加安全，同时使吸附剂温升减小，增大了吸附剂的吸附容量。由于吸附剂再生时，特别是真空脱附时，吸附质的挥发使自身温度和吸附剂温度降低，对于苯等高熔点物质，由于苯蒸汽的挥发吸热，使吸附到吸附剂空隙内的苯结晶，从而破坏了吸附剂的空隙结构，导致吸附剂“中毒”失效。而像本实用新型中填充有10～70℃的相变蓄能物质，吸附剂再生特别是真空脱附再生时，相变蓄能物质放热，维持了吸附剂再生时的温度，使得吸附质更易挥发，吸附剂再生更加彻底。

本实施例中，所述真空泵组包括串联连接的罗茨真空泵1和干式真空泵2，所述罗茨真空泵1一端连接于所述真空左阀门8和真空右阀门9之间，所述干式真空泵2一端与所述一级油气冷凝器3连接。优选的，所述干式真空泵2为干式螺杆真空泵、干式涡旋真空泵、干式旋片真空泵、爪型干式真空泵或气冷式罗茨真空泵，所述罗茨真空泵1为气冷式罗茨真空泵。

进一步的，油气回收装置还包括第一变频器(未图示)和第二变频器(未图示)，其中：所述第一变频器与所述罗茨真空泵1连接，用于控制所述罗茨真空泵1使其启动时不过载。所述第二变频器与所述干式真空泵2连接，用于控制所述干式真空泵2的转速。所述罗茨真空泵1和/或干式真空泵2等多处设备采用变频控制，有效减少了能耗。

工艺流程一

本实施例所述的一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收方法，包括以下步骤：

步骤1：待处理油气经油气进口进入，与从油气冷凝系统(一级油气冷凝器3、二级油气冷凝器4和三级油气冷凝器5)排出的极少量未冷凝油气混合后，经进气阀组进入对应活性炭吸附罐，油气经进油气左阀门6进入左吸附罐14，并在左吸附罐14中被第一吸附剂吸附拦截，固液相变物质通过翅片管吸收大量吸附热使固液相变物质由固体变成液体，稳定吸附温度，剩余洁净尾气被剩余的少量吸附热升温后经出油气左阀门12排入大气，左吸附罐14吸附油气的同时，右吸附罐15在再生，再生和吸附的交替时间为10～20分钟；

步骤2：再生时间设定为20分钟，右吸附罐15开始再生时，真空右阀门9打开，同时干式真空泵2启动，待干式真空泵2运行1～5分钟后或检测到右吸附罐15的压力为10～90KPa时，罗茨真空泵1启动帮助干式真空泵2继续抽真空，再生时间(抽真空时间)达到10～15分钟后或根据正在进行再生的右吸附罐15内的压力达到1～15KPa时，平衡吹扫阀门10打开(平衡吹扫阀门10为口径较小的双向流通阀门，以限制平衡气流量)，对右吸附罐15补入左吸附罐14加热过的洁净尾气，使活性炭再生更加彻底，平衡吹扫阀门10打开1～3分钟后，真空泵停止抽气，同时真空右阀门9关闭，平衡吹扫阀门10继续打开补气，使抽完真空的右吸附罐15内的压力逐渐恢复常压后关闭或左右吸附罐切换时关闭，以待下次与左吸附罐14的交替运行；

步骤3：经过罗茨真空泵1抽真空后的高浓度脱附气输送至干式真空泵2，干式真空泵2抽出的高浓度脱附气经一级油气冷凝器3预冷却后，少部分油气冷凝，未冷凝的气体部分进入主要起冷凝作用的二级油气冷凝器4，并在其中使温度降至-50～-20℃，剩余部分未冷凝的油气经三级油气冷凝器5后，未冷凝的极少部分不凝性气体与入口新鲜的油气混合，参与再次循环。

工艺流程二

本实施例所述的一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：待处理油气经油气进口进入，与从油气冷凝系统(一级油气冷凝器3、二级油气冷凝器4和三级油气冷凝器5)排出的极少量未冷凝油气混合后，经进气阀组进入对应活性炭吸附罐，油气经进油气右阀门7进入右吸附罐15，并在右吸附罐15中被第二吸附剂吸附拦截，固液相变物质通过翅片管吸收大量吸附热使固液相变物质由固体变成液体，稳定吸附温度，剩余洁净尾气被剩余的少量吸附热升温后经出油气右阀门13排入大气，右吸附罐15吸附油气的同时，左吸附罐14在再生，再生和吸附的交替时间为10～20分钟；

步骤B：再生时间设定为20分钟，左吸附罐14开始再生时，真空左阀门8打开，同时干式真空泵2启动，待干式真空泵2运行1～5分钟后或检测到左吸附罐14的压力为10～90KPa时，罗茨真空泵1启动帮助干式真空泵2继续抽真空，再生时间(抽真空时间)达到10～15分钟后或根据正在进行再生的左吸附罐14内的压力达到1～15KPa时，平衡吹扫阀门10打开(平衡吹扫阀门10为口径较小的双向流通阀门，以限制平衡气流量)，对左吸附罐14补入右吸附罐15加热过的洁净尾气，使活性炭再生更加彻底，平衡吹扫阀门10打开1～3分钟后，真空泵停止抽气，同时真空左阀门8关闭，平衡吹扫阀门10继续打开补气，使抽完真空的左吸附罐14内的压力逐渐恢复常压后关闭或左右吸附罐切换时关闭，以待下次与右吸附罐15的交替运行；

其中，在吸附罐再生脱附时，本实施例中的真空系统采用罗茨真空泵1与干式真空泵2的串联组合真空机组，典型的配置为：干式真空泵2的大小与原吸附+吸收工艺的真空泵配置一样大，加变频器控制干式真空泵2的转速以控制油气流量，罗茨真空泵1也加变频器使其启动时不会过载。也可以将干式真空泵2配置得比正常吸附+吸收等工艺的真空泵抽速小一半左右，干式真空泵2不加变频控制，而二级罗茨真空泵1加变频控制使其启动时不会过载或直接采用气冷式罗茨真空泵。

本实施例中，在步骤2或步骤B中，所述罗茨真空泵1通过变频器控制，使其启动时不会过载，所述罗茨真空泵1的启动压力为10～90KPa。所述干式真空泵2采用变频器控制，用以控制油气流量。罗茨真空泵1配置抽速大小为干式真空泵2的2～5倍，脱附系统设计真空度为500Pa(A)～3KPa(A)，其中尤以1KPa(A)最佳。

通过以上步骤可以将高浓度脱附气的最大负荷降低为传统吸附+吸收工艺脱附气最大负荷的一半以内。

步骤C：经过罗茨真空泵1抽真空后的高浓度脱附气输送至干式真空泵2，干式真空泵2抽出的高浓度脱附气经一级油气冷凝器3预冷却后，少部分油气冷凝，未冷凝的气体部分进入主要起冷凝作用的二级油气冷凝器4，并在其中使温度降至-50～-20℃，剩余部分未冷凝的油气经三级油气冷凝器5后，未冷凝的极少部分不凝性气体与入口新鲜的油气混合，参与再次循环。

进一步的，油气回收方法还包括以下步骤：

待一级油气冷凝器3、二级油气冷凝器4和/或三级油气冷凝器5中至少一个油气冷凝器结霜需除霜时，油气进口停止输入新鲜油气，连接在一级油气冷凝器3两端的一级制冷机组16启动热氟冲霜程序，同时，连接在二级油气冷凝器4两端的载冷系统中的二级制冷机组19和载冷剂循环泵18以及连接在三级油气冷凝器5两端的三级复叠式制冷机组20停止运行，且确保二级油气冷凝器4内未充满低温载冷剂；

当除霜排气左阀门22位于左吸附罐14上时，左吸附罐14上的除霜排气左阀门22或右吸附罐15上的出油气右阀门13打开，吸入洁净空气或氮气，洁净空气或氮气经干式真空泵2输送入一级油气冷凝器3加热，加热后的洁净空气或氮气先后经过二级油气冷凝器4和三级油气冷凝器5，使两个油气冷凝器加热除霜，然后经出油气右阀门13或除霜排气左阀门22排出；

当除霜排气右阀门23位于右吸附罐15上时，右吸附罐15上的除霜排气右阀门23或左吸附罐14上的出油气左阀门12打开，吸入洁净空气或氮气，洁净空气或氮气经干式真空泵2输送入一级油气冷凝器3加热，加热后的洁净空气或氮气先后经过二级油气冷凝器4和三级油气冷凝器5，使两个油气冷凝器加热除霜，然后经出油气左阀门12或除霜排气右阀门排出；

当除霜排气左阀门22位于左吸附罐14上、除霜排气右阀门23位于右吸附罐15上时，左吸附罐14上的除霜排气左阀门22或右吸附罐15上的除霜排气右阀门23打开，吸入洁净空气或氮气，洁净空气或氮气经干式真空泵2输送入一级油气冷凝器3加热，加热后的洁净空气或氮气先后经过二级油气冷凝器4和三级油气冷凝器5，使两个油气冷凝器加热除霜，然后经除霜排气右阀门23或除霜排气左阀门22排出。

进一步的，在步骤1或步骤A中，在第一吸附剂或第二吸附剂吸附放热时，油气被拦截，剩余洁净气体带走部分吸附热并排出左吸附罐14或右吸附罐15，剩下部分的吸附热通过气体的对流传热作用和吸附剂的导热作用传递给充填在中空的左换热管142或右换热管152内的蓄能物质，蓄能物质吸热液化，蓄能物质液化时在温度基本不变的情况下吸收大量的热，使吸附时不致超温。

其中，所述蓄能物质采用六水氯化钙、五水合硫代硫酸钠、三水合醋酸钠、磷酸氢二钠、乙酸或对二甲苯，其结晶点比所使用的环境温度高3～20℃。

进一步的，在步骤2或步骤B中，吸附再生20分钟后，采用真空脱附使第一吸附剂或第二吸附剂再生，再生时，温度逐渐降低至蓄能物质结晶点，蓄能物质开始相变放出大量的热，使再生更易进行，同时使吸附质不致在低温下结晶，保护第一吸附剂或第二吸附剂的微孔结构；在再生的最后阶段，真空泵使左吸附罐14或右吸附罐15内压力降低至1～15KPa，缓慢打开平衡吹扫阀门10或除霜排气阀门11，引入部分低温的新鲜空气吹扫吸附剂及蓄能物质，确保再生完全和确保蓄能物质全部相变结晶。

此外，在步骤2或步骤B中，所述罗茨真空泵1通过变频器控制，使其启动时不会过载，所述罗茨真空泵1的启动压力为10～90KPa；所述干式真空泵2采用变频器控制，用以控制油气流量。

具体的，在步骤3或步骤C中，所述一级油气冷凝器3由通过密闭管线连接于其两端的一级制冷机组16提供冷量并控制油气温度在-20～+30℃。所述二级油气冷凝器4由载冷系统通过载冷剂循环泵18提供冷量，所述载冷系统由所述二级制冷机组19提供冷量，在第一次启动设备前，需先将所述载冷系统的温度降至-50～-20℃，绝大部分挥发性有机物在所述二级油气冷凝器4内相变冷凝，且由于所述载冷系统内设置有蓄冷箱17，可以瞬间提供较大冷量，使高浓度油气在此相变冷凝。通过实际运行和模拟计算可知，由以上方法选择的真空泵机组约在5分钟左右抽至50KPa(A)，也就是说，只要设计的蓄冷箱17满足此5分钟左右的升温即可满足制冷要求。通过二级制冷机组的蒸发器191设置在载冷剂循环泵18与二级油气冷凝器4之间的结构，使得载冷剂循环泵18每次泵出的载冷剂，都被二级制冷机组19再次制冷，使得送入二级油气冷凝器4的载冷剂温度比蓄冷箱17低3～5℃(根据设计泵流量和二级制冷机制冷量调节)，强化了换热效果。所述三级油气冷凝器5由通过密闭管线连接于其两端的三级复叠式制冷机组20提供冷量并控制油气温度在-80～-50℃。

运行实例一：

由于可再生的吸附一般为物理吸附，物理吸附的放热一般为20kJ/mol，以油气浓度1000g/Nm³，油气的分子量大约为65g/mol，处理规模较大的1000Nm³/h油气回收设备，20分钟吸脱附交替为例计算：

吸附20分钟以上参数的较高浓度油气放出的吸附热为，1000÷65X20X1/3＝102564.1kJ，以六水合氯化钙的相变热175kJ/kg，制作成金属翅片管后的蓄能物质有效装填密度1600kg/m³计算：

则含金属翅片管体积的六水合氯化钙相变物质需占用的容积为：102564.1÷175÷1600＝0.3663m³，1000Nm³/h规模的直接吸附式油气回收其活性炭罐的充填容积至少为20m³，可以计算可知，由于此蓄能材料的加入，使吸附罐损失的容积为：0.3663÷20＝1.8％，蓄能物质的经济性非常明显。

运行实例二：

以1000Nm³/h吸附+冷凝汽油油气回收处理设备为例，由于参与循环的再生气极少，活性炭的装填容量比吸附+吸收工艺小10％左右。

前级干式真空泵2选用800m³/h，罗茨真空泵1选用4000m³/h，真空系统投资约比直接选用干式真空泵(约需2000m³/h)低一半。

一级制冷机组16选用10HP高温涡旋机，可在高温段提供约40KW的制冷量，中低温时提供约10KW左右的制冷量，除霜时提供约50KW的制热量。

二级载冷剂循环泵18流量为40吨/小时，载冷剂采用乙二醇水溶液，其比热容约为3kJ/kg·K。

二级制冷机组19选用100HP低温螺杆机，带经济器运行时在低温段约能提供100KW制冷量。

三级制冷机组20选用5HP*2复叠式制冷机组，在低温段大约提供1.5KW制冷量。

以上总体运行能耗大约为120KW，比采用-75℃冷凝+吸附工艺的汽油油气回收设备节约了180KW(-75℃先冷凝后吸附的油气回收工艺，其能耗约为0.3KW/Nm³)。

本实用新型由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

(1)本实用新型一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置与传统的先冷凝、后吸附的油气回收装置相比，只有其能耗的40％，极大的节约了能耗；与传统的吸附结合吸收式油气回收装置相比，节约了吸收剂管线的投资，将传统工艺需要现场施工的部分变成了厂内成套，节约了现场施工时间，保证了设备的稳定性。

(2)本实用新型通过罗茨真空泵+干式真空泵的搭配，增加了脱附的后期阶段的抽速，提高了系统达到较高真空的时间，从而减小了前级干式真空泵的大小，节约了投资成本。此外，通过罗茨真空泵+干式真空泵与二级载冷系统的搭配，解决了吸附+冷凝工艺用于高浓度油气时，真空泵抽速与冷量难以匹配的问题。

(3)本实用新型一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置中通过平衡吹扫阀的设置，利用了自身的吸附热，不必再引入其他加热的惰性气体，节省了惰性气体消耗，也节约了热能。

(4)本实用新型一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置中采用2组并列设置的吸附罐，2组吸附罐交替用于吸附和解析处理，提高了油气回收效率。

(5)本实用新型采用吸附和冷凝的装置组合，既提高了油气处理效率，又降低了装置能量消耗。且利用三级分步冷凝，使得高沸点与低沸点的有机物相互分离，提高了所回收有机物的浓度。此外，对于经处理后的少量不凝气体，通过油气进口与新鲜的油气混合进行二次吸附，保证了全过程没有超标的尾气排放。

(6)本实用新型一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置中罗茨真空泵和/或干式真空泵等多处设备采用变频控制，有效减少了能耗。

(7)本实用新型一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置中所有部件都可使用常规设备，结构简单，易于操作；占用空间少，安全可靠，工艺简单，易于实施，回收效果好，特别适用于油气的深度回收处理，可靠性强，回收效率高，在同等回收条件下，本实用新型较之传统的油气回收装置，能耗低，处理效率高。

(8)本实用新型在深度冷凝之前先进行吸附从而将空气排掉，可大大减少因对空气和空气中的水分进行深度制冷而浪费的能耗。通过先吸附的方式，有效拦截了VOC，而空气和空气中的大部分水分得以排除，不至于像先冷凝、后吸附的工艺那样不到几小时就需要除霜。

(9)本实用新型一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置的油气回收率可达99％左右，尾气排放浓度小于120mg/m³，达到国家最新标准要求，可有效防止收发油品时向大气中排放油气，降低了环境污染和火灾爆炸的隐患，给用户带来了明显的经济利益和社会效益。

(10)本实用新型一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置中增加了翅片管的设计，强化了与热气流的热交换，使吸附温升能够有效地传递到蓄能物质内。且由于内部布设有较多翅片管，增强了被吸附气流的扰动，使吸附剂径向的吸附更加均匀，吸附罐中心和吸附罐边缘吸附的吸附质接近一致，提高了吸附剂的利用率。

(11)本实用新型一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置中的翅片管内充填了蓄能物质，蓄能物质具有相对于显热大得多的相变热，相比于吸附罐内部设置冷却盘管，采用不会相变的冷却水或其他循环的液体介质的工艺，减少了所需盘管的体积，使现场设备更少，更加节约投资；无循环泵、切换阀门等动设备，运行更加稳定。此外，由于增加了相变蓄能物质，使吸附时温度控制在蓄能物质的相变点附近，增加了吸附工艺的安全性。且由于相变蓄能物质单位吸热量大，吸附罐内部充填相变蓄能物质，损失容积比小，大约只损失1.8％。

(12)本实用新型一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置与传统的先冷凝、后吸附的吸附再生装置相比，采用增加相变蓄能物质防止吸附过热的方法，使油气能安全地被吸附拦截，脱附的高浓度油气直接被冷凝，节约了冷凝时的能耗。增加了相变蓄能物质，使吸附时温度控制在蓄能物质的相变点附近，增加了吸附工艺的安全性。

(13)本实用新型一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置中在吸附时蓄热，减小了吸附剂的温升，由于吸附容量与吸附温度成反比例关系，相应地使吸附剂的吸附容量得以增大。

(14)本实用新型一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置中吸附时蓄热，减小了吸附剂的温升，由于吸附容量与吸附温度成反比例关系，相应地使吸附剂的吸附容量得以增大。由于减压脱附过程是个吸热过程，脱附时，蓄热物质相变放热，稳定了脱附过程的温度，减小了由于脱附降温导致吸附质结晶从而使吸附剂中毒的风险，脱附温度维持在蓄能物质的较高相变温度下，也使得脱附更容易，吸附剂再生更加彻底。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。