高压深冷组合式VOCs气体回收装置及回收方法与流程

高压深冷组合式vocs气体回收装置及回收方法
技术领域
1.本发明涉及vocs气体回收技术领域，特别是一种高压深冷组合式vocs气体回收装置，还涉及上述高压深冷组合式vocs气体回收装置的回收方法。


背景技术：

2.随着国家对环保加大整治力度，各种规范标准的提高，尤其是在gb 31570/1/2
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2015正式发布执行后，国内对vocs气体的治理标准从克级迈入毫克级标准，行业内众多大气治理企业对原有工艺设计流程进行深度优化，也进行了诸多项目实践。
3.几年以来的实际反馈证明，目前的工艺处理流程对vocs行业的处理效果是不够的，稳定达到国家标准的案例寥寥无几，工艺设备存在诸多问题，例如小马拉大车现象、故障频发、能耗较高、安全隐患大等问题，随着各地方标准的出台，各中央企业内部环保规定的制定，对尾气排放的浓度要求也日趋严格。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种安全性高、环保节能、对vocs气体处理能够实现稳定达标的高压深冷组合式vocs气体回收装置。
5.本发明所要解决的另一个技术问题是提供了上述高压深冷组合式vocs气体回收装置的回收方法。
6.本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种高压深冷组合式vocs气体回收装置，该装置包括用于盛装vocs气体的缓冲罐、用于对vocs气体进行升压处理的压缩机组和用于对加压升温后的vocs气体进行降温的换热机构，缓冲罐的进口端与外部vocs气体收集管道连通，压缩机组的进口端通过气体过滤器与缓冲罐的出口端连通，压缩机组的出口端连通有气液分离器，气液分离器的气相出口端连通有除液器；所述换热机构包括预换热器和依次串联设置的四级换热器，预换热器的热进口端与除液器的出口端连通，预换热器的热出口端与四级换热器的热进口端连通，四级换热器的热出口端与预换热器的冷进口端连通，预换热器的冷出口端设置为vocs气体输出端，四级换热器的冷进口端和冷出口端分别连通有采用不同设计温度条件下的低温冷剂。
7.本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的高压深冷组合式vocs气体回收装置，在vocs气体输出端还连通有吸附单元，在吸附单元的出口端连通有排气筒，吸附单元的浓缩尾气输出端通过回流管道与压缩机组的进口端连通，在回流管道上还安装有回流真空泵。
8.本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的高压深冷组合式vocs气体回收装置，所述吸附单元至少设置有2个、且吸附单元均并联设置。
9.本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的高压深冷组合式vocs气体回收装置，所述四级换热器包括第一换热器、第二换热器、
第三换热器和第四换热器，第一换热器的热进口端与预换热器的热出口端连通，第二换热器的热出口端与第三换热器的热进口端连通，第三换热器的热出口端与第四换热器的热进口端连通，第四换热器的热出口端与预换热器的冷进口端连通。
10.本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的高压深冷组合式vocs气体回收装置，所述四级换热器还包括备用换热器一和备用换热器二，备用换热器一的热进口端与预换热器的热出口端连通，备用换热器一的热出口端与备用换热二的热进口端连通，备用换热器一的热出口端与第三换热器的热进口端连通，备用换热器一和备用换热器二的冷进口端和冷出口端分别连通有采用不同设计温度条件下的低温冷剂。
11.本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的高压深冷组合式vocs气体回收装置，所述除液器为分子筛除液器，压缩机组为螺杆压缩机组。
12.本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的高压深冷组合式vocs气体回收装置，该装置还包括回收液罐，回收液罐与压缩机组、预换热器和四级换热器的冷凝液出口端连通。
13.本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的高压深冷组合式vocs气体回收装置，其步骤如下：（1）vocs混合气体通过管道收集后，进入缓冲罐暂存；（2）缓冲罐将混合气体输入到气体过滤器中，经气体过滤器滤除微小颗粒杂质后送入压缩机组进行升压，升压至2bar
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15bar后的混合气体进入气液分离器，混合气体经气液分离器去除凝结水份后，送入除液器进一步去除混合气体中的水相部分；（3）经除液器处理后的混合气体气相部分送入预换热器和四级换热器，进行初级预冷和四级深冷处理，液化产生的凝液进入回收液罐进行储存；（4）若剩余气体达到排放标准，则送入排气筒进行达标排放；若剩余气体没有达到排放标准，则送入吸附单元，通过吸附处理后由排气筒达标排放。
14.本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的高压深冷组合式vocs气体回收方法，步骤（2）中，混合气体经压缩机组升压处理后的气压为8bar
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14bar。
15.本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的高压深冷组合式vocs气体回收方法，预换热器使用四级换热器深冷后的低温尾气作为冷源，对来气进行降温预处理的温度为0℃至15℃，第一换热器换热后的气体温度为
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20℃至
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40℃，第二换热器换热后的气体温度为
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60℃至
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75℃，第三换热器换热后的气体温度为
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85℃至
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100℃，第四换热器换热后的气体温度为
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110℃至
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140℃。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果：1、压缩机组采用螺杆压缩工艺，先进环保，能够将装置系统运行压力直接提高到15bar；2、换热机构采用单级自复叠制冷方式，系统温度可低至
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130℃，满足更为苛刻来气条件的达标排放要求；
3、整套装置安全防爆，采用提升油气浓度至爆炸极限上限的方式，避开危险浓度区域；4、装置内最高温度可控至在80℃以内，整套装置处于低温运行工况，无高温、无明火，符合安全操作要求；5、尾气排放指标好，高压低温处理后，尾气排放浓度低于国家排放标准120mg/m3，最低可控在60mg/m3以内，满足国内最严格的地标要求；6、装置采用少量吸附单元作为备选项，避免大量固废物产生；7、无须大量油品循环喷淋，从而产生vocs的二次人为挥发损失；8、工艺过程采用纯物理方式，气液相变转换安全可靠，不存在高温放热反应。
附图说明
17.图1为本发明的一种结构示意图。
具体实施方式
18.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.参照图1，一种高压深冷组合式vocs气体回收装置，采用高压深冷组合工艺，适用于石油化工行业及其他含有vocs组分工业产品加工制造过程、储运过程中产生的挥发性vocs气体组分，设备与管线组件vocs泄漏气体、敞开液面vocs无组织收集排放气体的回收或达标排放处理；工艺收集气体要求进行良好的密闭输送，按照gb37822
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2019标准执行。气体进入压缩单元前，应符合工艺设计要求，采用必要的预处理措施，例如：降温工艺、除尘工艺、缓冲除湿工艺等，确保压缩单元收纳的混合气体符合工艺设计要求，具体流程为：收集后的vocs气体
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预处理工艺
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压缩单元（包含内部降温换热）
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气液分离器
→
预换热器5
→
第一换热器6
→
第二换热器7
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第三换热器8
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第四换热器9
→
尾气达标排放；1、密闭收集及预处理按照《挥发性有机物无组织排放控制标准》
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gb37822
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2019标准进行有效的密闭收集；对含尘较高的来气，需进行除尘处理，推荐采用过滤式除尘。如果来气高温、高压及高湿，推荐采用静电除尘；如果来气温度较高，需进行降温处理；常规采用喷淋降温方式，降温后的尾气进行除雾后进入后续压缩单元；2、结构概述该装置包括用于盛装vocs气体的缓冲罐1、用于对vocs气体进行升压的压缩机组2和用于对加压升温后的vocs气体进行降温的换热机构，缓冲罐1的进口端与外部vocs气体收集管道连通，压缩机组2的进口端通过气体过滤器3与缓冲罐1的出口端连通，压缩机组2的出口端连通有气液分离器，气液分离器的液相出口端连通有储罐，气液分离器的气相出
口端与分子筛除液器4连接，以去除系统中难以去掉的水相；换热机构包括预换热器5和四级换热器，分子筛除液器4出口与预换热器5高温气相进口端连接，预换热器5的冷侧为四级换热器降温后气体，通过预换热器5对加压后vocs气体进行预降温，并与第一换热器6的热流体进口端连通，在第一换热器6的热流体出口端连通后续第二换热器7、第三换热器8和第四换热器9，四级换热器冷侧采用不同设计温度条件下的低温冷剂；压缩机组2采用螺杆压缩机，内部流体采用喷液降温方式，压缩机组2提供整个系统的高压运行环境，高压缩比产生的热量采用系统内部循环液带出系统，循环液采用系统自带喷淋风冷复合冷却方案，混合尾气通过压缩单元后，压力提升至2bar
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15bar之间，系统压力通过出口调节阀门进行控制；3、冷凝处理该装置提供vocs气体降温，所需的充足冷量，采用初级预冷、四级深冷方式，冷凝温度范围自
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60℃至
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150℃；初级预冷设定温度在0℃附近，利用四级深冷后低温尾气作为冷源，对来气进行降温预处理；第一换热器6、第二换热器7设定温度分别在
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40℃、
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75℃范围内，并考虑双流道配置，在第一换热器6、第二换热器7处并联设置备用换热器一10、备用换热器二11，作为备用，用于在第一换热器6、第二换热器7结霜时进行切换使用，流道切换以运行累积时间或换热器流道压力损失值为依据；第三换热器8、第四换热器9设定温度分别在
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100℃、
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130℃范围内，采用自复叠冷凝方式，各级冷量范围能够进行在线调整；各级换热器设置压力、温度现场仪表以及必要的取样口，重要运行状态参数时时监测，并储存于plc；产生的冷凝回收液暂存于回收液罐15，可通过外输油泵将油品输送到用户指定区域，少量油品回流到进口管段，形成（近）饱和油气浓度；4、吸附单元12（可选项）作为整套工艺系统的有效补充，可配置吸附单元12，作为可选项，压缩冷凝系统整体维持在较高压力、较低温度条件下，通过在末段加设吸附单元12，扩大了整体系统的容错范围，从理论计算角度出发，纯粹的高压冷凝已经满足项目设计要求，本部分内容作为可选流程参考；吸附单元12设置两台碳吸附罐，一用一备，交替运行，经吸附单元12吸附处理后的气体通过排气筒13向外排出，解吸再生气体采用真空泵15真空解吸方式，解吸后的浓缩尾气经回流管道14回流到压缩机组2入口管道。
20.本发明采用高压低温冷凝方式处理vocs气体，可直接达到目前国内最为严格的排放标准，特点如下：1、压缩机组采用螺杆压缩工艺，先进环保，能够将装置压力直接提高到15bar；2、换热机构采用单级自复叠制冷方式，系统温度可低至
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130℃，满足更为苛刻来气条件的达标排放要求；3、整套装置安全防爆，采用提升油气浓度至爆炸极限上限的方式，避开危险浓度
区域；4、装置内最高温度可控至在80℃以内，整套装置处于低温运行工况，无高温、无明火，符合安全操作要求；5、尾气排放指标好，高压低温处理后，尾气排放浓度低于国家排放标准120mg/m3，最低可控在60mg/m3以内，满足国内最严格的地标要求；6、装置采用少量吸附单元作为备选项，避免大量固废物产生；7、无须大量油品循环喷淋，从而产生vocs的二次人为挥发损失；8、工艺过程采用纯物理方式，气液相变转换安全可靠，不存在高温放热反应。