一种高效回收油气的系统及方法与流程

本发明涉及油气回收技术领域，尤其涉及一种高效回收油气的系统及方法。

背景技术

原油及成品油的蒸发损耗发生在从油田、炼油厂、销售到用户的整个储运过程中，在这一过程中会有一部分较轻的液态组分气化并排入大气，造成油品损耗的同时污染大气环境，并具有较大的危害性。油气回收装置可消除安全隐患，降低环境污染，减少能源浪费，保证油品质量，国家标准gb20950—2007《储油库大气污染物排放标准》规定：储油库灌装（汽）油作业时，油气回收装置的油气排放浓度<25g/m，油气处理效率95％。

文献“油气回收技术分析与比较”（《化学工程》2005年第33卷第5期）进行了吸收法、吸附法、冷凝法和膜分离法等油气回收技术的综合比较，可以看出冷凝法具有油气处理量大、油气回收率高等优点。

文献“油气冷凝回收特性及换热器结构分析”（《石油炼制与化工》2010年第41卷第12期）介绍了常规冷凝法油气回收系统的流程，该流程采用三级复叠式机械制冷工艺，活塞或螺杆式压缩机等动设备的使用导致装置的投资和能耗较高、可靠性较差。

中国发明专利cn104606915b“一种高效低成本的voc回收系统及方法”采用液氮与油气混合的方式将导致氮气被污染而无法继续使用，虽然降低了装置的投资成本，但大大增加装置的运行成本，另外该专利采用两级分离工艺，容易发生换热器冰堵问题。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出一种高效回收油气的系统及方法。

具体的，一种高效回收油气的系统，包括一级预冷器、一级分离器、二级预冷器、二级分离器、低温冷凝器和低温分离器，所述的一级预冷器、二级预冷器和低温冷凝器均为管壳式换热器；一级预冷器的管程出口与一级分离器的入口相连，一级分离器的气相出口与二级预冷器的管程入口相连，二级预冷器的管程出口与二级分离器的入口相连，二级分离器的气相出口与低温冷凝器的管程入口端相连，低温冷凝器的管程出口端与低温分离器的入口相连，低温分离器的气相出口与一级预冷器的壳程入口连接。

进一步地，所述的二级预冷器和低温冷凝器的壳程入口均与外部液氮源连接；且低温冷凝器的壳程出口与二级预冷器的壳程入口连通。

进一步地，所述一级分离器、二级分离器和低温分离器的液相出口均与凝液储罐连通。

进一步地，所述的一级预冷器、二级预冷器和低温冷凝器的换热管为光管或翅片管。

进一步地，所述一级预冷器、二级预冷器和低温冷凝器分别采用一台或多台管壳式换热器并联。

进一步地，所述的二级预冷器的壳程入口处设置有液氮控制阀tv1，低温冷凝器的壳程入口处设置有液氮控制阀tv2。

一种高效回收油气的方法，包括以下步骤：

s1:界区外来的油气进入一级预冷器，冷却并部分冷凝后，进入一级分离器进行第一次分离，分离出水和部分重烃的液体并回收，分离后的油气进入二级预冷器；

s2：进入二级预冷器中的油气，冷却并部分冷凝至一定温度后，进入二级分离器进行第二次分离，分离出水和部分重烃的液体并回收，分离后的油气进入低温冷凝器；

s3:进入低温冷凝器中的油气,冷却并部分冷凝至更低温度后，进入低温分离器进行第三次分离，分离出大部分烃类的液体并回收，分离后的气体进入一级预冷器作为冷源。

进一步地，二级预冷器和低温冷凝器冷源由外部液氮源提供，外部的液氮源一部分经液氮控制阀tv2送入低温冷凝器，换热后的低温氮气与另一部分经液氮控制阀tv1的液氮混合，一起送入二级预冷器，与油气换热后以氮气的形式送出界区。

进一步地，一级分离器的分离温度为0~20℃，二级分离器的分离温度为-20~-50℃，低温分离器的分离温度为-80~-120℃。

进一步地，液氮控制阀tv1可由二级分离器的入口温度控制，也可由二级预冷器的壳程出口氮气温度控制；液氮控制阀tv2可由低温分离器的入口温度控制，也可由低温冷凝器的壳程出口氮气温度控制。

本发明的有益效果在于：（1）本发明通过集合油气回收和液氮气化，在油气回收的同时生产氮气，无需动设备，操作简单、运行成本低；（2）设置三级冷凝、分离，在保证油气回收率的同时，避免出现冰堵；（3）本发明采用单一管/壳程的换热器，结构简单、造价低；（4）本发明操作简单、可靠、投资省，具有良好的环保效益和经济效益。

附图说明

图1是本发明实施例一的结构示意图；

图2是本发明实施例二的结构示意图；

图中1-级预冷器、2-一级分离器、3-二级预冷器、4-二级分离器、5-低温冷凝器、6-低温分离器、7-凝液储罐。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

实施例一

如图1所示，一种高效回收油气的系统，它包括一级预冷器1、一级分离器2、二级预冷器3、二级分离器4、低温冷凝器5、低温分离器6和凝液储罐7，所述的一级预冷器1、二级预冷器3和低温冷凝器5为管壳式换热器；一级预冷器1的管程出口端与一级分离器2的入口相连，一级分离器2的气相出口与二级预冷器3的管程入口端连接，二级预冷器3的管程出口端与二级分离器4的入口相连，二级分离器4的气相出口与低温冷凝器5的管程入口端相连，低温冷凝器5的管程出口端与低温分离器6的入口相连，低温分离器6的气相出口与一级预冷器1的壳程入口端连接；

所述一级分离器2、二级分离器4和低温分离器6的液相出口合并，一起与凝液储罐7的入口相连；

在本实施例中，作为冷源的液氮分为两个支路，第一个支路经液氮控制阀tv1与二级预冷器的壳程入口端连接，第二个支路经液氮控制阀tv2与低温冷凝器5的壳程入口端连接，低温冷凝器5的壳程出口也与二级预冷器3的壳程入口端连接。

在本实施例中，一级预冷器1、二级预冷器3和低温冷凝器5的换热管为光管或翅片管。一级预冷器1、二级预冷器3和低温冷凝器5采用1台或多台换热器并联，并设置切换、加温和吹扫管线。

一种利用上述系统高效回收油气的方法，它包括以下步骤：

首先，从界区外来的油气进入一级预冷器1，被低温尾气冷却并部分冷凝，随后进入一级分离器2进行第一次分离，分离出水和部分重烃的液体送入凝液储罐7中，分离后的气体进入二级预冷器3；

接着，经过一次冷凝、分离的油气在二级预冷器3中被液氮冷却并部分冷凝至一定温度，随后进入二级分离器4进行第二次分离，分离出水和部分重烃的液体也送入凝液储罐7中，分离后的气体进入低温冷凝器5；

最后，经过二次冷凝、分离的油气在低温冷凝器5中被液氮冷却并部分冷凝至更低温度后，进入低温分离器6进行第三次分离，分离出大部分烃类的液体也送入凝液储罐7中，分离后的气体返回一级预冷器1，与原料油气换热后以尾气的形式送出界区；

其中，从界区外来的液氮分为两路，一路经液氮控制阀tv2送入低温冷凝器5，与油气换热后的低温氮气与另一路经液氮控制阀tv1的液氮混合，一起送入二级预冷器3，与油气换热后以氮气的形式送出界区。

在本实施例中，一级分离器2的分离温度为0~20℃，二级分离器4的分离温度为-20~-50℃，低温分离器6的分离温度为-80~-120℃。

在本实施例中，液氮控制阀tv1可由二级分离器4的入口温度控制，也可由二级预冷器3的壳程出口氮气温度控制，液氮控制阀tv2可由低温分离器6的入口温度控制，也可由低温冷凝器5的壳程出口氮气温度控制。通过设置温度界限值，实现液氮控制阀tv1和液氮控制阀tv2的打开或关闭，保证二级预冷器3和低温冷凝器5冷凝效果。

实施例二

如图2所示，本实施例与实施例一的区别在于：低温冷凝器5的壳程出口氮气与二级预冷器3的壳程出口氮气混合，一起以氮气的形式送出界区，适用于氮气需求量较大的场合，从而简化装置操作。