[发明专利]可连续运行的VOCs制冷回收系统

说明书

技术领域

本发明涉及气体回收领域，尤其涉及一种可连续运行的VOCs制冷回收系统。 

背景技术

在进行挥发性有机化合物蒸汽（VOCs）的回收时，通常会用到几种回收方法的组合工艺技术，如冷凝+吸附工艺，冷凝+膜分离工艺，压缩+冷凝工艺，以上回收技术都需要以冷凝法回收技术为基础。 

冷凝法用于油气回收或其他有机挥发性蒸汽（VOCs）回收时，由于工艺和投资额限制，常常不能在前端加装分子筛脱水设备，由于油库间歇发油的特点，传统的用于油气回收的冷凝法工艺都是间歇运行，常利用不发油的间歇时间除霜。 

一种典型的冷凝法工艺为：由利用低温尾气冷量的前置预冷换热器和之后的两到三级降温组成，一级冷凝温度一般控制在3℃～5℃，使之尽量接近0℃又高于0℃，最大限度地去除液态水而又不致在换热器上结冰，以减轻二三级换热器的结霜负担。二级通常需要-20℃～-40℃的低温，视工艺需要可能需要第三级-50℃～-70℃，使油气含量降到100g/Nm³内，以方便之后的进一步对油气处理的工艺（通常为吸附法工艺），最终使油气排放满足国家标准非甲烷总烃含量≤25g/m³的要求。为得到上述二（三）级油气冷凝需要的低温，其制冷系统常采用二元复叠式制冷的形式。 

对于化工厂的VOCs回收，在照搬油气回收的冷凝法工艺时遇到了困难。由于化工厂的生产是连续的，其尾气排放也是连续在进行，采用间歇除霜的方式是不可能的。 

故对于化工厂的VOCs回收，现在常常直接用吸附法工艺，而直接使用 吸附法工艺会使吸附设备庞大，吸附剂大量更换造成对环境的二次污染等难题，故一些厂家还是选择冷凝+吸附的回收工艺。在使用冷凝法时，常常使用简单的双系统或双换热器（蒸汽冷凝器）结构，双系统即是制冷、换热器（蒸汽冷凝器）都为两套独立的系统，互不影响，交替运行，由于投资太大，采用较少。在解决冷凝法的结冻问题时，另有较为典型的双换热器工艺： 

双换热器切换除霜： 

如图1所示，挥发性有机化合物蒸汽（VOCs）进入蒸汽冷凝器1，使蒸汽温度降至3℃～5℃，以最大限度的去除VOCs中的水蒸气，使凝结水从疏液阀SYF1排出，气体部分经K37电动阀门，把VOCs导入蒸汽冷凝器2A（制冷介质停止对蒸汽冷凝器2A制冷），电动阀K33、K36打开，VOCs再被导入蒸汽冷凝器2B，同时制冷介质对蒸汽冷凝器2B制冷，使VOCs蒸汽降至-10℃～-60℃，部分蒸汽被冷凝后经疏液阀SYF2B排出，气体部分经电动阀K32排出。 

运行一段时间，当蒸汽冷凝器2B结霜加重，进出口压力差增大后，电动阀K38、K35、K44、K31打开，电动阀K37、K36、K32、K33关闭，3℃～5℃的VOCs蒸汽（或20℃～30℃的VOCs蒸汽（采用停止对蒸汽冷凝器1的供冷，使VOCs温度逐渐回升至20℃～30℃来除霜的方法时））先经蒸汽冷凝器2B，以对蒸汽冷凝器2B进行除霜，同时回收蒸汽冷凝器2B的冷量，最终使蒸汽冷凝器2B温度升至3℃左右，使蒸汽冷凝器2B内霜（冰）融化，并经下部疏液阀排出，气体部分经电动阀K44、K35进入蒸汽冷凝器2A，同时制冷介质对蒸汽冷凝器2A制冷，使VOCs蒸汽降至-10℃～-60℃，部分蒸汽被冷凝后经疏液阀SYF2A排出，气体部分经电动阀K31排出。 

无论是直接采用蒸汽冷凝器1出来的3℃～5℃气体除霜的方案，还是采用停止对蒸汽冷凝器1的供冷，使VOCs蒸汽温度逐渐回升来除霜的方案，都不能保证蒸汽冷凝器2B的除霜时间正好与蒸汽冷凝器2A的结霜恶劣度吻合，往往在蒸汽冷凝器2B除霜还未结束时，蒸汽冷凝器2A结霜就已加重，以致不得不勉强切换至蒸汽冷凝器2B，如此恶性循环，虽然延长了持续运行 时间，但还是很难连续运行。故为了防止持续的结霜使蒸汽冷凝器冰堵，通常其蒸汽冷凝器（常为板式换热器）板片间距需设计到4mm～8mm，VOCs蒸汽在蒸汽冷凝器里都达不到紊流状态，传热效果大大降低，且蒸汽冷凝器（板式换热器）尺寸大大增加。 

为此，也有采取在以上流程的基础上，增加电加热器，再次对已经从蒸汽冷凝器1降温至3℃～5℃的VOCs蒸汽加热，使已经被蒸汽冷凝器1去除掉大量水分的VOCs蒸汽温度迅速升高至30℃～60℃，然后进入需除霜的蒸汽冷凝器，已达到对其除霜的目的，如图2所示。