[发明专利]气体冷凝工艺及设备

说明书

技术领域

本发明涉及环保技术，特别涉及气体冷凝工艺及设备。

背景技术

近年来，随着工业的发展，在石油化工、制药、仓储等领域，各种挥发性有机物在生产、储存、运输、销售和使用等过程中挥发出较高浓度的有机蒸汽，如汽油、航空煤油等，不但浪费资源，而且污染环境，并留下重大的火灾或爆炸隐患，特别是最近备受关注的PM2.5（指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物，完整拼写为Particulate Matter2.5）严重影响环境空气质量，2.5微米以下的细颗粒物主要来自化石燃料燃烧产生的挥发性有机物，特别是小分子的挥发性有机物如烷类，烯类，炔类等，这些挥发性的有机物中不仅仅含有元素碳、氢、氧，有些还会含有卤素等有毒元素，严重危害身体健康，必须加以回收。我国颁布的《储油库大气污染物排放标准》（GB20950-2007），要求对油气回收装置非甲烷总烃回收率≧95%，非甲烷总烃排放浓度≦25g/m3，两项指标需同时达标。

现有技术中，通常通过以下方式处理挥发性有机物或油气：

一，吸附：使用活性炭、高岭土等吸附挥发性有机物，然后再将挥发性有机物从活性炭或高岭土中脱附出来，但是由于有机物易燃，这种方法有一定的安全隐患。

二，吸收：使用水、酸或碱吸收挥发性有机物，吸收后有部分挥发性有机物转移到水、酸或碱中，还有部分吸收不了，而且吸收后的水、酸或碱又需要进行处理后才能排放，工序繁琐，成本较大。

三，焚烧：直接将挥发性有机物焚烧，焚烧后产生的气体或颗粒仍会对大气造成污染。

四，冷凝：冷凝是现有技术中效果最好的方法，安全可靠、回收率高，在油气回收中应用的最广泛。

USP4027495专利采用机械压缩制冷和液氮制冷组合连续冷凝的方式，第一级用水冷将挥发性有机物的温度从环境温度下降至4℃左右，使挥发性有机物中大部分水汽凝结为水而除去。挥发性有机物离开预冷器后进入浅冷级。机械压缩制冷可将挥发性有机物温度冷却至－30～－73℃（摄氏度），根据需要设定，可回收挥发性有机物中近一半的烃类物质。离开浅冷的挥发性有机物进入深冷级，采用液氮可冷却至－73℃～110℃，从而达到冷凝分离回收的目的。但是这种方式需要至少二级压缩机才能将挥发性有机物冷凝到－30℃～－73℃，系统可靠性低，成本也较高，而且由于动设备（压缩机）与易燃的有机物共存，有安全隐患。

CN101348729专利提出将油气从0.1Mpa（兆帕）压缩到0.5Mpa，再进行三级冷凝。第一级油气从30℃被冷至3℃，将油气中的水分冷凝下来，油气又进第二级冷箱，从3℃冷至-30℃，将C5以上的组分冷凝下来，第三级油气从-30℃冷至-57℃，将油气中C3组分冷凝下来，剩余含烃小于25克每立方米的组分和空气混合气体一同排入大气。这种方式能耗较大，也有压缩机与易燃的有机物共存的安全隐患。

目前冷凝工艺中常用的冷凝器种类有管壳式冷凝器和缠绕式冷凝器。若待冷凝的气体与冷源温差较大时，无论是管壳式冷凝器还是缠绕式冷凝器，其换热管壁都容易结霜，时间久后换热管会被堵住，失去冷凝功能。若对已结霜的冷凝器进行化霜，则需要用加热，这不仅需要额外的能源，还必须先将冷凝器停止工作才能进行化霜操作，导致能够处理的待冷凝气体的量受限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气体冷凝工艺及设备，简化了油气冷凝的处理工艺，且无需通过额外的工艺对结霜的冷凝器进行化霜，充分利用了系统内部的能量，达到了能量损失小，节省能源的效果。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种气体冷凝工艺，包含以下步骤：

将待冷凝气体依次通入串连的两个冷凝器进行冷凝，得到所述待冷凝气体的液态或固态；

其中，先将所述待冷凝气体通入所述两个冷凝器中的已结霜冷凝器中进行冷却，再将经过所述已结霜冷凝器的冷却后得到的所述待冷凝气体通入所述两个冷凝器中的未结霜冷凝器中进行冷凝。

本发明还提供了一种气体的冷凝设备，包含：两个冷凝器和双向管道；

所述两个冷凝器通过所述双向管道串连；

待冷凝气体先进入所述两个冷凝器中的已结霜冷凝器，经过所述已结霜冷凝器的冷却后，所述待冷凝气体再通过所述双向管道进入所述两个冷凝器中的未结霜冷凝器，经过所述未结霜冷凝器的冷凝后，得到所述待冷凝气体的液态或固态。