[发明专利]一种混合工质油气VOCs低温冷凝回收系统

说明书

本发明提供的混合工质油气VOCs低温冷凝回收系统，包括混合工质制冷机单元及油气精馏单元，所述混合工质制冷机单元包括混合工质压缩机、后冷却器、回热器、节流元件及蒸发器，上述混合工质油气VOCs低温冷凝回收系统，采用混合工质节流制冷技术，结构简单可靠并能实现‑180℃及以下较低冷却温度和较高效率，不额外设置其他净化装置即可达到非甲烷总烃50mg/m3以下的排放标准，无需对油气VOCs进行增压，而且对油气VOCs进行分布式冷却，传热温差小，冷能利用效率高。

技术领域

本发明涉及混合工质制冷预冷技术领域，特别涉及一种混合工质油气VOCs低温冷凝回收系统。

背景技术

油品中大量轻烃组分挥发至空气中会形成油气VOCs，造成严重的环境污染和资源浪费。因此对油气VOCs进行回收具有巨大的环保和经济价值。我国《石油化学工业污染物排放标准(GB-31571)》规定非甲烷总烃(NMHC)排放浓度应低于120mg/m³，去除效率应高于95％；中国石化规定NMHC排放浓度应低于50mg/m³。

当前的油气VOCs治理方法分为焚烧法和非焚烧法，其中非焚烧法可将油气VOCs中的烃类回收。油气VOCs回收主要有冷凝法、吸收法、吸附法、膜分离法以及这几种方法的组合。其中吸收法、吸附法和膜分离法结构相对简单，但存在回收率偏低、吸附易发热、吸收剂/吸附剂/分离膜寿命有限等问题。而冷凝法能直接且连续地回收烃类，但配套制冷设备初投资较高且能耗较大，制冷温度较高时难以实现较低的排放标准，需要与吸附等工艺进行组合，造成系统结构复杂，各部分较难匹配。

现有油气VOCs冷凝回收系统多采用二到三级复叠制冷，最低温大多在-100℃以上，一般对应25000mg/m³的排放标准。而120mg/m³以下的排放标准需要实现-170℃以下低温。然而三级复叠制冷难以实现-120℃以下低温，同时其结构复杂、级间不易匹配、可靠性不高。而直接用液氮冷却油气VOCs会严重浪费高品位低温冷能，与节能减排的要求相悖。

而混合工质制冷技术可高效满足-40℃至-180℃的深度制冷需求，并且仅采用单级压缩机，结构简单可靠，成本较低。

发明内容

有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种能实现高效低温制冷的混合工质油气VOCs低温冷凝回收系统。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明提供的一种混合工质油气VOCs低温冷凝回收系统，包括：混合工质制冷机单元及油气精馏单元，所述混合工质制冷机单元包括混合工质压缩机、后冷却器、回热器、节流元件及蒸发器，其中：

混合工质经所述压缩机增压进入所述后冷却器再经所述后冷却器冷却后与油气VOCs进入所述回热器中，并经所述回热器中的低温低压混合工质冷却至低温，被所述回热器冷却后的混合工质经所述节流元件后进入所述蒸发器，经所述蒸发器的混合工质再返回至所述回热器提供冷量，温度逐步恢复至接近常温的混合工质再返回至所述压缩机；被所述回热器中的低温低压混合工质冷却的油气VOCs进入所述油气精馏单元，并经所述油气精馏单元分离出洁净空气及烃类，所述混合工质包括氖气、氮气、氩气、烷烃、烯烃、氢氟烃或氟氯烃中的至少一种。

所述油气精馏单元包括低温精馏塔及塔顶冷凝器，被冷却至低温的油气VOCs进入所述低温精馏塔，将烃类通过精馏过程分离，洁净空气由所述塔顶冷凝器排出，被冷凝的烃类所述低温精馏塔塔底排除。所述蒸发器与所述塔顶冷凝器集成为换热器，低温混合工质与油气VOCs物料分别位于换热器两侧。所述塔顶冷凝器由所述的混合工质制冷机单元的蒸发器提供冷量，所述低温精馏塔可用板式塔或填料塔。

在一些较佳的实施例中，所述回热器可分为若干段，每段之间设置中间级烃分离器。

在一些较佳的实施例中，所述回热器还设置有洁净空气流道，用于回收所述洁净空气中所含冷量。