一种精馏型自复叠低温冷凝的油气分离系统技术方案

本发明专利技术公开了一种精馏型自复叠低温冷凝的油气分离系统，包括压缩机、冷凝器、精馏装置、换热器以及油气冷凝分离回路；油气冷凝分离回路包括第一换热器单元、第二换热器单元、设置于第一换热器单元和第二换热器单元之间的第一节流元件以及分离器单元；本发明专利技术利用精馏装置替代传统混合工质自复叠油气分离系统中的多级分离过程，同时从精馏装置底部和顶部分别引出不同成分的高压液体制冷剂，分别减压进入第一换热器单元中优化匹配不同成分油气的降温过程中水当量变化，具有结构简单、运行可靠和系统效率高等优点，特别适合油库、加油站、石化加工等场所的挥发性油气的处理。

Oil and gas separation system of rectifying type self superposition low temperature condensation

Oil and gas separation system of the invention discloses an auto cascade cryogenic condensation, including compressor, condenser, distillation device, heat exchanger and oil and gas condensate separation circuit; oil and gas condensate separation circuit includes a first heat exchanger unit, second heat exchanger unit, is arranged on the first element between the first throttle change the heat exchanger unit and a second heat exchanger unit and a separator unit; the invention by the rectifying device to replace the traditional mixed refrigerant from the complex multistage separation process stack gas oil separation system, high-pressure liquid refrigerant from the distillation device at the top and bottom are respectively divided into different leads, respectively, relief into the first heat exchanger unit optimization different components of oil and gas, cooling water equivalent change, reliable and high efficiency system has the advantages of simple structure, operation, especially suitable for the oil depot, gas station, stone Processing of volatile oil and gas in processing and other places.

【技术实现步骤摘要】
一种精馏型自复叠低温冷凝的油气分离系统
本专利技术涉及油气分离
，尤其涉及一种精馏型自复叠低温冷凝的油气分离系统。
技术介绍
油库、加油站、石化加工等场所中储存的一些油品中含有大量易挥发的轻烃组分，易在储运过程中挥发并混合在空气中，造成油品损耗、环境污染和安全隐患。所以有必要对这些场所中的含油空气进行处理。国标GB20950-2007《储油库大气污染物排放标准》和GB20952-2007《加油站大气污染物排放标准》等规范中，均明确规定排放的油气中非甲烷总烃含量应不大于25g/cm3。在油气分离领域中，冷凝法由于其可分离出较纯净的产品，适合于较高浓度烃蒸汽的分离回收，受到人们的关注。最初人们普遍采用复叠制冷循环来营造低温冷凝油气，即采用不同制冷剂运行在多个制冷循环中获得不同的温度位以冷凝不同沸点的烃组分。但是复叠制冷系统所需设备多，逐渐被混合制冷剂制冷循环而替代。通常，混合制冷剂油气分离系统采用了自复叠制冷循环的思想，制冷剂的循环中采用了多级分离，以便高低沸点的制冷剂分离更完全；同时，一般的中小型系统因成本考虑会使用普通的油润滑压缩机，多级分离可将制冷剂带出的润滑油冷凝下来，避免其进入低温段堵塞节流装置。但是分离级的增多导致系统的结构复杂化，变工况性能变差。特别是对于小型、微型规模的油气分离系统，结构简单非常重要。中国专利ZL02110664.9提出一种精馏型混合制冷剂深度制冷装置，采用一个精馏装置来替代多个气液分离器，以实现传统混合制冷剂制冷装置中分离高低沸点制冷剂和冷凝压缩机润滑油的目的，减小了系统的复杂度，也具有较高的效率。但是，该装置能达到的制冷温度并不是很低，装置结构比较复杂。公告号为CN102141317A的中国专利文献公开了一种精馏型自复叠气体液化系统，包括压缩机、冷凝器、精馏装置以及原料气液化回路；压缩机出料口与冷凝器进料口相连，冷凝器的出料口与精馏装置釜中进料口相连，精馏装置包括精馏塔以及与精馏塔精馏段顶部连通的塔顶换热器，塔顶换热器顶部的出料口与原料气液化回路相连，原料气穿过原料气液化回路得到最终液化产品。该专利技术利用精馏装置代替传统混合工质气体液化系统的多级分离过程，并利用从精馏装置底部和顶部引出的不同成分的高压液体分别减压进入原料气液化回路中，优化匹配原料气降温液化过程中的水当量变化，来逐段冷却原料气，具有结构简单、运行可靠和系统液化效率高等优点，特别适用于各种小型和微型气体液化系统。然而，该装置适用范围有限，只适用于需要将原料气全部液化的场合；而在处理含油空气的场合中，只需要将油尽可能冷凝液化下来，而空气是不需要被液化的，所以该装置不适用于油气分离领域。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种精馏型自复叠低温冷凝的油气分离系统，该系统结构简单，运行可靠，用一台普通的油润滑压缩机即能完成分离尾气中的烃组分，使排放物浓度满足国标要求，特别适合油库、加油站、石化工厂等场所的挥发性油气的处理。本专利技术的技术方案如下：一种精馏型自复叠低温冷凝的油气分离系统，包括压缩机、冷凝器、精馏装置、以及油气冷凝分离回路；所述的压缩机出口与冷凝器进口相连；所述的冷凝器出口与精馏装置进口相连；所述的精馏装置包括精馏柱以及与精馏柱顶部相连的柱顶换热器，柱顶换热器顶部出口与油气冷凝分离回路相连，所述的油气冷凝分离回路包括第一换热器单元、第二换热器单元、第一节流元件和分离器单元；所述的第一换热器单元包括第一换热器、第二换热器和第三换热器中的一者或几者的组合；所述的第一节流元件设置于第一换热器单元和第二换热器单元之间；所述的第二换热器单元包含蒸发器；所述的分离器单元包括第一分离器、第二分离器、第三分离器和第四分离器中的一者或几者的组合；所述的第一换热器、第二换热器、第三换热器内均设有一个正流制冷剂管道、一个返流制冷剂管道、一个油气管道和一个尾气管道；所述的蒸发器内设有一个制冷剂管道和一个油气管道；所述的精馏装置的柱顶换热器内设有冷却管道；所述的第一分离器、第二分离器、第三分离器和第四分离器均设有气相出口和液相出口；所述的柱顶换热器顶部出口与第一换热器的正流制冷剂管道进口相连；所述的第一换热器的正流制冷剂管道出口与第二换热器的正流制冷剂管道进口相连；所述的第二换热器的正流制冷剂管道出口与第三换热器的正流制冷剂管道进口相连；所述的第三换热器的正流制冷剂管道出口与第一节流元件的进口相连，第一节流元件的出口与蒸发器的制冷剂管道进口相连；所述蒸发器的制冷剂管道出口与第三换热器的返流制冷剂管道进口相连；所述的第三换热器的返流制冷剂管道出口与第二换热器的返流制冷剂管道进口相连；所述的第二换热器的返流制冷剂管道出口与第一换热器的返流制冷剂管道进口相连；所述的第一换热器的返流制冷剂管道出口与精馏装置的柱顶换热器冷却管道的进口相连；所述的柱顶换热器冷却管道的出口与压缩机的吸气口连通；所述的第一换热器的油气管道出口与第一分离器的进口相连；所述的第一分离器的气相出口与第二换热器的油气管道进口相连；所述的第二换热器的油气管道出口与第二分离器的进口相连；所述的第二分离器的气相出口与第三换热器的油气管道进口相连；所述的第三换热器的油气管道出口与第三分离器的进口相连；所述的第三分离器的气相出口与蒸发器的油气管道进口相连；所述的蒸发器的油气管道出口与第四分离器的进口相连；所述的第四分离器的气相出口与第三换热器的尾气管道进口相连；所述的第三换热器的尾气管道出口与第二换热器的尾气管道进口相连；所述的第二换热器的尾气管道出口与第一换热器的尾气管道进口相连；所述精馏装置的底部出口通过三条支路分别与第一换热器、第二换热器和第三换热器的返流制冷剂管道的进口相连；所述的三条支路上分别设有一个节流元件；所述柱顶换热器的底部出口通过三条支路管道分别与第一换热器、第二换热器和第三换热器的返流制冷剂管道的进口相连，所述的三条支路管道上分别设有一个节流元件。在上述油气冷凝处理回路中，油气首先从第一换热器的油气管道进口进入冷凝分离回路，第一换热器的油气管道出口与第一分离器的进口相连，经过第一分离器的气液分离过程，第一分离器的气相出口与第二换热器油气管道进口相连，第二换热器的油气管道出口与第二分离器的进口相连，经过第二分离器的气液分离过程，第二分离器的气相出口与第三换热器油气管道进口相连；第三换热器的油气管道出口与第三分离器的进口相连，经过第三分离器的气液分离过程，第三分离器的气相出口与蒸发器的油气管道进口相连；蒸发器的油气管道出口与第四分离器的进口相连，经过第四分离器的气液分离过程，气相部分即为符合排放浓度要求的低温尾气，该低温尾气经第四分离器的气相出口进入第三换热器的尾气管道进口，第三换热器尾气管道出口与第二换热器的尾气管道进口相连，第二换热器尾气管道出口与第一换热器尾气管道进口相连，最终符合要求的尾气经第一换热器尾气管道出口排放。经过逐步冷凝并分离出来的冷凝油液体经第一分离器的液相出口、第二分离器的液相出口、第三分离器的液相出口、第四分离器的液相出口排出，回收至储罐或者以其他方式加以储存和利用。上述技术方案中第一换热器单元并不局限于由三个换热器构成，可以根据实际情况调整第一换热器单元内换热器的个数。随着第一换热器单元内换热器数目的调整，分离器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种精馏型自复叠低温冷凝的油气分离系统，包括压缩机(1)、冷凝器(2)、精馏装置(3)以及油气冷凝分离回路；所述的压缩机(1)出口与冷凝器(2)进口相连；所述的冷凝器(2)出口与精馏装置(3)进口相连；所述的精馏装置(3)包括精馏柱以及与精馏柱顶部相连的柱顶换热器，柱顶换热器顶部出口与油气冷凝分离回路相连，其特征在于，所述的油气冷凝分离回路包括第一换热器单元、第二换热器单元、第一节流元件(12)和分离器单元；所述的第一换热器单元包括第一换热器(4)、第二换热器(5)和第三换热器(6)中的一者或几者的组合；所述的第一节流元件(12)设置于第一换热器单元和第二换热器单元之间；所述的第二换热器单元包含蒸发器(7)；所述的分离器单元包括第一分离器(8)、第二分离器(9)、第三分离器(10)和第四分离器(11)中的一者或几者的组合；所述的第一换热器(4)、第二换热器(5)、第三换热器(6)内均设有一个正流制冷剂管道、一个返流制冷剂管道、一个油气管道和一个尾气管道；所述的蒸发器(7)内设有一个低压制冷剂管道和一个油气管道；所述的精馏装置(3)的柱顶换热器内设有冷却管道；所述的第一分离器(8)、第二分离器(9)、第三分离器(10)和第四分离器(11)均设有气相出口和液相出口；所述的柱顶换热器顶部出口与第一换热器(4)的正流制冷剂管道进口相连；所述的第一换热器(4)的正流制冷剂管道出口与第二换热器(5)的正流制冷剂管道进口相连；所述的第二换热器(5)的正流制冷剂管道出口与第三换热器(6)的正流制冷剂管道进口相连；所述的第一节流元件(12)的进口与第三换热器(6)的正流制冷剂管道出口相连，出口与蒸发器(7)的返流制冷剂管道进口相连；所述的蒸发器(7)的返流制冷剂管道出口与第三换热器(6)的返流制冷剂管道进口相连；所述的第三换热器(6)的返流制冷剂管道出口与第二换热器(5)的返流制冷剂管道进口相连；所述的第二换热器(5)的返流制冷剂管道出口与第一换热器(4)的返流制冷剂管道进口相连；所述的第一换热器(4)的返流制冷剂管道出口与精馏装置(3)的柱顶换热器冷却管道的进口相连；所述的柱顶换热器冷却管道的出口与压缩机(1)的吸气口连通；所述的第一换热器(4)的油气管道出口与第一分离器(8)的进口相连；所述的第一分离器(8)的气相出口与第二换热器(5)的油气管道进口相连；所述的第二换热器(5)的油气管道出口与第二分离器(9)的进口相连；所述的第二分离器(9)的气相出口与第三换热器(6)的油气管道进口相连；所述的第三换热器(6)的油气管道出口与第三分离器(10)的进口相连；所述的第三分离器(10)的气相出口与蒸发器(7)的油气管道进口相连；所述的蒸发器(7)的油气管道出口与第四分离器(11)的进口相连；所述的第四分离器(11)的气相出口与第三换热器(6)的尾气管道进口相连；所述的第三换热器(6)的尾气管道出口与第二换热器(5)的尾气管道进口相连；所述的第二换热器(5)的尾气管道出口与第一换热器(4)的尾气管道进口相连；所述精馏装置(3)的底部出口通过三条支路分别与第一换热器(4)、第二换热器(5)和第三换热器(6)的返流制冷剂管道的进口相连；所述的三条支路上分别设有一个节流元件；所述柱顶换热器的底部出口通过三条支路管道分别与第一换热器(4)、第二换热器(5)和第三换热器(6)的返流制冷剂管道的进口相连，所述的三条支路管道上分别设有一个节流元件。...

【技术特征摘要】
1.一种精馏型自复叠低温冷凝的油气分离系统，包括压缩机(1)、冷凝器(2)、精馏装置(3)以及油气冷凝分离回路；所述的压缩机(1)出口与冷凝器(2)进口相连；所述的冷凝器(2)出口与精馏装置(3)进口相连；所述的精馏装置(3)包括精馏柱以及与精馏柱顶部相连的柱顶换热器，柱顶换热器顶部出口与油气冷凝分离回路相连，其特征在于，所述的油气冷凝分离回路包括第一换热器单元、第二换热器单元、第一节流元件(12)和分离器单元；所述的第一换热器单元包括第一换热器(4)、第二换热器(5)和第三换热器(6)中的一者或几者的组合；所述的第一节流元件(12)设置于第一换热器单元和第二换热器单元之间；所述的第二换热器单元包含蒸发器(7)；所述的分离器单元包括第一分离器(8)、第二分离器(9)、第三分离器(10)和第四分离器(11)中的一者或几者的组合；所述的第一换热器(4)、第二换热器(5)、第三换热器(6)内均设有一个正流制冷剂管道、一个返流制冷剂管道、一个油气管道和一个尾气管道；所述的蒸发器(7)内设有一个低压制冷剂管道和一个油气管道；所述的精馏装置(3)的柱顶换热器内设有冷却管道；所述的第一分离器(8)、第二分离器(9)、第三分离器(10)和第四分离器(11)均设有气相出口和液相出口；所述的柱顶换热器顶部出口与第一换热器(4)的正流制冷剂管道进口相连；所述的第一换热器(4)的正流制冷剂管道出口与第二换热器(5)的正流制冷剂管道进口相连；所述的第二换热器(5)的正流制冷剂管道出口与第三换热器(6)的正流制冷剂管道进口相连；所述的第一节流元件(12)的进口与第三换热器(6)的正流制冷剂管道出口相连，出口与蒸发器(7)的返流制冷剂管道进口相连；所述的蒸发器(7)的返流制冷剂管道出口与第三换热器(6)的返流制冷剂管道进口相连；所述的第三换热器(6)的返流制冷剂管道出口与第二换热器(5)的返流制冷剂管道进口相连；所述的第二换热器(5)的返流制冷剂管道出口与第一换热器(4)的返流制冷剂管道进口相连；所述的第一换热器(4)的返流制冷剂管道出口与精馏装置(3)的柱顶换热器冷却管道的进口相连；所述的柱顶换热器冷却管道的出口与压缩机(1)的吸气口连通；所述的第一换热器(4)的油气管道出口与第一分离器(8)的进口相连；所述的第一分离器(8)的气相出口与第二换热器(5)的油气管道进口相连；所述的第二换热器(5)的油气管道出口与第二分离器(9)的进口相连；所述的第二分离器(9)的气相出口与第三换热器(6)的油气管道进口相连；所述的第三换热器(6)的油气管道出口与第三分离器(10)的进口相连；所述的第三分离器(10)的气相出口与蒸发器(7)的油气管道进口相连；所述的蒸发器(7)的油气管道出口与第四分离器(11)的进口相连；所述的第四分离器(11)的气相出口与第三换热器(6)的尾气管道进口相连；所述的第三换热器(6)的尾气管道出口与第二换热器(5)的尾气管道进口相连；所述的第二换热器(5)的尾气管道出口与第一换热器(4)的尾气管道进口相连；所述精馏装置(3)的底部出口通过三条支路分别与第一换热器(4)、第二换热器(5)和第三换热器(6)的返流制冷剂管道的进口相连；所述的三条支路上分别设有一个节流元件；所述柱顶换热器的底部出口通过三条支路管道分别与第一换热器(4)、第二换热器(5)和第三换热器(6)的返流制冷剂管道的进口相连，所述的三条支路管道上分别设有一个节流元件。2.根据权利要求1所述的精馏型自复叠低温冷凝的油气分离系统，其特征在于，所述的精馏装置(3)的底部出口首先依次连接有干燥过滤器(19)和釜底换热器(20)，然后再与所述的三条支路相连；所述的釜底换热器(20)内设有釜底换热器高压制冷剂管道和釜底换热器低压制冷剂管道；所述的干燥过滤器...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋琦，王勤，陈福胜，韩晓红，陈光明，任彬，徐象国，
申请(专利权)人：浙江大学，上海利正卫星应用技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33