一种原油挥发气分级液化系统及其工作方法技术方案

一种原油挥发气分级液化系统，包括原油挥发气分级液化循环系统，纯冷剂制冷循环系统和混合冷剂制冷循环系统，原油挥发气分级液化循环系统中，原油挥发气依次经过第一换热器，第二换热器，第三换热器，第四换热器和第五换热器实现分级液化，原油挥发气从第四气液分离器经第五换热器复温，后经第二压缩机压缩升温，然后通过第一冷却器进入第三压缩机压缩升压，通过第五换热器经第五气液分离器分离出剩余气态原油挥发气进入膨胀机膨胀制冷。本发明专利技术利用原油挥发气中的保护气氮气作为制冷剂进行氮膨胀制冷，通过回收膨胀机所做的功补偿压缩机功耗，减少了外设低温设备的高能耗问题，通过调节氮气流量来灵活调节系统制冷量，具有良好的冷量调节能力。好的冷量调节能力。好的冷量调节能力。

【技术实现步骤摘要】
一种原油挥发气分级液化系统及其工作方法


[0001]本专利技术涉及对用原油储运过程中产生的原油挥发气体的分级液化回收，具体涉及一种原油挥发气分级液化系统及其工作方法。

技术介绍

[0002]原油是烷烃、环烃和烯烃等多种液态烃的混合物，其特点是具有强挥发性，同时，原油作为一种不可或缺的能源，在一次能源消费结构中占比大，欧美以及亚洲多数国家都需要从中东地区进口石油以满足本国的能源供给需求，而原油在存储和运输过程中会产生大量的原油挥发气，基于保护环境，节约能源的要求，应避免直接排放原油挥发气从而造成环境污染，同时这也不符合经济性要求，因此需要对原油挥发气进行液化回收。传统的原油挥发气液化回收的方法通常是采用冷凝法，通过外设制冷设备，将冷凝温度降到-170℃才能保证将原油挥发气全部液化回收，进而达到国家的排放标准，但是如此低的制冷温度意味着更低的能效比，而通过系统设计或者外设制冷设备制取-170℃低温的方式有很多，因此，设计和选取合理的制冷方式并通过合理的系统设计以减少整个液化过程所需能耗就显得十分必要。
[0003]出于安全考虑，原油储罐会灌入氮气作为保护气，随着原油挥发气回收过程的进行，氮气含量随着改变，这使得原油挥发气组分亦会发生较大变化，在回收原油挥发气的同时，也可将氮气回收重复利用，通过氮气自身膨胀制冷所做的功供给自身压缩耗功所用，最大限度的节约能耗，同时，氮膨胀系统的压缩机和膨胀机可以很方便的撬装在一起，避免过大的空间占用率。
[0004]因此，需要研发一种原油挥发气的分级液化系统，采用原油挥发气自身的氮气进行膨胀制冷制取低温，避免外设低温制冷设备的高能耗问题，通过调节氮气在系统中的流量使所设计的分级液化系统具备良好的冷量调节能力，以充分适应原油挥发气组分含量的变化，使系统稳定运行。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对原油在存储和运输过程中产生的原油挥发气，提供一种原油挥发气分级液化，且采用自复叠制冷循环和原料气中氮气膨胀制冷制取低温的一种原油挥发气的分级液化系统及其工作方法。
[0006]为实现本专利技术的目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种原油挥发气分级液化系统，包括原油挥发气分级液化循环系统，纯冷剂制冷循环系统以及混合冷剂制冷循环系统，所述原油挥发气分级液化循环系统包括原油储罐101，第一电磁阀(119)，第一压缩机102，第一换热器103，第一气液分离器104，干燥过滤器120，第二换热器105，第二气液分离器106，第三换热器107，第三气液分离器108，第四换热器109，第四气液分离器110，第五换热器111，第二压缩机112，第一冷却器113，第三压缩机114，第二冷却器115，第五气液分离器116，第一膨胀机118，第一节流阀121以及第六气液分
离器117；所述纯冷剂制冷循环系统包括第四压缩机201，第三冷却器202以及第二节流阀203；所述混合冷剂制冷循环系统包括第五压缩机301，第四冷却器302，第六压缩机303，第五冷却器304，第七气液分离器305，第三节流阀306以及第四节流阀307；
[0008]进一步，所述原油挥发气分级液化循环系统中，所述原油储罐101出口通过第一电磁阀119连接第一压缩机102入口，第一压缩机102出口通过管道接至第一换热器103下部入口a1，所述第一换热器103下部出口a2接至第一气液分离器104入口，第一气液分离器104出口连接干燥过滤器120入口，干燥过滤器120出口连接第二换热器105下部入口c1，所述第二换热器105下部出口c2接至第二气液分离器106入口，第二气液分离器106出口通过管道接至第三换热器107下部入口e1，第三换热器107下部出口e2连接第三气液分离器108入口，所述第三气液分离器108出口接至第四换热器109下部入口i1，第四换热器109下部出口i2连接第四气液分离器110入口，所述第四气液分离器110出口通过管道接至第五换热器111上部入口v1，第五换热器111上部出口v2连接第二压缩机112入口，所述第二压缩机112出口连接第一冷却器113入口，第一冷却器113出口连接第三压缩机114入口，第三压缩机114出口连接第二冷却器115入口，所述第二冷却器115出口接至第五换热器111中间入口u1，第五换热器111中间出口u2接至第五气液分离器116中间入口r1，第五气液分离器116下部出口r3通过第一节流阀121接至第六气液分离器117入口，所述第五气液分离器116上部出口r2通过管道连接膨胀机118入口，膨胀机118出口接至第五换热器111下部入口t1，所述第五换热器111下部出口t2分两路，一路依次通过第一阀门122和第二电磁阀123接至第三换热器107中间入口f1，所述第三换热器107中间出口f2连接第四换热器109中间入口j1，所述第四换热器109中间出口j2连接第四气液分离器110出口的管路上，另一路则依次通过第一调节阀124和第三电磁阀125连接第一换热器103上部入口b1，第一换热器103上部出口b2以大气相连通；
[0009]进一步，所述纯冷剂制冷循环系统中，第四压缩机201出口连接第三冷却器202入口，第三冷却器202出口通过第二节流阀203接至第二换热器105上部入口d1，所述第二换热器105上部出口d2通过管道接至第四压缩机201入口；
[0010]所述混合冷剂制冷循环系统中，第五压缩机301出口连接第四冷却器302入口，第四冷却器302出口通过管道连接第六压缩机303入口，所述第六压缩机303出口连接第五冷却器304入口，第五冷却器304出口接至第七气液分离器305中间入口p1，所述第七气液分离器305下部出口p3通过管道接至第四换热器109上部入口n1，第四换热器109上部出口n2通过第三节流阀306接至第四换热器109中间入口m1，所述第四换热器109中间出口m2接至第三换热器107上部入口h1，第三换热器107上部出口h2连接第四冷却器302和第六压缩机303之间的管路上，所述第七气液分离器305上部出口p2连接第四换热器109上部入口o1，第四换热器109上部出口o2通过第四节流阀307接至第四换热器109中间入口k1，所述第四换热器109中间出口k2接至第三换热器107中间入口g1，第三换热器107中间出口g2通过管道连接第五压缩机301入口；
[0011]进一步，所述纯冷剂制冷循环系统通过第二换热器105、混合冷剂制冷循环系统通过第三换热器107和第四换热器109与原油挥发气分级液化循环系统相级联。
[0012]进一步，所述的原油挥发气分级液化系统，还包括氮气储罐401，泄压阀406，第二调节阀405，第三调节阀402，第四电磁阀404和第五电磁阀403，氮气储罐401出口s1依次通
过第调节三阀405和第四电磁阀404接至第四气液分离器110和第五换热器111之间的管路上，所述氮气储罐401的入口s3依次通过第五电磁阀403和第三调节阀402接至第五气液分离器116和膨胀机118之间的管路上，氮气储罐401出口s本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种原油挥发气分级液化系统，其特征在于，包括原油挥发气分级液化循环系统，纯冷剂制冷循环系统以及混合冷剂制冷循环系统，所述原油挥发气分级液化循环系统包括原油储罐(101)，第一电磁阀(119)，第一压缩机(102)，第一换热器(103)，第一气液分离器(104)，干燥过滤器(120)，第二换热器(105)，第二气液分离器(106)，第三换热器(107)，第三气液分离器(108)，第四换热器(109)，第四气液分离器(110)，第五换热器(111)，第二压缩机(112)，第一冷却器(113)，第三压缩机(114)，第二冷却器(115)，第五气液分离器(116)，第一膨胀机(118)，第一节流阀(121)以及第六气液分离器(117)；所述纯冷剂制冷循环系统包括第四压缩机(201)，第三冷却器(202)以及第二节流阀(203)；所述混合冷剂制冷循环系统包括第五压缩机(301)，第四冷却器(302)，第六压缩机(303)，第五冷却器(304)，第七气液分离器(305)，第三节流阀(306)以及第四节流阀(307)；所述原油挥发气分级液化循环系统中，所述原油储罐(101)出口通过第一电磁阀(119)连接第一压缩机(102)入口，第一压缩机(102)出口通过管道接至第一换热器(103)下部入口a1，所述第一换热器(103)下部出口a2接至第一气液分离器(104)入口，第一气液分离器(104)出口连接干燥过滤器(120)入口，干燥过滤器(120)出口连接第二换热器(105)下部入口c1，所述第二换热器(105)下部出口c2接至第二气液分离器(106)入口，第二气液分离器(106)出口通过管道接至第三换热器(107)下部入口e1，第三换热器(107)下部出口e2连接第三气液分离器(108)入口，所述第三气液分离器(108)出口接至第四换热器(109)下部入口i1，第四换热器(109)下部出口i2连接第四气液分离器(110)入口，所述第四气液分离器(110)出口通过管道接至第五换热器(111)上部入口v1，第五换热器(111)上部出口v2连接第二压缩机(112)入口，所述第二压缩机(112)出口连接第一冷却器(113)入口，第一冷却器(113)出口连接第三压缩机(114)入口，第三压缩机(114)出口连接第二冷却器(115)入口，所述第二冷却器(115)出口接至第五换热器(111)中间入口u1，第五换热器(111)中间出口u2接至第五气液分离器(116)中间入口r1，第五气液分离器(116)下部出口r3通过第一节流阀(121)接至第六气液分离器(117)入口，所述第五气液分离器(116)上部出口r2通过管道连接膨胀机(118)入口，膨胀机(118)出口接至第五换热器(111)下部入口t1，所述第五换热器(111)下部出口t2分两路，一路依次通过第一阀门(122)和第二电磁阀(123)接至第三换热器(107)中间入口f1，所述第三换热器(107)中间出口f2连接第四换热器(109)中间入口j1，所述第四换热器(109)中间出口j2连接第四气液分离器(110)出口的管路上；另一路则依次通过第一调节阀(124)和第三电磁阀(125)连接第一换热器(103)上部入口b1，第一换热器(103)上部出口b2以大气相连通；所述纯冷剂制冷循环系统中，第四压缩机(201)出口连接第三冷却器(202)入口，第三冷却器(202)出口通过第二节流阀(203)接至第二换热器(105)上部入口d1，所述第二换热器(105)上部出口d2通过管道接至第四压缩机(201)入口；所述混合冷剂制冷循环系统中，第五压缩机(301)出口连接第四冷却器(302)入口，第四冷却器(302)出口通过管道连接第六压缩机(303)入口，所述第六压缩机(303)出口连接第五冷却器(304)入口，第五冷却器(304)出口接至第七气液分离器(305)中间入口p1，所述第七气液分离器(305)下部出口p3通过管道接至第四换热器(109)上部入口n1，第四换热器(109)上部出口n2通过第三节流阀(306)接至第四换热器(109)中间入口m1，所述第四换热器(109)中间出口m2接至第三换热器(107)上部入口h1，第三换热器(107)上部出口h2连接
第四冷却器(302)和第六压缩机(303)之间的管路上，所述第七气液分离器(305)上部出口p2连接第四换热器(109)上部入口o1，第四换热器(109)上部出口o2通过第四节流阀(307)接至第四换热器(109)中间入口k1，所述第四换热器(109)中间出口k2接至第三换热器(107)中间入口g1，第三换热器(107)中间出口g2通过管道连接第五压缩机(301)入口；所述纯冷剂制冷循环系统通过第二换热器(105)、混合冷剂制冷循环系统通过第三换热器(107)和第四换热器(109)与原油挥发气分级液化循环系统相级联。2.根据权利要求1所述的原油挥发气分级液化系统，其特征在于，还包括氮气储罐(401)，泄压阀(406)，第二调节阀(405)，第三调节阀(402)，第四电磁阀(404)和第五电磁阀(403)，其中所述氮气储罐(401)出口s1依次通过第调节三阀(405)和第四电磁阀(404)接至第四气液分离器(110)和第五换热器(111)之间的管路上，所述氮气储罐(401)的入口s3依次通过第五电磁阀(403)和第三调节阀(402)接至第五气液分离器(116)和膨胀机(118)之间的管路上，氮气储罐(401)出口s2与泄压阀(406)相连接。3.根据权利要求1所述的原油挥发气分级液化系统，其特征在于，所述第二压缩机(112)和第三压缩机(114)均为N2-CH4变频螺杆压缩机。4.根据权利要求1所述的原油挥发气分级液化系统，其特征在于，所述膨胀机(118)为N2膨胀机。5.根据权利要求1所述的原油挥发气分级液化系统，其特征在于，所述第三节流阀(306)和第四节流阀为(307)均为外平衡热力膨胀阀。...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈九兵，严思远，卢道华，孔祥雷，郭霆，汤雁冰，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：