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。
技术实现要素：
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。
在一些较佳的实施例中，所述混合工质制冷机单元还包括预冷模块，所述预冷模块设置于所述后冷却器及所述回热器之间，所述混合工质经所述压缩机增压进入所述后冷却器后再经所述预冷模块预冷后进入所述回热器，所述油气vocs经所述预冷模块预冷后进入所述回热器。
在一些较佳的实施例中，所述混合工质制冷机单元还包括高温级油气精馏模块，所述高温级油气精馏模块包括高温级精馏塔及高温级塔顶冷凝器，所述油气vocs经所述预冷模块冷却后进入所述高温级精馏塔，经所述高温级精馏塔精馏分离部分烃类后再经所述高温级塔顶冷凝器进入所述回热器被冷却至低温，最后烃类在所述油气精馏单元中被进一步分离。
在一些较佳的实施例中，所述油气精馏单元包括闪蒸分离器或分凝分离器，被冷却至低温的油气vocs进入所述闪蒸分离器或分凝分离器，将烃类和洁净空气分离，所述烃类通过所述闪蒸分离器或分凝分离器的底部排出，所述洁净空气由所述闪蒸分离器或分凝分离器的顶部排出。
本发明采用上述技术方案的优点是：
本发明提供的混合工质油气vocs低温冷凝回收系统，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，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。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例1提供的混合工质油气vocs低温冷凝回收系统的结构示意图。
图2为本发明实施例2提供的混合工质油气vocs低温冷凝回收系统的结构示意图。
图3为本发明实施例3提供的混合工质油气vocs低温冷凝回收系统的结构示意图。
图4为本发明实施例4提供的混合工质油气vocs低温冷凝回收系统的结构示意图。
图5为本发明实施例5提供的混合工质油气vocs低温冷凝回收系统的结构示意图。
图6为本发明实施例6提供的混合工质油气vocs低温冷凝回收系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1，为本发明实施例1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1及油气精馏单元2，所述混合工质制冷机单元1包括混合工质压缩机101、后冷却器102、回热器103、节流元件104及蒸发器105，构成混合工质制冷循环。具体地：
混合工质经所述混合工质压缩机101增压进入所述后冷却器102再经所述后冷却器102冷却后与油气vocs进入所述回热器103中，并经所述回热器103中的低温低压混合工质冷却至低温，被所述回热器103冷却后的混合工质经所述节流元件104后进入所述蒸发器105以提供冷量，经所述蒸发器105的混合工质再返回至所述回热器103提供冷量，温度逐步恢复至接近常温的混合工质再返回至混合工质压缩机101，完成一次混合工质制冷循环；被所述回热器103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2，并经所述油气精馏单元2分离出洁净空气及烃类。
可以理解，上述混合工质制冷循环采用一次节流循环或带相分离器的一级分离循环。
具体地，所述混合工质包括但不限于氖气、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2包括低温精馏塔201及塔顶冷凝器202，被冷却至低温的油气vocs进入所述低温精馏塔201，所述低温精馏塔201将烃类通过精馏过程分离，洁净空气由所述塔顶冷凝器202排出，被冷凝的烃类所述低温精馏塔201塔底排除。所述低温精馏塔201可用板式塔或填料塔。
可以理解，所述塔顶冷凝器202由所述的混合工质制冷机单元1的蒸发器105提供冷量。
进一步地，所述蒸发器105与所述塔顶冷凝器202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。
本发明上述实施例1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1和油气精馏单元2，通过混合工质节流制冷将油气vocs冷却至低温，并使用油气精馏单元2分离烃类，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及以下的排放标准，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。
实施例2
请参阅图2，为本发明实施例2提供的混合工质油气vocs低温冷凝回收系统的结构示意图。
与上述实施例1不同之处在于，本发明实施例2提供所述油气精馏单元2包括闪蒸分离器204或分凝分离器204，被冷却至低温的油气vocs进入所述闪蒸分离器204或分凝分离器204，将烃类和洁净空气分离，所述烃类通过所述闪蒸分离器204或分凝分离器204的底部排出，所述洁净空气由所述闪蒸分离器204或分凝分离器204的顶部排出。其他的工作方式可参照实施例1，这里不再赘述。
本发明上述实施例2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1和油气精馏单元2，通过混合工质节流制冷将油气vocs冷却至低温，并使用油气精馏单元2分离烃类，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及以下的排放标准，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。
实施例3
请参阅图3，为本发明实施例3提供的混合工质油气vocs低温冷凝回收系统的结构示意图。
与上述实施例1不同之处在于，本发明实施例3提供的回热器103可分为若干段，每段之间设置中间级烃分离器107，可用于多次分离烃类，从而减小低温端精馏塔201的负担。其他的工作方式可参照实施例1，这里不再赘述。
本发明上述实施例3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1和油气精馏单元2，通过混合工质节流制冷将油气vocs冷却至低温，并使用油气精馏单元2分离烃类，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及以下的排放标准，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。
实施例4
请参阅图4，为本发明实施例4提供的混合工质油气vocs低温冷凝回收系统的结构示意图。
与上述实施例1不同之处在于，本发明实施例4提供的所述混合工质制冷机单元1还包括预冷模块106，所述预冷模块106设置于所述后冷却器102及所述回热器103之间，所述混合工质经所述压缩机101增压进入所述后冷却器102后再经所述预冷模块106预冷后进入所述回热器103，所述油气vocs经所述预冷模块106预冷后进入所述回热器103。其他的工作方式可参照实施例1，这里不再赘述。
可以理解，预冷模块106可采用单级蒸汽压缩制冷循环、混合工质制冷循环或吸收式制冷循环等方式。
本发明上述实施例4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1和油气精馏单元2，通过混合工质节流制冷将油气vocs冷却至低温，并使用油气精馏单元2分离烃类，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及以下的排放标准，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。
实施例5
请参阅图5，为本发明实施例5提供的混合工质油气vocs低温冷凝回收系统的结构示意图。
与上述实施例4不同之处在于，本发明实施例5提供的所述混合工质制冷机单元1还包括高温级油气精馏模块3，所述高温级油气精馏模块3包括高温级精馏塔301及高温级塔顶冷凝器302，所述油气vocs经所述预冷模块106冷却后进入所述高温级精馏塔301，经所述高温级精馏塔301精馏分离部分烃类后再经所述高温级塔顶冷凝器302进入所述回热器103被冷却至低温，最后烃类在所述油气精馏单元2中被进一步分离。其他的工作方式可参照实施例1，这里不再赘述。
可以理解，高温级塔顶冷凝器302由预冷模块106提供冷量。
本发明上述实施例5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1和油气精馏单元2，通过混合工质节流制冷将油气vocs冷却至低温，并使用油气精馏单元2分离烃类，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及以下的排放标准，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。
实施例6
请参阅图6，为本发明实施例6提供的混合工质油气vocs低温冷凝回收系统的结构示意图。
与上述实施例1不同之处在于，本发明实施例6提供的所述混合工质制冷机单元1中所述回热器103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，以减小油气vocs冷却过程的冷量需求，提高节能效果，其中洁净空气引入回热器103的位置需要根据其温度和传热温差要求调整。其他的工作方式可参照实施例1，这里不再赘述。
本发明上述实施例6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1和油气精馏单元2，通过混合工质节流制冷将油气vocs冷却至低温，并使用油气精馏单元2分离烃类，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及以下的排放标准，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。
可以理解，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
当然本发明的混合工质油气vocs低温冷凝回收系统正极材料还可具有多种变换及改型，并不局限于上述实施方式的具体结构。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。
1.一种混合工质油气vocs低温冷凝回收系统，其特征在于，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，所述油气精馏单元包括低温精馏塔及塔顶冷凝器，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。
2.如权利要求1所述的混合工质油气vocs低温冷凝回收系统，其特征在于，所述低温精馏塔可用板式塔或填料塔。
3.如权利要求1所述的混合工质油气vocs低温冷凝回收系统，其特征在于，所述回热器可分为若干段，每段之间设置中间级烃分离器。
4.如权利要求3所述的混合工质油气vocs低温冷凝回收系统，其特征在于，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。
5.如权利要求1所述的混合工质油气vocs低温冷凝回收系统，其特征在于，所述混合工质制冷机单元还包括预冷模块，所述预冷模块设置于所述后冷却器及所述回热器之间，所述混合工质经所述压缩机增压进入所述后冷却器后再经所述预冷模块预冷后进入所述回热器，所述油气vocs经所述预冷模块预冷后进入所述回热器。
6.如权利要求5所述的混合工质油气vocs低温冷凝回收系统，其特征在于，所述混合工质制冷机单元还包括高温级油气精馏模块，所述高温级油气精馏模块包括高温级精馏塔及高温级塔顶冷凝器，所述油气vocs经所述预冷模块冷却后进入所述高温级精馏塔，经所述高温级精馏塔精馏分离部分烃类后再经所述高温级塔顶冷凝器进入所述回热器被冷却至低温，最后烃类在所述油气精馏单元中被进一步分离。
7.如权利要求1所述的混合工质油气vocs低温冷凝回收系统，其特征在于，所述油气精馏单元包括闪蒸分离器或分凝分离器，被冷却至低温的油气vocs进入所述闪蒸分离器或分凝分离器，将烃类和洁净空气分离，所述烃类通过所述闪蒸分离器或分凝分离器的底部排出，所述洁净空气由所述闪蒸分离器或分凝分离器的顶部排出。
技术总结