氣體冷凝工藝及設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及環(huán)保技術(shù)，特別涉及氣體冷凝工藝及設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著工業(yè)的發(fā)展，在石油化工、制藥、倉(cāng)儲(chǔ)等領(lǐng)域，各種揮發(fā)性有機(jī)物在 生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、銷(xiāo)售和使用等過(guò)程中揮發(fā)出較高濃度的有機(jī)蒸汽，如汽油、航空煤油等， 不但浪費(fèi)資源，而且污染環(huán)境，并留下重大的火災(zāi)或爆炸隱患，特別是最近備受關(guān)注的 PM2. 5 (指大氣中直徑小于或等于2. 5微米的顆粒物，也稱為可入肺顆粒物，完整拼寫(xiě)為 Particulate Matter2. 5)嚴(yán)重影響環(huán)境空氣質(zhì)量，2. 5微米以下的細(xì)顆粒物主要來(lái)自化石 燃料燃燒產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)物，特別是小分子的揮發(fā)性有機(jī)物如烷類(lèi)，烯類(lèi)，炔類(lèi)等，這些 揮發(fā)性的有機(jī)物中不僅僅含有元素碳、氫、氧，有些還會(huì)含有鹵素等有毒元素，嚴(yán)重危害身 體健康，必須加以回收。我國(guó)頒布的《儲(chǔ)油庫(kù)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB20950-2007)，要求 對(duì)油氣回收裝置非甲烷總烴回收率3 95%，非甲烷總烴排放濃度=25g/m3,兩項(xiàng)指標(biāo)需同 時(shí)達(dá)標(biāo)。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，通常通過(guò)以下方式處理?yè)]發(fā)性有機(jī)物或油氣：
[0004] 一，吸附：使用活性炭、高嶺土等吸附揮發(fā)性有機(jī)物，然后再將揮發(fā)性有機(jī)物從活 性炭或高嶺土中脫附出來(lái)，但是由于有機(jī)物易燃，這種方法有一定的安全隱患。
[0005] 二，吸收：使用水、酸或堿吸收揮發(fā)性有機(jī)物，吸收后有部分揮發(fā)性有機(jī)物轉(zhuǎn)移到 水、酸或堿中，還有部分吸收不了，而且吸收后的水、酸或堿又需要進(jìn)行處理后才能排放，工 序繁瑣，成本較大。
[0006] 三，焚燒：直接將揮發(fā)性有機(jī)物焚燒，焚燒后產(chǎn)生的氣體或顆粒仍會(huì)對(duì)大氣造成污 染。
[0007] 四，冷凝：冷凝是現(xiàn)有技術(shù)中效果最好的方法，安全可靠、回收率高，在油氣回收中 應(yīng)用的最廣泛。
[0008] USP4027495專(zhuān)利采用機(jī)械壓縮制冷和液氮制冷組合連續(xù)冷凝的方式，第一級(jí)用水 冷將揮發(fā)性有機(jī)物的溫度從環(huán)境溫度下降至4°C左右，使揮發(fā)性有機(jī)物中大部分水汽凝結(jié) 為水而除去。揮發(fā)性有機(jī)物離開(kāi)預(yù)冷器后進(jìn)入淺冷級(jí)。機(jī)械壓縮制冷可將揮發(fā)性有機(jī)物溫 度冷卻至一 30~一 73°C (攝氏度)，根據(jù)需要設(shè)定，可回收揮發(fā)性有機(jī)物中近一半的烴類(lèi) 物質(zhì)。離開(kāi)淺冷的揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)入深冷級(jí)，采用液氮可冷卻至一 73°C~110°C，從而達(dá) 到冷凝分離回收的目的。但是這種方式需要至少二級(jí)壓縮機(jī)才能將揮發(fā)性有機(jī)物冷凝到一 30°C~一 73°C，系統(tǒng)可靠性低，成本也較高，而且由于動(dòng)設(shè)備(壓縮機(jī)）與易燃的有機(jī)物共 存，有安全隱患。
[0009] CN101348729專(zhuān)利提出將油氣從(λ IMpa (兆帕）壓縮到(λ 5Mpa，再進(jìn)行三級(jí)冷凝。 第一級(jí)油氣從30°C被冷至3°C，將油氣中的水分冷凝下來(lái)，油氣又進(jìn)第二級(jí)冷箱，從:TC冷 至-30°C，將C5以上的組分冷凝下來(lái)，第三級(jí)油氣從-30°C冷至_57°C，將油氣中C3組分冷 凝下來(lái)，剩余含烴小于25克每立方米的組分和空氣混合氣體一同排入大氣。這種方式能耗 較大，也有壓縮機(jī)與易燃的有機(jī)物共存的安全隱患。
[0010]目前冷凝工藝中常用的冷凝器種類(lèi)有管殼式冷凝器和纏繞式冷凝器。若待冷凝的 氣體與冷源溫差較大時(shí)，無(wú)論是管殼式冷凝器還是纏繞式冷凝器，其換熱管壁都容易結(jié)霜， 時(shí)間久后換熱管會(huì)被堵住，失去冷凝功能。若對(duì)已結(jié)霜的冷凝器進(jìn)行化霜，則需要用加熱， 這不僅需要額外的能源，還必須先將冷凝器停止工作才能進(jìn)行化霜操作，導(dǎo)致能夠處理的 待冷凝氣體的量受限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的在于提供一種氣體冷凝工藝及設(shè)備，簡(jiǎn)化了油氣冷凝的處理工藝， 且無(wú)需通過(guò)額外的工藝對(duì)結(jié)霜的冷凝器進(jìn)行化霜，充分利用了系統(tǒng)內(nèi)部的能量，達(dá)到了能 量損失小，節(jié)省能源的效果。
[0012] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種氣體冷凝工藝，包含以下步驟：
[0013] 將待冷凝氣體依次通入串連的兩個(gè)冷凝器進(jìn)行冷凝，得到所述待冷凝氣體的液態(tài) 或固態(tài)；
[0014] 其中，先將所述待冷凝氣體通入所述兩個(gè)冷凝器中的已結(jié)霜冷凝器中進(jìn)行冷卻， 再將經(jīng)過(guò)所述已結(jié)霜冷凝器的冷卻后得到的所述待冷凝氣體通入所述兩個(gè)冷凝器中的未 結(jié)霜冷凝器中進(jìn)行冷凝。
[0015] 本發(fā)明還提供了一種氣體的冷凝設(shè)備，包含：兩個(gè)冷凝器和雙向管道；
[0016] 所述兩個(gè)冷凝器通過(guò)所述雙向管道串連；
[0017] 待冷凝氣體先進(jìn)入所述兩個(gè)冷凝器中的已結(jié)霜冷凝器，經(jīng)過(guò)所述已結(jié)霜冷凝器的 冷卻后，所述待冷凝氣體再通過(guò)所述雙向管道進(jìn)入所述兩個(gè)冷凝器中的未結(jié)霜冷凝器，經(jīng) 過(guò)所述未結(jié)霜冷凝器的冷凝后，得到所述待冷凝氣體的液態(tài)或固態(tài)。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中氣體冷凝工藝是先將待冷凝氣體通入串連的兩個(gè)冷凝 器中的已結(jié)霜冷凝器中進(jìn)行冷卻，再通入未結(jié)霜冷凝器中進(jìn)行冷凝，經(jīng)過(guò)這兩個(gè)冷凝器的 冷凝，能夠?qū)⒋淠龤怏w中99%的成分回收，回收效率非常高，另外，由于待冷凝氣體是先 進(jìn)入已結(jié)霜冷凝器的，這樣一方面待冷凝氣體的溫度能夠?qū)σ呀Y(jié)霜冷凝器進(jìn)行化霜，節(jié)約 為了化霜需要額外提供的熱能和時(shí)間，另一方面已結(jié)霜冷凝器也能夠先將待冷凝氣體預(yù) 冷，使待冷凝氣體中的某些相對(duì)較高沸點(diǎn)成分能夠在已結(jié)霜冷凝器中就被冷凝回收，還能 夠防止由于溫差較大，待冷凝氣體在進(jìn)入到未結(jié)霜冷凝器后，使未結(jié)霜冷凝器容易在短時(shí) 間內(nèi)結(jié)霜，除此之外，本發(fā)明采用兩個(gè)冷凝器串連的方式對(duì)待冷凝氣體進(jìn)行冷凝，能夠防止 因?yàn)橐粋€(gè)冷凝器結(jié)霜后被迫停止冷凝工作，提高作業(yè)效率，另外，本發(fā)明中冷凝器的換熱管 可以設(shè)置的很緊湊，使整個(gè)冷凝器體積較小，成本較低。由此可見(jiàn)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā) 明中氣體冷凝工藝及設(shè)備通過(guò)合理?yè)Q熱，充分利用了系統(tǒng)內(nèi)部的能量，能量損失小，節(jié)省能 源。
[0019] 優(yōu)選地，所述在將待冷凝氣體依次經(jīng)過(guò)串連的兩個(gè)冷凝器的冷凝的步驟之前，還 包含以下步驟：
[0020] 檢測(cè)所述兩個(gè)冷凝器是否已結(jié)霜；
[0021] 若所述兩個(gè)冷凝器中有一個(gè)冷凝器已結(jié)霜，則將所述待冷凝氣體先通入已結(jié)霜冷 凝器中進(jìn)行冷卻，再將經(jīng)過(guò)所述已結(jié)霜冷凝器的冷卻后得到的所述待冷凝氣體通入未結(jié)霜 冷凝器中進(jìn)行冷凝，得到所述待冷凝氣體的液態(tài)或固態(tài)；
[0022] 若所述的兩個(gè)冷凝器均未結(jié)霜，則將所述待冷凝氣體先通入所述兩個(gè)冷凝器中的 任意一個(gè)冷凝器中直接進(jìn)行冷凝，得到所述待冷凝氣體的液態(tài)或固態(tài)。
[0023] 本發(fā)明中氣體冷凝工藝在對(duì)氣體進(jìn)行冷凝之前可以檢測(cè)兩個(gè)冷凝器中哪個(gè)冷凝 器已結(jié)霜，根據(jù)冷凝器是否結(jié)霜靈活安排待冷凝氣體進(jìn)入兩個(gè)冷凝器的先后順序。
[0024] 優(yōu)選地，在所述檢測(cè)所述兩個(gè)冷凝器是否已結(jié)霜的步驟中，包含以下子步驟：
[0025] 向所述兩個(gè)冷凝器中通入所述待冷凝氣體；
[0026] 分別測(cè)量所述兩個(gè)冷凝器的進(jìn)出口處所述待冷凝氣體的壓強(qiáng)差；
[0027] 若測(cè)量到的所述冷凝器的進(jìn)出口處的壓強(qiáng)差大于或等于預(yù)設(shè)值，則判定該冷凝器 已結(jié)霜。
[0028] 本發(fā)明中檢測(cè)兩個(gè)冷凝器是否結(jié)霜，可以直接通過(guò)測(cè)量冷凝器進(jìn)出口處待冷凝氣 體的壓強(qiáng)差得知，操作簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便。
[0029] 優(yōu)選地，所述在檢測(cè)出所述兩個(gè)冷凝器均未結(jié)霜之后，在將所述待冷