一种基于太阳能冷凝吸附的油气中原油回收装置

技术领域

本发明涉及油气回收技术领域，尤其是涉及一种基于太阳能冷凝吸附的油气中原油回收装置。

背景技术

随着社会的不断的发展进步，化石能源的需求量也在不断加大，因此对化石油气的开发力度也在不断加大。在油气开发过程中，由于设备结构、人为操作失误﹑温度条件等诸多原因，难免会引发油气挥发。例如工业中油页岩热解产生的高温油气，在埋地油罐注油和油罐车加油的过程中，也会挥发出大量油气。空气中的挥发性油气不仅会造成化石能源的大量浪费，还会对当地大气环境造成一定的污染。而且当环境油气浓度达到一定上限时，很容易引发爆炸事故。所以油气回收不仅可以节约且更有效的利用化石资源，还减轻了环境污染，降低了爆炸事故的发生几率。

现有技术常采用冷凝、吸附、吸收、膜分离等一种或几种工艺的联用来进行油气的回收，能耗较高，并且原油回收率和处理效率均较低，导致原油回收装置的性价比较低。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种回收率高、处理效率高、节能环保的基于太阳能冷凝吸附的油气中原油回收装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于太阳能冷凝吸附的油气中原油回收装置，用于回收高温油气中的原油，所述的油气回收装置包括冷凝机组、吸附机组、油水分离器和储油罐；所述的吸附机组与冷凝机组相连；所述的冷凝机组和吸附机组还分别与油水分离器相连；所述的油水分离器与储油罐相连；所述的高温油气输入冷凝机组，冷凝液体输入油水分离器，未冷凝油气输入吸附机组，吸附机组对油气进行吸附及冷凝处理，然后输入油水分离器，油水分离器将分离出的原油输入储油罐，完成原油回收。

优选地，所述的冷凝机组包括均流板、第一板式换热器、第二板式换热器、吸收式制冷单元和太阳能集热单元；所述的均流板、第一板式换热器和第二板式换热器安装在同一个管壳中，该管壳的进口侧输入高温油气，均流板安装在管壳的进口侧，高温油气依次流经第一板式换热器和第二板式换热器，管壳的下部设有集液槽，集液槽口通过管道与油水分离器相连，管壳在第二板式换热器侧设有气体输出口，气体输出口与吸附机组相连；所述的吸收式制冷单元分别与第一板式换热器和第二板式换热器相连；所述的太阳能集热单元与吸收式制冷单元相连。

更加优选地，所述的吸收式制冷单元包括吸收器、液体泵、第三板式换热器、发生器、冷凝器、蒸发器和循环水泵；所述的吸收器的冷却水输入口输入冷却水，冷却水输出口与冷凝器的冷却水输入口相连，气体输入口与蒸发器的气体输出口相连相连，液体输出口通过液体泵与第三板式换热器的冷介质输入口相连；所述的第三板式换热器的冷介质输出口与发生器的液体输入口相连；所述的发生器的液体输出口与第三板式换热器的热介质输入口相连，第三板式换热器的热介质输出口与吸收器的液体输入口相连；所述的发生器的蒸汽输出口与冷凝器的蒸汽输入口相连，冷凝器的液体输出口与通过节流阀与蒸发器的气体输入口相连；所述的发生器的热水输入口和热水输出口分别与太阳能集热单元相连；所述的第一板式换热器和第二板式换热器的液体输入口分别通过循环水泵与蒸发器的液体输出口相连，第一板式换热器和第二板式换热器的液体输出口分别与蒸发器的液体输入口相连。

更加优选地，所述的吸收式制冷单元的工质对为氨-水工质对。

更加优选地，所述的太阳能集热单元包括太阳能集热器和第一电磁阀；所述的太阳能集热器的输出口与发生器的热水输入口，太阳能集热器的输入口通过第一电磁阀与发生器的热水输出口相连。

更加优选地，所述的太阳能集热单元还包括蓄热水箱、第二电磁阀和辅助水泵；所述的蓄热水箱内设有电辅助加热器；所述的蓄热水箱的输入口与太阳能集热器的输出口相连，蓄热水箱的输出口通过第二电磁阀与第一电磁阀相连；所述的辅助水泵与第一电磁阀并联连接。

更加优选地，所述的吸附机组包括离心风机、第一吸附罐、真空泵和空冷器；所述的离心风机的输入口与管壳的气体输出口相连，离心风机的输出扣与第一吸附罐的进气口相连；所述的第一吸附罐的排气口与排气管道相连，回收口通过真空泵与空冷器的输入口相连；所述的空冷器的输出口与油水分离器相连。

更加优选地，所述的吸附机组还包括第二吸附罐；所述的第二吸附罐的进气口与离心风机的输出口相连，排气口与排气管道相连，回收口通过真空泵与空冷器的输入口相连。

更加优选地，所述的第一吸附罐和第二吸附罐中分别设有活性炭吸附材料。

更加优选地，所述的真空泵为罗茨真空泵。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

一、原油回收率高：本发明中的油气中原油回收装置基于太阳能吸收式制冷系统，原油回收率高达98％，可有效防止开发化石资源时向环境中排放油气，降低了环境污染和爆炸事故的隐患，给用户带来了明显的经济利益和社会效益。

二、油气处理效率高：本发明中的油气中原油回收装置采用吸附和冷凝的工艺组合，提高了油气处理效率，降低了冷凝难度，保证了全过程没有超标的尾气排放。

三、节能环保：本发明中的油气中原油回收装置采用太阳能吸收式制冷系统，利用太阳能进行制冷，极大的降低了原油回收装置的能耗，绿色环保。

附图说明

图1为本发明中油气回收装置的结构示意图。

图中标号所示：

1、太阳能集热器，2、蓄热水箱，3、第二电磁阀，4、第一电磁阀，5、辅助水泵，6、吸收器，7、溶液泵，8、第三板式换热器，9、发生器，10、第一节流阀；11、冷凝器，12、第二节流阀，13、蒸发器，14、循环水泵，15、均流板，16、第一板式换热器，17、第二板式换热器，18、油水分离器，19、截止阀，20、储油罐，21、离心风机，22、第一进气阀，23、第一回收阀，24、第一排气阀，25、第二进气阀，26、第二回收阀，27、第二排气阀，28、第一吸附罐，29、第二吸附罐，30、真空泵，31、空冷器。

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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

一种基于太阳能冷凝吸附的油气中原油回收装置，用于回收高温油气中的原油，其结构如图1所示，油气回收装置包括冷凝机组、吸附机组、油水分离器18和储油罐20，吸附机组与冷凝机组相连，冷凝机组和吸附机组还分别与油水分离器18相连，油水分离器18与储油罐20相连，高温油气输入冷凝机组，冷凝液体输入油水分离器，未冷凝油气输入吸附机组，吸附机组对油气进行吸附及冷凝处理，然后输入油水分离器18，油水分离器18将分离出的原油输入储油罐20，完成原油回收。

下面分别对冷凝机组和吸附机组进行描述：

(1)冷凝机组

冷凝机组包括均流板15、第一板式换热器16、第二板式换热器17、吸收式制冷单元和太阳能集热单元，均流板15、第一板式换热器16和第二板式换热器17安装在同一个管壳中，该管壳的进口侧输入高温油气，均流板15安装在管壳的进口侧，高温油气依次流经第一板式换热器16和第二板式换热器，管壳的下部设有集液槽，集液槽口通过管道与油水分离器18相连，管壳在第二板式换热器17侧设有气体输出口，气体输出口与吸附机组相连，吸收式制冷单元分别与第一板式换热器16和第二板式换热器17相连，太阳能集热单元与吸收式制冷单元相连。

吸收式制冷单元包括吸收器6、液体泵7、第三板式换热器8、发生器9、冷凝器11、蒸发器13和循环水泵14，吸收器6的冷却水输入口输入冷却水，冷却水输出口与冷凝器11的冷却水输入口相连，气体输入口与蒸发器13的气体输出口相连相连，液体输出口通过液体泵7与第三板式换热器8的冷介质输入口相连，第三板式换热器8的冷介质输出口与发生器9的液体输入口相连，发生器9的液体输出口与第三板式换热器8的热介质输入口相连，第三板式换热器8的热介质输出口通过第一节流阀10与吸收器6的液体输入口相连，发生器9的蒸汽输出口与冷凝器11的蒸汽输入口相连，冷凝器11的液体输出口与通过第二节流阀12与蒸发器13的气体输入口相连，发生器9的热水输入口和热水输出口分别与太阳能集热单元相连，第一板式换热器16和第二板式换热器17的液体输入口分别通过循环水泵14与蒸发器13的液体输出口相连，第一板式换热器16和第二板式换热器17的液体输出口分别与蒸发器13的液体输入口相连。本实施例中吸收式制冷单元的工质对为氨-水工质对。

太阳能集热单元包括太阳能集热器1和第一电磁阀4，太阳能集热器1的输出口与发生器9的热水输入口，太阳能集热器1的输入口通过第一电磁阀4与发生器9的热水输出口相连。太阳能集热单元还包括蓄热水箱2、第二电磁阀3和辅助水泵5，蓄热水箱2内设有电辅助加热器，蓄热水箱2的输入口与太阳能集热器1的输出口相连，蓄热水箱2的输出口通过第二电磁阀3与第一电磁阀4相连，辅助水泵5与第一电磁阀4并联连接。

太阳能集热单元的工作原理为：

晴天时，当太阳能把集热器内的冷水加热至75℃时(该温度可调)，循环热水管路的第一电磁阀4自动开启，热水分流后分别进入机组的发生器9与蓄热水箱2，用于驱动制冷系统运行和加热相变蓄热装置进行储热。当蓄热水箱2的水温小于75℃时，第二电磁阀3会自动开启，当蓄热水箱2的水温达到75℃时，第二电磁阀3会自动关闭，保证蓄热水箱2的热水温度。当阴天时，太阳能不能把集热器内的冷水加热至75℃，此时第一电磁阀4自动关闭，辅助水泵5会自动启动，打开第二电磁阀3和电辅助加热器，保证循环热水的温度，辅助水泵5来维持太阳能集热装置的循环动力。

冷凝机组的工作原理为：

自蒸发器13出来的低压氨蒸汽进入吸收器6，被吸收剂水强烈吸收，吸收过程中放出的热量被冷却水带走，形成的氨水浓溶液由溶液泵7经过第三板式换热器8预热后送入发生器9中，被太阳能集热器1传递给发生器9的热量加热，进入发生器9的溶液被加热到饱和状态，在等压条件下蒸发变稀，温度升高，而稀溶液经过板式换热器降低温度，之后经过第一节流阀10降低到蒸发压力回流到吸收器6，再与吸收器6的溶液混合被溶液泵7送入发生器9，周而复始的循环。而发生器9产生的高压蒸汽，进入冷凝器1冷却，被冷凝器11中的冷却水降温后冷凝成高压低温的氨液，氨液经过冷凝过冷，再经节流阀节流降到蒸发压力，形成湿气体进入蒸发器13，在蒸发器13内吸收热量变成低压氨蒸汽，如此完成一次循环。

制冷量是氨液通过节流阀进入蒸发器13内急速膨胀气化吸收热量，通过冷冻水将冷量输出，冷冻水管道出口接循环水泵14，经过三通阀将低温冷冻水分流，将冷冻水分别送入第一板式换热器16和第二板式换热武器17。高温油气与管壳进口管道连接，先经过均流板15，将高温油气均匀分布在换热器截面上，均匀的高温油气通过第一板式换热器16和第二板式换热武器17与冷冻水换热，从而对油气进行冷却，高温油气经过第一板式换热器16时，油气被冷凝到2～6℃左右，除去油气中的大部分水分及少量大分子烃。第二板式换热武器17将油气温度降至-20～-30℃，可以将油气中的大部分油气冷凝回收，最终汇集于集液槽。油和水通过集液槽下面的管道进入油水分离器18，分离出来的原油进入储油罐20。

(2)吸附机组

吸附机组包括离心风机21、第一吸附罐28、真空泵30和空冷器31，离心风机21的输入口与管壳的气体输出口相连，离心风机21的输出扣与第一吸附罐28的进气口相连，第一吸附罐28的排气口与排气管道相连，回收口通过真空泵30与空冷器31的输入口相连，空冷器31的输出口与油水分离器18相连。吸附机组还包括第二吸附罐29，第二吸附罐29的进气口与离心风机21的输出口相连，排气口与排气管道相连，回收口通过真空泵30与空冷器31的输入口相连。本实施例中的真空泵30为罗茨真空泵。在第一吸附罐28和第二吸附罐29中分别设有活性炭吸附材料。在第一吸附罐28和第二吸附罐29的底部进气口均设有进气阀和回收阀，分别为第一进气阀22和第一回收阀23以及第二进气阀25和第二回收阀26，顶部排气口均设有排气阀，分别为第一排气阀24和第二排气阀27，排气管道尾部共用一根排气管。

吸附机组的工作原理为：

剩下的气体经管壳出口管道相连的离心风机21排出，第一进气阀22和第一排气阀24开启，第一回收阀23和第二进气阀25、第二排气阀27、第二回收阀26处于关闭状态，经第一进气阀22进入第一吸附罐28，将油气吸附，洁净气体经过第一排气阀24排出，第一吸附罐28吸附完成，里面的吸附剂达到饱和状态，第一进气阀22和第一排气阀24关闭，第二进气阀25和第二排气阀27打开，油气通过第二进气阀25进入第二吸附罐29，第二吸附罐29开始吸附，同时第一回收阀23打开，罗茨真空泵30开始工作，解析第一吸附罐28中的油气，油气解析出来后，通过油气管道进入空冷器31冷凝，之后送入油水分离器18，最后的原油进入储油罐20，吸附过程完成。吸附装置运行过程中两个吸附罐交替进行油气的吸附和解析，冷凝后的油经管道流入储油罐20。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。