一种带有三相分离器的油气回收与排放控制系统及其运行方法与流程

属于油气回收与挥发性有机物治理技术领域，特别涉及一种带有三相分离器的油气回收与排放控制系统及其运行方法。

背景技术：

常用的油气回收技术主要有吸附法和冷凝法。

吸附法是利用油气-空气混合物中各组分与吸附剂之间结合力强弱的性质，使难吸附的空气组分与易吸附的油气组分分离，然后再将吸附剂吸附的油气进行液化回收的方法。

采用吸附法的油气回收装置由至少两个吸附罐组成，一个处于吸附状态，而另一个则进行解吸再生，两个吸附罐同时工作，依次交替进行吸附-解吸，保证对源源不断的油气进行及时有效的处理。

吸附法具有以下特点：

①油气回收率高，可以有效控制排放油气浓度；

②有机烃组分不能直接回收，需要二级处理回收，真空抽出的气体需要采用冷凝或吸收的方式再处理，而且采用冷凝方式再处理的，解吸气中的c2、c3类烃组分不易被回收(需极低的冷凝温度)，导致在系统内一直循环。

③吸附法油气回收技术更适合用在低浓度油气吸附中，处理高浓度油气时，易因较高的吸附热产生不安全因素。

④吸附法通常作为集成技术的后端处理。

冷凝法是利用不同烃类物质在不同温度和压力下具有不同的饱和蒸汽压的性质，采用降低系统温度的方式，使烃类组分凝结并从空气中分离出来的方法。在冷凝过程中，被冷凝物质仅发生物理相态变化，可直接回收利用。冷凝法理论上可以达到很高的净化程度，但对排放指标要求控制到10^-6量级(体积分数)时，操作费用太高。

冷凝法具有如下特点：

①受外界温度、压力的影响小，也不受气液比的影响，回收效果稳定，特别适用于高温、高湿、高浓度的场合；

②工作温度皆低于油气各成分之闪点，安全性好；

③工艺流程短，不需要其他中间步骤，易于维修和操作；

④装置占地面积小，操作弹性大；

⑤在排放指标较苛刻时，系统能耗大、投资成本高。

⑥冷凝法尤其适合应用在集成工艺的前端。

冷凝与吸附的组合工艺不但能综合集成冷凝法和吸附法的优点，避免其各自缺点，还能改善系统运行工况，既能保证达到严格的排放指标，又能最大程度的回收油气资源，是目前应用较为广泛的集成油气回收与排放控制技术。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提出的一种带有三相分离器的油气回收与排放控制系统及其运行方法，该系统回收利用率高，减少资源浪费和大气污染，使用方法简单，易学易会。

一种带有三相分离器的油气回收与排放控制系统，包括凝液收集罐、压力变送器、风机、冷箱、制冷机组、吸附罐a、吸附罐b、真空泵、三相分离器、液位计、回液泵，所述凝液收集罐上端设有第一油气出口，下端设有第一凝液排放口，所述第一油气出口与压力变送器、风机、冷箱连通，所述第一凝液排放口与三相分离器的上端连通，所述冷箱上端设有第二油气出口，下端设有第二凝液排放口、冷媒进口、冷媒出口，所述冷媒进口和冷媒出口分别与制冷机组连通，所述吸附器a和吸附器b并联后下端分别与第二油气出口和真空泵相连，上端均有带阀门的管道与大气相通，所述吸附器a与第二油气出口之间设有第一阀门，所述吸附器b与第二油气出口之间设有第二阀门，所述真空泵上设有第三油气出口，所述第三油气出口与三相分离器的下端连通，所述三通分离器上端设有第四气体出口，下端设有排水口和第三凝液排放口，所述第四气体排放口与凝液收集罐的第一油气出口连通，所述三相分离器内底部设有气体分布器和堰板，顶部设有整流填料和捕雾填料，所述气体分布器与第三油气出口相连，所述捕雾填料与第四气体出口相连，所述堰板隔出的油相室内侧设有液位计。

作为改进的是，所述堰板的高度占三相分离器高度的1/2～2/3。

进一步改进的是，所述堰板的高度占三相分离器高度的1/2。

作为改进的是，所述液位计的测量范围占三相分离器高度的2/3以上。

作为改进的是，所述气体分布器为h型管式气体分布器。

上述带有三相分离器的油气回收与排放控制系统的运行方法，油气进入凝液收集罐后，油气中易凝组分或油气中携带的小液滴沉降分离，经第一凝液排放口排出进入三相分离器；初步净化的油气经压力变送器检测压力后，超出设定的上限时，风机启动，低于设定的下限值，风机停止；经加压后油气进入冷箱，制冷机组持续制冷，油气在冷箱中降温，液化温度低于冷箱的温度的烃类两冷凝为液体从第二凝液排放口进入三相分离器，未被冷凝的油气从第二油气出口进入吸附器a或吸附器b的下端，经过吸附器a或吸附器b吸附后的油气直接排放进入大气，开启真空泵，将吸附在吸附器a或吸附器b上的油气解吸出来后，从下端进入三相分离器的气体分布器；来自凝液收集罐和冷箱的油水混合物进入三相分离器的油水分离器，实现油水分层，当油高于堰板时，油流入由堰板隔出的油室，当油室液位高于液位计设定的上限时，启动回液泵将油外输，油水分离室的水可从排水口排出，由于油水分离室内保持有一定高度的液层，解吸气被气体分布器打散后均匀进入三相分离器内，穿过油水混合物，溶解于油水混合物的烃类被吸收，未被吸收的解吸气进入堰板隔出的气室，经过整流填料整流和捕雾填料去除小液滴后，经第四气体出口排出与凝液收集罐的第一油气出口一起进入系统再次循环。

有益效果：

本发明一种带有三相分离器的油气回收与排放控制系统内同时使用吸附法和冷凝法对油气进行回收与排放，三相分离器通过堰板将内部分为气-水-油区域，使得液层具有油、水分离的性能，使油气中水蒸气冷凝形成的水与液态烃分离，从而使得油气回收装置外排的液态烃不含水，可直接回用。三相分离器内的结构设计，使得液层具有油、水分离的性能，使油气中水蒸气冷凝形成的水与液态烃分离，从而使得油气回收装置外排的液态烃不含水，可直接回用。

附图说明

图1为本发明系统的结构示意图，其中，1-凝液收集罐，2-压力变送器，3-风机，4-冷箱，5-制冷机组，6-吸附器a，7-吸附器b，8-真空泵，9-三相分离器，10-液位计，11-回液泵，12-第一油气出口，13-第一凝液排放口，14-第二油气出口，15-第二凝液排放口，16-冷媒进口，17-冷媒出口，18-第一阀门，19-第二阀门，20-第四油气出口，21-排水口，22-第三凝液排放口。

图2为本发明三相分离器的内部结构示意图，其中，23-堰板，24-气体分布器，25-整流填料，26-捕雾填料，27-液位计。

图3为本发明三相分离器的内部分区图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细介绍本发明技术方案。

实施例1

一种带有三相分离器的油气回收与排放控制系统，油气进入凝液收集罐后，油气中易凝组分或油气中携带的小液滴沉降分离，经第一凝液排放口排出进入三相分离器；初步净化的油气经压力变送器检测压力后，超出设定的上限时，风机启动，低于设定的下限值，风机停止；经加压后油气进入冷箱，制冷机组持续制冷，油气在冷箱中降温，液化温度低于冷箱的温度的烃类两冷凝为液体从第二凝液排放口进入三相分离器，未被冷凝的油气从第二油气出口进入吸附器a或吸附器b的下端，经过吸附器a或吸附器b吸附后的油气直接排放进入大气，开启真空泵，将吸附在吸附器a或吸附器b上的油气解吸出来后，从下端进入三相分离器的气体分布器；来自凝液收集罐和冷箱的油水混合物进入三相分离器的油水分离器，实现油水分层，当油高于堰板时，油流入由堰板隔出的油室，当油室液位高于液位计设定的上限时，启动回液泵将油外输，油水分离室的水可从排水口排出，由于油水分离室内保持有一定高度的液层，解吸气被气体分布器打散后均匀进入三相分离器内，穿过油水混合物，溶解于油水混合物的烃类被吸收，未被吸收的解吸气进入堰板隔出的气室，经过整流填料整流和捕雾填料去除小液滴后，经第四气体出口排出与凝液收集罐的第一油气出口一起进入系统再次循环。

所述液位计为磁翻板液位计；所述堰板的高度占三相分离器高度的1/2，堰板的存在，将三相分离器的内部分成如图3所示的区域；所述液位计的测量范围占三相分离器高度的2/3以上；所述气体分布器为h型管式气体分布器。

上述带有三相分离器的油气回收与排放控制系统的运行方法，油气进入凝液收集罐后，油气中易凝组分或油气中携带的小液滴沉降分离，经第一凝液排放口排出进入三相分离器；初步净化的油气经压力变送器检测压力后，超出设定的上限时，风机启动，低于设定的下限值，风机停止；经加压后油气进入冷箱，制冷机组持续制冷，油气在冷箱中降温，液化温度低于冷箱的温度的烃类两冷凝为液体从第二凝液排放口进入三相分离器，未被冷凝的油气从第二油气出口进入吸附器a或吸附器b的下端，经过吸附器a或吸附器b吸附后的油气直接排放进入大气，开启真空泵，将吸附在吸附器a或吸附器b上的油气解吸出来后，从下端进入三相分离器的气体分布器；来自凝液收集罐和冷箱的油水混合物进入三相分离器的油水分离器，实现油水分层，当油高于堰板时，油流入由堰板隔出的油室，当油室液位高于液位计设定的上限时，启动回液泵将油外输，油水分离室的水可从排水口排出，由于油水分离室内保持有一定高度的液层，解吸气被气体分布器打散后均匀进入三相分离器内，穿过油水混合物，溶解于油水混合物的烃类被吸收，未被吸收的解吸气进入堰板隔出的气室，经过整流填料整流和捕雾填料去除小液滴后，经第四气体出口排出与凝液收集罐的第一油气出口一起进入系统再次循环。

实施例2

用实施例1的控制系统处理油气，具体步骤如下，结果如下所示。

以含汽油类蒸汽20％(v/v)的油气为例，300nm³/h油气进入实施例1的控制系统中，约2％(1.2nm³/h)的易凝组分在凝液收集罐液化进入三相分离器，剩余油气在经风机加压后进入冷箱，冷却至-70℃，约80％(48nm³/h)的烃类组分被冷凝液化，进入三相分离器，冷凝余气离开冷箱进入吸附器a中，此时关闭吸附器b，当吸附器a吸附饱和后，关闭吸附器a下端的进口，开启吸附器b，约15％(9nm³/h)的烃类组分被吸附，吸附饱和的吸附罐被真空泵以80m³/h的速率抽真空解吸，解吸气进入三相分离器油水分离室底部，经过液相层洗涤、吸收，进入气相室，余气再进入冷凝系统进入下一轮回收操作。

由于汽油油气中含有大量的c2、c3类组分，而c2、c3类组分在-70℃仍不会被完全冷凝，如果没有三相分离器液相层的洗涤、吸收，未被冷凝的c2、c3类组分便会在系统内无限循环，导致活性炭吸附罐解吸时间越来越长，直至不能被完全解吸，系统不能正常运转。

设置了三相分离器后，未被冷凝的c2、c3类组分会在解吸后被液相层洗涤、吸收，实现油气回收系统的长周期、稳定运行。

以上结合附图对本发明的具体实施操作做了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。