[发明专利]一种超音速旋流油气VOCS冷凝回收系统

说明书

本发明提供的一种超音速旋流油气VOCS冷凝回收系统，包括分离单元，所述分离单元包括引射器单元(1)、超音速旋流分离单元(2)和循环空气增压单元(3)，上述超音速旋流油气VOCS冷凝回收系统采用超音速旋流分离技术将油气VOCs中的烃类冷凝后分离，无额外制冷设备，不含低温运动部件，流程结构简单可靠，设备数量较少、建造成本低廉；并通过循环洁净空气引射油气VOCs进料，避免了直接压缩油气VOCs后发热带来易燃易爆的安全隐患。

技术领域

本发明涉及引射器和超音速液化领域，特别涉及一种超音速旋流油气VOCs冷凝回收系统。

背景技术

石化产业在油品在生产、储运和使用过程中，由于油库呼吸作用等因素导致大量轻烃组分挥发至空气中，形成油气VOCs(volatile organic chemicals,VOCs)，造成严重的环境污染和能源浪费，而对油气VOCs进行回收具有巨大的节能环保意义和经济价值。我国制定了《石油化学工业污染物排放标准(GB-31571)》等标准规范，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％。

当前油气VOCs治理方法主要有焚烧法、冷凝法、吸收法、吸附法、膜分离法以及这几种方法的组合，除焚烧法外均可回收油气VOCs中的烃类。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、吸附易发热导致燃烧、吸收剂/吸附剂/分离膜等耗材寿命有限等问题。

冷凝法能直接且连续地回收油气VOCs中的烃类，并且工作温度较低，安全性好；现有油气VOCs冷凝回收系统多采用二到三级复叠式制冷机，然而能耗较大，同时制冷系统结构复杂、压缩机等设备众多，设备初投资较高，一定程度上限制了冷凝法的应用。

此外，油气VOCs增压后可显著提高分离效果，但其压缩过程温度升高，存在易燃易爆的安全隐患，需要更安全油气VOCs的增压手段。

目前超音速旋流分离技术已应用于天然气液化等领域，其流程结构简单，无需额外的制冷设备，表现出了较好的液化和分离效果，在油气VOCs冷凝领域有一定的应用前景。

因此，需要基于引射器原理和超音速旋流分离技术构建一种安全、高效且结构简单、成本低廉的油气VOCs冷凝回收流程。

发明内容

有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种可安全、高效且结构简单、成本低廉的超音速旋流油气VOCS冷凝回收系统。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种超音速旋流油气VOCS冷凝回收系统，包括分离单元，所述分离单元包括引射器单元(1)、超音速旋流分离单元(2)和循环空气增压单元(3)，所述引射器单元(1)包括工作流体喷管(101)、吸入腔(102)、混合段(103)以及扩压段(104)；所述超音速旋流分离单元(2)包括入口稳定段(201)、Laval喷管(202)、旋流器(203)、直管段(204)、分离器(205)、扩压段(206)以及分配器(207)，所述直管段(204)和扩压段(206)上分布有分离小孔；所述循环空气增压单元(3)包括空压机(301)和冷却器(302)，其中：

外部油气VOCs被吸入所述吸入腔(102)，并与循环空气一同进入所述混合段(103)充分混合，再进入所述扩压段(104)减速增压形成高压油气混合物；

所述高压油气混合物进入所述入口稳定段(201)，再进入所述Laval喷管(202)降压降温加速形成带有烃类液滴的低压高速油气混合物；

所述低压高速油气混合物经所述旋流器(203)形成旋流后再经所述直管段(204)进入所述扩压段(206)；

所述低压高速油气混合物中的烃类液滴在离心作用下经所述分离小孔进入所述分离器(205)，汇集的液态烃类从所述分离器(205)出口排放回收；