CN101015760A - 利用吸收与吸附集成技术的油气回收方法及装置 - Google Patents

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林毅
赵书华
刘海
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Abstract

本发明特指采用单塔间歇式吸附的吸收——吸附集成技术的油气回收方法及装置。整个油气回收过程分为四部分：吸收塔吸收分离，吸附塔吸附分离、解吸卧罐解吸浓缩以及回收塔吸收回收的过程。其将贫吸收剂通过溶剂泵打到吸收塔顶部，吸收油气后的富吸收剂在解吸卧罐中进行解吸再生，从而可使吸收剂循环使用；从吸收塔出来的尾气通入吸附塔吸附回收；从富吸收剂和吸附剂中解吸出来的高浓度油气进入回收塔而被泵送来的液态贫汽油本体所吸收，吸收后的富汽油通过富汽油泵打回原来油罐或可直接使用，回收塔中的尾气重新进入吸收塔而被循环吸收。吸附过程采用单塔间歇式吸附，可大大降低投资和运行成本。

Description

利用吸收与吸附集成技术的油气回收方法及装置
技术领域
本发明涉及环境保护及节能技术领域，特指一种利用吸附过程中采用单塔间歇式吸附的吸收——吸附集成技术，来回收油气等各种挥发性有机物(VOCs)的方法及装置。
背景技术
在石油、石化、油漆(涂料)、交通等领域，由于汽油等各种挥发性有机物(VOCs)在生产、储存、运输、销售、使用等过程中非常容易挥发而产生十分严重的蒸发损耗。这种油气大量蒸发并直接排放到大气，不仅造成严重的数量损失和质量下降(从而带来了重大的经济损失)，而且严重地污染了大气环境及留下重大的火灾隐患。目前，油气与空气的分离回收方法有吸收法、吸附法、冷凝法及膜分离法等，有些还含有压缩过程或儿种方法的综合利用。各种回收原理各不相同，技术经济性能也相差较大。常用的是吸收法和吸附法。
吸收法油气回收方法即通过油气——空气混合气与吸收剂接触，根据不同组分在吸收剂中的溶解度不同，即油气组分溶解于该吸收剂形成溶液(富吸收剂)，不能溶解的空气组分则保留在气相中，于是原混合气体的组分得以分离。以前国内外用煤油、轻柴油作为吸收剂，吸收回收率低(约为90％)，且在常温常压下难以解吸再生，故无法视为独立成套的回收技术。
吸附法油气回收方法是利用油气—空气混合气中各组分与吸附剂之间结合力强弱的差别，使难吸附的空气组分与易吸附的油气组分分离。目前常用活性炭及其改性物(如活性炭纤维)来吸附油气。活性炭吸付过程可视为绝热吸附。如在汽油储运过程中，蒸发排放出来的油气流量大、浓度高，国内油气中还高含烯烃等不饱和烃。吸附法回收方法用来处理这种油气，吸附热非常明显。吸附热效应将带来一系列后果，如：(1)油气中不饱和烃及硫等杂质易发生氧化(自催化)、炭化、焦化、聚合，填住活性炭有效微孔，降低活性炭活性吸附表面积，从而降低其有效吸附容量并影响使用寿命；(2)危及吸附操作安全。另外，其工业化设备也存在不少问题，如易损部件多，因为吸附塔要进行频繁的吸附——解吸自动循环切换，相应的阀门要能够自动实现这种操作，程控阀的使用寿命较短。吸附分离的一个优点是可以使尾气排放浓度控制在较低的指标内。因此，从油气分离回收技术的发展方向及尾气排放指标日趋严格等方面来看，对于大处理量、高浓度的进料气，油气吸附分离回收方法今后将主要用作其它分离方法(如吸收法、膜分离法、冷凝法)的最后把关(辅助)服务。
根据本发明技术特点检索了国内外数据库。发现在国内外采用活性炭吸附法回收油气的专利和报道较多，而吸收法油气回收技术的报道较少。吸附法和吸收法回收油气的专利和报道与本发明的技术路线及机理都不相同。
有专利申请号：00118594.2，提出了一种吸收吸附组合回收油气的工艺流程，该工艺吸附过程采用双塔结构与本发明不同。
有专利申请号：200510123016.2，利用特制吸收剂吸收回收油气的方法及装置，该油气回收过程可分为三部分：吸收塔吸收分离→解吸罐真空解吸浓缩→回收塔吸收回收。本发明是在该发明的基础上，加入吸附过程，进一步降低尾气排放浓度。同时通过适当的调节可以降低投资与运行成本。
发明内容
本发明目的是提供一种吸收——吸附油气回收集成工艺及装置，其在常温常压条件下，先后通过吸收和吸附两个过程，实现油气的回收。其中吸附过程为单塔间歇式吸附。
实现本发明目的的技术方案为：
整个油气回收过程可分为四部分：吸收塔吸收分离，吸附塔吸附分离，解吸罐解吸浓缩，以及回收塔吸收回收。具体为：
(1)利用油气集气系统，将铁路油罐车等油品储运设备收发油过程产生的各种油气和空气混合气引到油气回收系统：
(2)利用高效吸收剂(贫吸收剂)在吸收塔中吸收回收汽油等轻质油品蒸发排放出来的油气，含少量油气的尾气通入吸附塔再深度吸附后，未被吸收的空气从排放口排入大气；
(3)吸收剂通过溶剂泵打到吸收塔顶部，吸收油气后的富吸收剂在解吸卧罐中进行解吸再生，从而可使吸收剂循环使用；
(4)当吸附塔中活性炭吸附达到穿透点时，进行解吸操作。从吸附剂以及富吸收剂解吸出来的高浓度油气进入回收塔，被泵送来的液态贫汽油本体所吸收，吸收后的富汽油通过富汽油泵打回原来油罐或可直接使用；
(5)回收塔中的尾气重新进入吸收塔而被循环吸收。
其中，本发明中进吸收塔的油气和空气混合气体积流量Q1、进吸收塔的吸收剂体积流量Q2、进回收塔的汽油体积流量Q3之比为：Q1∶Q2∶Q3＝1∶(0.1～0.2)∶(0.03～0.08)。本发明所用的吸收剂为吸收剂AbsFOV-97。该吸收剂可添加导静电剂、除泡剂。
本发明所述装置包括：吸收塔、吸附塔、溶剂泵、解吸卧罐、回收塔、富汽油泵、贫汽油泵。
本发明特征在于吸附过程使用单个吸附塔间歇式吸附。
各装置连接关系为：(1)排放气通过集气管与吸收塔下部相连接：(2)吸收塔上部与溶剂泵出口端相连接，顶部与吸附塔进口端及尾气排放口相连接，底部与解吸卧罐顶部相连接；(3)吸附塔底部与真空泵进口端相连接，顶部(出气端)与排放口相连接；(4)解吸卧罐底部与溶剂泵进口端相连接，另一顶部(出气端)与真空泵进口端相连接；(5)回收塔底部与富汽油泵进口端相连接，上部与贫汽油泵出口端相连接，顶部排放出的尾气返回到吸收塔下部而被循环吸收。
为了方使提供贫汽油及储存富汽油，可设置油罐。
本发明优点在于：
(1)装置回收率可达到99.6％以上，可获得明显的环境效益和经济效益。
(2)考虑到油品储运过程的特点，本发明吸附过程采用单塔间歇式吸附，大大降低了投资成本(10％以上)和运行成本。
(3)本发明可防止各种VOCs带来的环境污染及火灾爆炸隐患，还可回收有价值的物料，如汽油。
附图说明
图1为本发明吸收——吸附油气回收集成工艺实施例示意图。1集气管，2吸收塔，3吸附塔，4解吸卧罐，5尾气排放口，6溶剂泵，7真空泵，8密封液罐，9回收塔，10富汽油泵，11贫汽油泵，12贫油入口，13富油出口
具体实施方式
如图1所示，本发明实施例包括：集气管1、吸收塔2、吸附塔3、解吸卧罐4、尾气排放口5、溶剂泵6、真空泵7、密封液罐8、回收塔9、富汽油泵10、贫汽油泵11、贫油入口12、富油出口13。
如图1，各装置连接描述如下：  排放气通过集气管1与吸收塔2下部相连接；吸收塔2上部与溶剂泵6出口端相连接，顶部(出气端)与吸附塔3下部以及排放口5相连接，底部与解吸卧罐4顶部相连接；吸附塔3底部与真空泵7进口端相连接，顶部(出气端)与排放口5相连接；解吸卧罐4底部与溶剂泵6进口端相连接，另一顶部与真空泵7进口端相连接；真空泵7出口端连接回收塔9下部；回收塔9底部与富汽油泵10进口端相连接，上部与贫汽油泵11出口端相连接，顶部排放出的尾气返回到吸收塔2下部而被循环吸收。
油气回收步骤为：
(1)利用油气集气系统，将油品储运设备装油过程产生的油气和空气混合气经集气管1引到油气回收系统的吸收塔2的下部。
(2)利用贫吸收剂在吸收塔2中吸收回收汽油等轻质油品蒸发排放出来的油气。吸收剂通过溶剂泵6打到吸收塔顶部。含少量油气的尾气通入吸附塔3深度吸附处理。吸收塔2中的液位通过调节阀来控制，从而使其液位保持在稳定的水平。
(3)吸收油气后的富吸收剂在解吸卧罐4中进行解吸再生，从而可使吸收剂循环使用。
(4)当吸附塔中活性炭吸附达到穿透点时，进行解吸操作。此时吸收塔尾气直接排空。
(5)从富吸收剂和吸附剂中解吸出来的高浓度油气进入回收塔9而被液态贫汽油本体所吸收，吸收后的富汽油打回储存或直接外送使用，从而实现油气的回收。贫汽油、富汽油通过泵11、10来实现输送。回收塔9中的液位通过调节阀来控制，从而使其液位保持在稳定的水平。
(6)回收塔9中有部分未被吸收的油气和空气混合气(尾气)重新进入吸收塔2而被循环吸收。该装置吸收回收率η技术特征示例于表1。
表1吸收回收率η技术特征示例
    Q1∶Q2∶Q3     η/％   Q1∶Q2∶Q3   η/％   Q1∶Q2∶Q3     η/％
    1∶0.1∶0.031∶0.1∶0.051∶0.1∶0.08     ≥92.2≥92.8≥90   1∶0.15∶0.031∶0.15∶0.051∶0.15∶0.08   ≥93≥94.7≥92.3   1∶0.2∶0.031∶0.2∶0.051∶0.2∶0.08     ≥94.4≥95≥94
本发明司适当调节吸收和吸附过程的回收量，使该工艺达到最好的效益，如集成回收工艺中吸收段回收率η1控制在85％～97％、吸附段回收率η2控制在90％～97％，则相应的整套系统回收率η将大于99％，表2为其实际应用示例。
表2吸收回收率、吸附回收率及相应的装置回收率示例
编号     η1/％    η2/％    η/％
    123     95.396.195.4     96.195394.4     99.799.799.6

Claims (4)

1.利用吸收——吸附集成技术的油气回收方法，整个油气回收过程包括：吸收塔吸收分离，吸附塔吸附分离，解吸罐解吸浓缩，以及回收塔吸收回收，其特征在于吸附过程使用单个吸附塔间歇式吸附；具体为：
(1)利用油气集气系统，将铁路油罐车等油品储运设备收发油过程产生的各种油气和空气混合气引到油气回收系统；
(2)利用贫吸收剂在吸收塔中吸收回收汽油等轻质油品蒸发排放出来的油气，含少量油气的尾气通入吸附塔再深度吸附后，未被吸收的空气从排放口排入大气；
(3)贫吸收剂通过溶剂泵打到吸收塔顶部，吸收油气后的富吸收剂在解吸卧罐中进行解吸再生，从而可使吸收剂循环使用；
(4)当吸附塔中活性炭吸附达到穿透点时，进行解吸操作；从富吸收剂以及活性炭吸附剂解吸出来的高浓度油气进入回收塔，被泵送来的液态贫汽油本体所吸收，吸收后的富汽油通过富汽油泵打回原来油罐或可直接使用；
(5)回收塔中的尾气重新进入吸收塔而被循环吸收；
其中，本发明中进吸收塔的油气和空气混合气体积流量Q1、进吸收塔的吸收剂体积流量Q2、进回收塔的汽油体积流量Q3之比为：Q1∶Q2∶Q3＝1∶(0.1～0.2)∶(0.03～0.08)。
2.根据权利要求1所述的利用吸收和吸附集成技术的油气回收方法，其特征在于吸收过程所用的吸收剂为吸收剂AbsFOV-97。
3.根据权利要求2所述的利用吸收和吸附集成技术的油气回收方法，其特征在于所述吸收剂添加导静电剂、除泡剂。
4.根据权利要求1所述的利用吸收和吸附集成技术的油气回收方法的装置，其包括：吸收塔、溶剂泵、解吸卧罐、回收塔、富汽油泵、贫汽油泵，其中吸收塔(2)上部与溶剂泵(6)相连接，吸收塔(2)底部与解吸卧罐(4)顶部相连接；解吸卧罐(4)底部与溶剂泵(6)进口端相连接，另一顶部经管路与回收塔相连；回收塔(9)底部与富汽油泵(10)进口端相连接，上部与贫汽油泵(11)出口端相连接；其特征在于设置吸附过程使用的单个吸附塔(2)，吸收塔(2)顶部出气端与吸附塔(3)下部相连接。
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