CN101462689A - 加油站吸收冷凝吸附变频油气回收法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加油站吸收冷凝吸附变频油气回收法，它涉及环境保护及节能技术领域，特指一种采用“溶剂”“冷凝”“吸附”复合工艺的加油站吸收冷凝吸附变频油气回收法。它由3个工艺2个环节组成，即3个工艺是溶剂吸收；冷凝回收；油气深度吸附回收，2个环节是油罐车卸油时的集中回收的一级油气回收环节和加油枪给客户车辆加油分散回收的二级油气回收环节。具体方法包括：一级油气回收环节是油气通过溶剂吸收；冷凝回收和油气深度吸附回收。二级油气回收环节是油气只通过油气深度吸附回收。使回收效果和回收效益最优化。

Description

加油站吸收冷凝吸附变频油气回收法

技术领域：本发明涉及环境保护及节能技术领域，特指一种采用“溶剂”“冷凝”“吸附”复合工艺的加油站吸收冷凝吸附变频油气回收法。

背景技术：目前挥发性有机物(volatile organic compound，VOC)造成的光化学污染已成为我国部分城市面临的一个重要环境问题，城市加油站的油品蒸发是VOC排放的一个重要来源，并且油品蒸气所含的VOC物种的化学活性非常高，因此加油站VOC排放对臭氧生成的贡献率不容忽视。同时VOC物质自身具有很强的毒性，且绝大多数的加油站都位于城镇交通要道等人群相对集中地方，存在较大的潜在危险，加油站的油品蒸发还造成巨大的资源浪费和经济损失，并且随着油价的不断上涨，这部分经济损失还在继续扩大，在无控制的情况下，这部分来源于加油站油品蒸发而产生的排放对环境和经济的影响会越来越严重。油气回收处理，第一关键技术在于怎样分离油气和空气。目前，油气与空气的分离回收方法有吸收法、吸附法、冷凝法及膜法等。各种油气回收都具有优缺点及适用范围。吸收法油气回收方法通过油气、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。故吸收法对于处理高浓度、大流量的油气有明显的优势，回收效果的好坏和费用主要取决于吸收剂。吸附法有利于控制回收系统尾气中油气浓度在很低的水平，但其存在吸附热明显、解吸较难、达到吸附平衡时间较长等问题，故特别适合于回收低浓度、小流量的油气，并宜作为某些组合工艺的后续处理。冷凝法简单，可直接回收到油品，对于处理高浓度，中流量的油气有明显的优势。但单纯的冷凝法冷凝温度要低于-70~C以下，才可保证回收率达到90％左右，相应地制冷系统较复杂。同时，还要用耐低温材料及增加保温、除霜等环节，投资成本和运行费用都较高。膜分离法油气回收技术作为一门新技术，正处于研究开发中，目前，国内外有用有机膜来分离回收VOC，但膜使用寿命较短，投资及运行费用较大。根据本发明技术特点检索了国内外数据库，发现有专利“加油站密闭加油回收油气的装置和方法”(申请号：00124339.X)采用了加油站密闭加油回收油气的装置和方法，或用单一回收方法回收加油过程产生的油气的相关专利，如“冷凝式油气回收装置”(专利号：200320102333.2)、“人工制冷油气回收设备”(专利号：01210316.0)，但尚未见有公开发表的与本发明技术特点密切相关的3个工艺2个环节，即3个工艺是溶剂吸收；冷凝回收；油气深度吸附回收，2个环节是油罐车卸油时的集中回收的一级油气回收环节和加油枪给客户车辆加油分散回收的二级油气回收环节的自动切换变频复合工艺应用于加油站油气回收的报道，而且已知的加油站油气回收的专利和报道的技术指标和设备性价比也低于本发明。

发明内容：本发明目的是提供一种高效、经济、小型化、自动化程度高的加油站油气回收的方法及装置，基本解决加油站内地下油罐收油及汽车加油时排放的油气回收问题。本发明全面考虑加油站地下卧式油罐收油及向汽车加油时排放的油气回收问题。其油气来自汽油，而且还可以来自柴油等VOC。

实现本发明目的的技术方案为：加油站油气回收过程由3个连续的工艺组成，即为“溶剂吸收工艺”“冷凝回收工艺”及“油气深度吸附回收工艺”，具体为：

(1)“溶剂吸收工艺”包括，用冷凝后的回收液态油做吸收溶剂与油罐车卸油时产生的油气经集油气管在吸收罐内做喷淋式逆行运动，溶剂充分吸收油气，此时溶剂温度在-30至-50之间，经过溶剂吸收后的尾气其油气浓度降低、温度降低，进入第二个工艺冷凝回收，溶剂在吸收罐内循环，富油溶剂被冷凝后的液态油置换进储油灌回收。

(2)“冷凝回收工艺”包括，油气经过溶剂吸收工艺后温度降到4℃左右，油气中的大部分水汽凝结为水排出，利用压缩机制冷，在蒸发器内冷媒换热，将油气温度降低到设定的温度，油气进入一级冷却器冷却到约-20至-40℃，再进入二级冷却器冷却到约-40至-60℃，经过一、二级冷却可以使大部分挥发性有机化合物冷凝成为液体流入吸收罐内循环，经过冷凝回收后的尾气其油气浓度更低、温度也更低，进入第三个工艺油气深度吸附回收。

(3)油气深度吸附回收工艺，采用带活性炭或活性炭纤维或其它已知的适合吸附油气组分的高效吸附剂做吸附床层的反应容器，油气进入反应容器，油气吸附在吸附床层，当吸附床层吸附饱和后，利用控制器启动真空设备解吸，同时控制器还具备一个默认指令即：当第一环节油气回收系统的“溶剂吸收工艺”、“冷凝回收工艺”不工作时启动该工艺，将解吸的油气和第二环节的间断性油气返回第一环节油气集气管从新再循环进入“溶剂吸收工艺”和“冷凝回收工艺”，吸附反应容器中未被吸附的空气从排放口排入大气，其尾气排放达到国际排放标准。

加油站油气回收环节由2个环节组成，具体为：

(1)油罐车卸油时的集中回收的一级油气回收环节是油罐车卸油时产生的油气经集油气管进入溶剂吸收装置、冷凝回收装置、油气深度吸附回收装置的油气回收环节，此时3个工艺协同工作。

(2)加油枪给客户车辆加油分散回收的二级油气回收环节是油枪加油过程中产生的油气经集油气管进入油气深度吸附回收装置的油气回收环节，此时吸收和冷凝工艺是间歇式变频工作。

本发明所述“溶剂吸收工艺”其特征在于，溶剂吸收工艺是用冷凝后的回收液态油做溶剂与油罐车卸油时产生的油气经集油气管在吸收罐内做喷淋式逆行运动，溶剂充分吸收油气，此时溶剂温度在-30至-50之间，经过溶剂吸收后的尾气其油气浓度降低、温度降低，进入第二个工艺冷凝回收，溶剂在吸收罐内循环，富油溶剂被冷凝后的回收液态油置换脱水后进入储油灌回收。

本发明所述“冷凝回收工艺”其特征在于，油气经过溶剂吸收工艺后温度降到4℃左右，油气中的大部分水汽凝结为水排出，利用压缩机制冷，在蒸发器内冷媒换热，将油气温度降低到设定的温度，油气进入一级冷却器冷却到约-20至-40℃，再进入二级冷却器冷却到约-40至-60℃，经过一、二级冷却可以使大部分挥发性有机化合物冷凝成为液体流入吸收罐内循环，经过冷凝回收后的尾气其油气浓度更低、温度也更低，进入第三个工艺油气深度吸附回收。

本发明所述“油气深度吸附回收工艺”其特征在于，油气深度吸附回收工艺，采用带活性炭或活性炭纤维或其它已知的适合吸附油气组分的高效吸附剂做吸附床层的反应容器，油气进入反应容器，油气吸附在吸附床层，当吸附床层吸附饱和后，利用控制器启动真空设备解吸，同时控制器还具备一个默认指令即：当第一环节油气回收系统的吸收系统、冷凝系统不工作时启动该系统，将解吸的油气和第二环节的间断性油气返回第一环节油气集气管从新再循环进入“溶剂吸收工艺”和“冷凝回收工艺”，吸附反应容器中未被吸附的空气从排放口排入大气，其尾气排放达到国际排放标准。

本发明所述“油罐车卸油时集中回收的一级油气回收环节”其特征在于，油罐车卸油时产生的油气经集油气管进入溶剂吸收装置、冷凝回收装置、油气深度吸附回收装置的油气回收环节，此时3个工艺协同工作。

本发明所述“加油枪给客户车辆加油分散回收的二级油气回收环节”其特征在于，油枪加油过程中产生的油气经集油气管进入油气深度吸附回收装置的油气回收环节，此时吸收和冷凝工艺是间歇式变频工作。

本发明所述的加油站吸收冷凝吸附变频油气回收法，其特征在于，2个环节是通过控制器完成自动切换变频回收工艺。

本发明所述的加油站吸收冷凝吸附变频油气回收法，其特征在于，地下油罐安装一套液压安全装置，该装置控制压力根据需要可调。该装置可用来监控加油站埋地卧式油罐压力波动情况，并自动保护油罐正压/负压在设定的范围内。

本发明所述的加油站吸收冷凝吸附变频油气回收法，其特征在于，加油站吸收冷凝吸附变频油气回收法可设计为成套撬装封闭箱体或房形整机结构，它占地面积少适合室内或室外放置。

本发明所述的加油站吸收冷凝吸附变频油气回收法，其特征在于，加油站吸收冷凝吸附变频油气回收法还同时适用于其它VOC的回收。

采用本发明的加油站吸收冷凝吸附变频油气回收法，总回收率大于99.9％，尾气油气含量小于100mg/m3，应用于年汽油、柴油加油量各5000吨的加油站，静态投资回收期小于2年(满负荷)。

本发明的有益效果：1、利用冷凝后的回收液态油做溶剂与油罐车卸油时产生的油气经集油气管在吸收罐内做喷淋式逆行运动，溶剂充分吸收油气。它的设备成本低；吸收成本低；解吸成本无，虽然吸收效果一般，但它使油气温度下降，有利于冷凝设备成本下降，冷凝回收效率提高。2、冷凝回收工艺，它不仅能集中大批量的回收处理油气，而且技术成熟安全可靠。“溶剂吸收工艺”和“冷凝回收工艺”结合特别适用于回收油罐车卸油时产生的油气，即集中回收的一级油气回收环节，它的特点是：集中、量大、定时。如果只使用“油气深度吸附回收工艺”，设备体积增大，消耗加大，安全系数降低，使用成本和回收成本增加。3、“油气深度吸附回收工艺”是对“冷凝回收工艺”的一种补充，因为经过冷凝回收后尾气能够直接排放并达到国际标准，需要冷却温度低达-184℃，其回收率可达99％。只有用液氮制冷才能使工作温度达-184℃。此时设备费用和运行费用骤然增加，已经没有实际应用意义。因此用“油气深度吸附回收工艺”做“溶剂吸收工艺”和“冷凝回收工艺”的补充更具有经济实用性，而且“油气深度吸附回收工艺”特别适用于回收油枪加油过程中产生的油气，即分散回收的二级油气回收环节，它的特点是：分散、量小、不定时。如果使用“溶剂吸收工艺”和“冷凝回收工艺”设备能耗加大，使用成本和回收成本增加。4、集成应用了吸收、冷凝、吸附回收复合工艺，提高了回收效率，降低了尾气油气含量，由于采用双环节变频回收工艺大大减少了设备运营成本，延长了设备使用寿命，同时，采用复合工艺，发挥各自工艺的特点，可以大大降低单一工艺的技术指标和成本以及设备体积。5、该装置的油气回收率大于99.9％，系统尾气油气含量小于100mg/m3。6、本发明可设计为成套撬装封闭箱体或房形整机结构，占地面积少适合室内或室外放置，而且整机实现人性化友好型设计，操作简便。7、本发明不仅能治理加油站油罐收油及汽车加油时排放的油气污染并回收有价值的资源，减少了发生火灾的危险性，节省能源，保护环境，而且，还同时考虑其它VOC的回收。8、本发明不仅特别适用与环保要求严格的城市加油站，还适用于国内外环保要求严格的各种石化、石油企业、化工企业等各种挥发性有机物污染场所。本发明社会效益、经济效益十分明显。

附图说明：图1是加油站吸收冷凝吸附变频油气回收法的示意图。

图中序号，1是汽车，2带回收油气的自封式加油枪，3加油机，4地下油罐，5汽车油罐车，6量油孔，7第一环节油气集气管，8吸收罐，9吸收溶剂循环喷淋管路，10，循环泵，11，油、水分离器，12冷凝室，13冷凝后的回收液态油管，14回收油管，15，分离后的排水管，16活性炭吸附床层的反应容器，17真空设备，18排放口，19阻火器，20第二环节油气集气管，21收油管，22付油管，23球阀一，24油气管路，25球阀二，26防爆电磁阀一，27防爆电磁阀二，28球阀三，29球阀四，30球阀五，31单向阀，32控制器，33防爆电磁阀三，34液压安全装置。

具体实施方式：

如图1所示，本发明实施例包括：1是汽车，2带回收油气的自封式加油枪，3加油机，4地下油罐，5汽车油罐车，6量油孔，7第一环节油气集气管，8吸收罐，9吸收溶剂循环喷淋管路，10，循环泵，11，油、水分离器，12冷凝室，13冷凝后的回收液态油管，14回收油管，15，分离后的排水管，16活性炭吸附床层的反应容器，17真空设备，18排放口，19阻火器，20第二环节油气集气管，21收油管，22付油管，23球阀一，24油气管路，25球阀二，26防爆电磁阀一，27防爆电磁阀二，28球阀三，29球阀四，30球阀五，31单向阀，32控制器，33防爆电磁阀三。34液压安全装置。

如图1，各装置连接描述如下：

(1)第一环节油气集气管7的油气来自汽车油罐车5经球阀一23向地下油罐4卸油过程中的排放气直接进入第一环节油气集气管7。

(2)第一环节油气集气管7经由球阀三28与吸收罐8中下部相连接。

(3)吸收罐8上部和下部连接吸收溶剂循环喷淋管路9，管路中有循环泵10，吸收罐8接近底部处连接回收油管14，吸收罐8顶部连接油气管路24，油气管路24经冷凝室12再经球阀二25进入活性炭吸附床层的反应容器16。

(4)回收油管14连接防爆电磁阀一26，再连接油、水分离器11。油、水分离器11分别连接回收油管14和分离后的排水管15。

(5)来自冷凝室12回收的液态油经冷凝后的回收液态油管13再经防爆电磁阀二27与吸收溶剂循环喷淋管路9连接。

(6)第二环节油气集气管20的油气来自带回收油气的自封式加油枪2向汽车1加油时产生的，即油品由地下油罐4经付油管22通过加油机3向汽车1加油时，通过带回收油气的自封式加油枪2将油气自吸至第二环节油气集气管20。

(7)第二环节油气集气管20经由球阀四29进入活性炭吸附床层的反应容器16。

(8)活性炭吸附床层的反应容器16下方经过油气管路24和第二环节油气集气管20与球阀五30连接，球阀五30再与真空泵17经单向阀31与第一环节油气集气管7连接，活性炭吸附床层的反应容器16顶部经控制器32与防爆电磁阀三33再与阻火器19和排放口18连接。

油气回收步骤为：

(1)第一环节油气回收：即汽车油罐车5经球阀一23向地下油罐4卸油过程中的排放气直接进入油气集气管7，将油气引入吸收罐8进行喷淋吸收，其回收率达到50％左右，然后油气经油气管路24进入低温冷凝阶段中的冷凝室12，引入冷凝室12的油气经冷凝后，其回收率达到80％左右，冷凝得到的液态油品通过冷凝室12下方的冷凝后的回收液态油管13进入吸收溶剂循环喷淋管路9用做吸收溶剂，经吸收油气后的富液态油经油、水分离器11通过回收油管14回收至储油罐。经冷凝后的贫油气进入活性炭吸附床层的反应容器16做油气深度吸附回收，经活性炭吸附床层的反应容器16吸附后的尾气油气含量小于100mg/m3，总回收率大于99.9％。当吸附床层吸附饱和后，利用控制器32启动真空设备17解吸，将油气和第二环节的间断性油气返回第一环节油气集气管7从新回收。

(2)第二环节油气回收：即油品由地下油罐4经付油管22通过加油机3向汽车1加油时，通过带回收油气的自封式加油枪2将油气自吸至第二环节油气集气管20，经由球阀四29进入活性炭吸附床层的反应容器16，当吸附床层吸附饱和后，利用控制器32启动真空设备17解吸，同时控制器还具备一个默认指令即：当第一环节油气回收系统的“溶剂吸收工艺”、“冷凝回收工艺”不工作时启动该工艺，将解吸的油气和第二环节的间断性油气返回第一环节油气集气管7从新回收。

(3)地下油罐4的压力范围可通过液压安全装置34控制，从而使油罐正压/负压控制在设定的范围内。

(4)活性炭吸附床层中未被吸附的空气经排放口18排入大气。

真空设备17可为滑片式、旋片式真空泵，或其它已知的适合抽真空的动力设备；真空设备运行可自动或手动操作，其解吸时间根据使用情况设定；为防止意外，尾气排放口18前安装阻火器19；整个油气回收设备设计为成套撬装封闭箱体或房形整机结构，结构简单、紧凑、占地面积少可放置室内或室外。整机可实现人性化设计，自动化程度高，整机操作阀件很少。设备面板上设置控制按钮及显示仪表，机内由电磁阀自动或手动控制，也可配备光电触摸感应面板提供舒适的就地控制界面。回收设备与外部连接、内部连接选用耐油导静电金属软管，方便连接安装。

以上方案就是一套完整的加油站吸收冷凝吸附变频油气回收法。

Claims (5)

1，一种加油站吸收冷凝吸附变频油气回收法，其特征是加油站油气回收过程由3个工艺2个环节组成，即3个工艺是溶剂吸收；冷凝回收；油气深度吸附回收，2个环节是油罐车卸油时集中回收的一级油气回收环节和加油枪给客户车辆加油分散回收的二级油气回收环节。具体方法包括：

(1)溶剂吸收工艺是用冷凝后的回收液态油做溶剂与油罐车卸油时产生的油气经集油气管在吸收罐内做喷淋式逆行运动，溶剂充分吸收油气，此时溶剂温度在—30至—50之间，经过溶剂吸收后的尾气其油气浓度降低、温度降低，进入第二个工艺冷凝回收，溶剂在吸收罐内循环，富油溶剂被冷凝后的回收液态油置换脱水后进入储油灌回收。

(2)冷凝回收工艺，油气经过溶剂吸收工艺后温度降到4℃左右，油气中的大部分水汽凝结为水排出，利用压缩机制冷，在蒸发器内冷媒换热，将油气温度降低到设定的温度，油气进入一级冷却器冷却到约-20至-40℃，再进入二级冷却器冷却到约-40至-60℃，经过一、二级冷却可以使大部分挥发性有机化合物冷凝成为液体流入吸收罐内循环，经过冷凝回收后的尾气其油气浓度更低、温度也更低，进入第三个工艺油气深度吸附回收。

(3)油气深度吸附回收工艺，采用带活性炭或活性炭纤维或其它已知的适合吸附油气组分的高效吸附剂做吸附床层的反应容器，油气进入反应容器，油气吸附在吸附床层，当吸附床层吸附饱和后，利用控制器启动真空设备解吸，同时控制器还具备一个默认指令即：当第一环节油气回收系统的吸收系统、冷凝系统不工作时启动该系统，将解吸的油气和第二环节的间断性油气返回第一环节油气集气管从新再循环进入“溶剂吸收工艺”和“冷凝回收工艺”，吸附反应容器中未被吸附的空气从排放口排入大气，其尾气排放达到国际排放标准。

(4)油罐车卸油时集中回收的一级油气回收环节是油罐车卸油时产生的油气经集油气管进入溶剂吸收装置、冷凝回收装置、油气深度吸附回收装置的油气回收环节，此时3个工艺协同工作。

(5)加油枪给客户车辆加油分散回收的二级油气回收环节是油枪加油过程中产生的油气经集油气管进入油气深度吸附回收装置的油气回收环节，此时吸收和冷凝工艺是间歇式变频工作。

2，根据权利要求1所述的加油站吸收冷凝吸附变频油气回收法，其特征在于，所述的2个环节是通过控制器完成自动切换变频回收工艺。

3，根据权利要求1或2所述的加油站吸收冷凝吸附变频油气回收法，其特征在于，所述的地下油罐安装一套液压安全装置，该装置控制压力根据需要可调。该装置可用来监控加油站埋地卧式油罐压力波动情况，并自动保护油罐正压/负压在设定的范围内。

4，根据权利要求1或2所述的加油站吸收冷凝吸附变频油气回收法，其特征在于，所述的加油站吸收冷凝吸附变频油气回收法可设计为成套撬装封闭箱体或房形整机结构，它占地面积少适合室内或室外放置。

5，根据权利要求1或2或4所述的加油站吸收冷凝吸附变频油气回收法，其特征在于，所述的加油站吸收冷凝吸附变频油气回收法还同时适用于其它VOC的回收。

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