CN101642659A - 膜加吸附组合工艺油气回收装置及方法 - Google Patents
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Abstract
膜加吸附组合工艺油气回收装置及方法,属于利用膜分离工艺和吸附工艺相结合的工艺方法回收处理油气的技术,本方法将油品在各种储运过程中产生的各种油气和空气的混合气体,经集气管进入油气分离器进行初步分离,其中小颗粒油气和空气混合气在真空泵P1的压差作用下进入膜分离器进行进一步分离,从膜分离器出来的含有少量油气的空气进入吸附器A或吸附器B中进行吸附处理,经吸附后几乎不含油气的空气通过排放口排入大气。另外,经分离器分离出的大颗粒油滴、经膜分离器富集出的渗透气和经吸附器A或吸附器B解析出来的解吸气一起经回油管被送入地下储罐或直接使用。两个吸附器中的吸附剂为专用于油气回收的柱状活性炭,两者交替在真空泵P2作用下进行真空脱附,脱附时间设定为15~20分钟。本发明油气回收率高达98%以上,排放气中油气几乎接近于零排放,可获得明显的环境效益和经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及环境保护及节能技术领域的一种油气回收处理系统,特别指一种膜分离和吸附组合工艺的加油站、油库油气回收的装置及方法。
背景技术
随着人们生活质量的提高,对环境的保护意识也逐渐增强。而对于建在城镇办公场所和生活社区的加油站和油库,由于很少安装油气回收系统,在给机车加油或向油库充油的过程中就会有一部分油气挥发至空气中,由此不但造成大气污染,连续不断的油气挥发还会造成严重的经济损失。据统计,2003年我国拥有各类汽车超过1600万辆,仅消耗汽油就达6000万吨,在销售储运环节“大呼吸”“小呼吸”,以及油品生产环节蒸发损耗超过60万吨,这相当于每年的经济损失近达20亿人民币。
目前,人们已经研发出多种油气回收技术方案,如吸收法、吸附法、冷凝法及膜法等。其中吸收法油气回收是指通过油气和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,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,回收效果的好坏主要取决于吸收剂。如要控制吸收法回收系统尾气中油气浓度在很低的水平,吸收塔的高度可能很高,从而增加了投资及运行费用。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、解析较难、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。冷凝法是利用各种烃类VOCs在不同温度和压力下具有不同的饱和蒸汽压,通过降低温度或增加压力,使某些有机物由气态转化为液态的原理,汽油等轻质油品由原油加热蒸馏而得到,因此只要将油气降温到初馏点以下就能从气态变成液态。冷凝法简单,可直接回收油品,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℃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。膜分离法是利用油气与空气在膜内扩散性能(即渗透速率)的不同来实现分离,即让油气/空气混合物在一定压差推动下经过膜的“过滤作用”,使混合气中的油气优先通过膜得以分离回收,而空气则被选择性截留。因为油气具有易凝析和易爆炸的特性,为操作安全和防止气体在膜组件中凝析侵蚀膜组件,故常用在透过侧减压的方式来形成膜两侧的压力差。膜分离法油气回收技术作为一门新技术,尚处于研究开发中,尤其对高性能的膜材料的开发研制。目前,虽然膜技术还没有成熟,但可在组合工艺中作为一种预处理,其效果比其他工艺要明显的多。
由于单一工艺很难达到环保排放标准,故目前通常采用几种工艺相结合的方式,这样不同工艺的组合以取得优势互补,并在一定程度上减少环境污染,提高其操作安全性。根据本发明的技术特点检索了相关专利数据库,发现有以下几种组合工艺:
申请号200620168794.3专利“膜法油气回收系统”和申请号200720305625.5专利“用于加油站的油气回收处理系统”,两种专利都只单纯采用了膜分离法,正如上文提到目前在膜组件还没有成熟的情况下,单纯的某一工艺是很难到达国家规定的油气浓度排放标准。
申请号200410064973.8的专利“复叠法油气分离回收系统及其分离回收方法”、申请号200610135849.5的专利“冷凝和膜分离组合式油气回收工艺技术”和申请号200720089596.2的专利“用于加油站或油库油气回收处理的膜式冷凝油气液化装置”都采用了“冷凝”和“膜分离”组合工艺方法。申请号200710003055.8的专利“一种油气回收处理方法”和申请号200710131549.4的专利“利用吸收法和膜分离法集成技术的油气回收”采用了“吸收”和“膜”的组合工艺方法。目前尚未公开发表的与本发明技术特点密切相关的采取“膜分离和吸附复合工艺”的油气回收方法应用于加油站或油库油气回收的报道。
发明内容
本发明的目的是为克服现有油气分离回收技术的不足,是对单吸附技术的改进,克服了单吸附工艺吸附时间长,处理量小的缺点。针对现有技术上述的不足,本发明所提供的是工艺简单、设备紧凑、能耗较小、运行成本低、操作费用低、投资回收期短,占地面积小、无二次污染回收益好的膜分离和吸附工艺方法。
本发明为膜分离与吸附工艺油气回收系统,包括油气分离器、膜组件、吸附单元和真空泵,按图所示连接在一起。在吸附单元设有两个吸附器进行交替吸附和脱附,从而保证了活性碳的寿命,达到很好的吸附效果。在膜组件和吸附器后分别设有真空泵,以保证各自可以单独的工作,互不影响。
本发明所述的膜分离与吸附工艺相结合的油气回收方法是:1、油气混合气经过油气分离器除去其中的固体颗粒以及气雾状油滴后,进入膜分离系统;2、经过膜分离系统渗透解析后,渗余气进入吸附单元,含有富集油气的渗透气通过真空泵输送到地下储罐;3、经过吸附器的吸附与解析后,解吸气也通过真空泵送入地下储罐,剩余排放气接近于零排放。
本发明所采用的工艺可分为油气回收膜系统和油气吸附/脱附系统,其工艺流程是:收集的油气混合气达到一定的压力时,进入油气回收膜系统中的油气分离器,其中颗粒大的油滴就被分离出来,其余的油气及空气进入膜分离系统进一步分离,在膜后真空泵P1产生的压差作用下,大部分的油气被富集在渗透气一侧并从膜分离器出来与油气分离器中分离出液态油一起进入地下储罐,其余含有少量油气的渗余气进入吸附系统进一步被吸附。在吸附系统中系统工艺设置初始状态默认吸附器A吸附油气,当由膜系统中分离出来的渗余气进入量达到饱和状态时,工艺控制程序自动将油气输送切换给吸附器B,吸附器B开始吸附油气。于此同时真空泵P2启动,吸附器A进行真空脱附,脱附时间设定为15~20分钟。脱附完后,吸附器A缓慢释放负压状态,并对活性碳进行吹扫,回复常态进入待命工作状态。待吸附器B中油气进入量再次达到饱和值时,再切换到吸附器A,同时吸附器B脱附,脱附的油气被送入地下储罐中,如此循环。未被吸附的空气进入大气排放。通过此工艺过程排放的油气浓度远远低于排放标准中的25g/m3。
本发明相对于传统的冷凝加吸附工艺及单纯的膜工艺相比,其显著的特点是:1、系统结构简单,自动化程度高,运行成本低廉;2、集膜分离与吸附回收方法的优点为一体,使得本发明更能广泛的被运用于各种油气处理场所;3、排放指标远远符合国内外最严格的环保排放标准要求;4、分离效果显著,其回收率可达98%以上,可获得明显的环境效益和经济效益;5、噪音小,能耗小,适合于居民居住场所的油气回收处理。
附图说明
图1是膜加吸附组合油气回收工艺流程图
图1中的说明:
1-集气管 2-油气分离器 3-膜分离器
4-吸附器A 5-吸附器B 6-真空泵P1
7-真空泵P2 8-回油管 9-排放口
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的工艺作进一步的阐述。
如图1所示,本发明具体工艺从左至右依次设有集气管(1)、油气分离器(2)、膜分离器(3)、吸附器A(4)、吸附器B(5)、真空泵P1(6)、真空泵P2(7)、回油管(8)以及两个吸附器上方的排放口(9)。
图中各部分的连接情况如下:集气管(1)与油气分离器(2)进口端相连接;油气分离器(2)顶部出口端与膜分离器(3)进气端相连接,油气分离器(2)底部出口与回油管(8)相连接;膜分离器(3)渗余气出口端与吸附器A(4)、吸附器B(5)的进气口相连接,膜分离器(3)渗透气出口端与真空泵P1(6)进气口相连接,真空泵P1(6)出气口端与回油管(8)相连接;吸附器A(4)及吸附器B(5)的解析气出口端与真空泵P2(7)进气口端相连接,真空泵P2(7)的出气口与回油管(8)相连接;吸附器A(4)及吸附器B(8)并联,其上部与排气口(9)相连接。
本工艺在运行时,利用油气集气系统,将油品储运设备在收发由过程中产生的各种油气和空气的混合气体经集气管(1)送入油气分离器(2),利用油气分离器(2)自身的结构和分离原理将大颗粒油滴分离出来,其余油气和空气混合气经油气分离器(2)进入膜分离器(3)在真空泵P1(6)产生的压差作用下作进一步分离处理,大部分的油气被富集在渗透气一侧并从膜分离器出来与油气分离器中分离出的大颗粒油滴一起经回油管(8)由真空泵P1(6)送入地下储罐或直接外送使用,从膜分离器(3)中分离出来的含有少量油气的渗余气被送至系统默认的吸附器A(4)中进一步吸附分离。当由膜分离器(3)中分离出来的渗余气进入量达到饱和状态时,工艺控制程序自动将油气输送切换给吸附器B(5),吸附器B(5)开始吸附油气。于此同时真空泵P2(7)启动,吸附器A(4)进行真空脱附,脱附时间设定为15~20分钟。脱附完后,吸附器A(4)缓慢释放负压状态,并对活性碳进行吹扫,回复常态进入待命工作状态。待吸附器B(5)中油气进入量再次达到饱和值时,再切换到吸附器A(4),同时吸附器B(5)脱附,脱附的油气被真空泵P2(6)送入地下储罐或直接外送使用,如此循环。未被吸附的空气经排气口(9)进入大气排放,从而实现了油气的回收利用,并防止环境污染。
该分离系统中,膜分离器(3)、吸附器A(4)、吸附器B(5)、真空泵P1(6)以及真空泵P2(7)的启动与停止都是由各处的压力传感器感应此处的压力值与系统自动控制程序中的压力范围对比进行自动控制。其中吸附器A(4)及吸附器B(5)中所使用的吸附剂为专门研究用于油气回收的柱状活性碳,且三苯不易使该活性碳中毒失效,其吸附/脱附效果远远大于普通活性碳,使用后可进行二次开发利用,不会造成二次污染。
Claims (4)
1.一种膜加吸附组合工艺油气回收装置,其特征是:该装置从左至右依次设有集气管(1)、油气分离器(2)、膜分离器(3)、吸附器A(4)、吸附器B(5)、真空泵P1(6)、真空泵P2(7)、回油管(8)以及两个吸附器上方的排放口(9)。各部分连接情况如下:集气管(1)与油气分离器(2)进口端相连接;油气分离器(2)顶部出口端与膜分离器(3)进气端相连接,油气分离器(2)底部出口与回油管(8)相连接;膜分离器(3)渗余气出口端与吸附器A(4)、吸附器B(5)的进气口相连接,膜分离器(3)渗透气出口端与真空泵P1(6)进气口相连接,真空泵P1(6)出气口端与回油管(8)相连接;吸附器A(4)及吸附器B(5)的解析气出口端与真空泵P2(7)进气口端相连接,真空泵P2(7)的出气口与回油管(8)相连接;吸附器A(4)及吸附器B(8)并联,其上部与排气口(9)相连接。
2.根据权利要求1所述的膜加吸附组合工艺油气回收方法,其特征在于:该膜加吸附组合工艺油气回收过程由以下四个阶段连续组成,具体为:
(a)油气混合气经集气管(1)直接引入油气分离器(2)进行分离,分离出的大颗粒油滴经回油管(8)被送入地下储罐或直接使用;
(b)其余小颗粒油气和空气混合气在真空泵P1(6)的压差作用下进入膜分离器(3)分离,经膜分离器(3)富集出的渗透气经回油管(8)被送入地下储罐或直接使用;
(c)从膜分离器(3)出来的含有少量油气的空气进入吸附器A(4)或吸附器B(5)中进行吸附处理,经吸附后几乎不含油气的空气通过排放口(9)排入大气,吸附器A(4)和吸附器B(5)两者交替在真空泵P2(7)作用下进行真空脱附。
(d)经油气分离器(2)分离出的大颗粒油滴、经膜分离器(3)富集出的渗透气和经吸附器A(4)或吸附器B(5)解析出来的解吸气一起经回油管(8)被送入地下储罐或直接使用。
3.根据权利要求2所述的膜加吸附组合工艺油气回收方法,其特征在于:吸附器A(4)和吸附器B(5)交替在真空泵P2(7)下脱附,其脱附时间设定为15~20分钟。
4.根据权利要求2所述的膜加吸附组合工艺油气回收方法,其特征在于:吸附器A(4)和吸附器B(5)中用于油气吸附处理的吸附剂为柱状油气专用活性碳。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20100210 |