CN101830423A

CN101830423A - 一种油气净化回收装置及其尾气净化回收装置和方法

Info

Publication number: CN101830423A
Application number: CN 201010191045
Authority: CN
Inventors: 王业勤; 熊志强; 沈静; 杜雯雯
Original assignee: SICHUAN ALLY HI-TECH Co Ltd
Current assignee: Sichuan Yalian Hydrogen Energy Technology Co ltd
Priority date: 2010-06-04
Filing date: 2010-06-04
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2030-06-04
Also published as: CN101830423B

Abstract

本发明公开了一种油气净化回收装置及其尾气净化装置和方法，本发明涉及油气回收技术领域，目的是解决现有油气回收装置存在的成本高、回收效果不好的问题，其中尾气净化回收装置包括至少两个吸附塔；第一吸附塔的产品气出口与第二吸附塔的原料气进口可控或不控连接；第一吸附塔的原料气进口与油气回收的尾气可控连接，并与真空泵可控连接；第二吸附塔的产品气出口与接收放空气的管道通过两个程控阀分别连接，其中一个程控阀控制第二吸附塔内的放空气排出到上述管道内，另一个程控阀控制放空气进入到第二吸附塔内。

Description

一种油气净化回收装置及其尾气净化回收装置和方法

技术领域

本发明涉及油气回收技术领域，特别涉及对挥发性油气回收利用的装置及方法。

背景技术

油气回收装置，是指在装卸汽油和给车辆加油的过程中，将挥发的汽油油气收集起来的装置。油气回收装置通过采用吸收、吸附或冷凝等工艺中的一种或两种方法，或减少油气的污染，或使油气从气态转变为液态，重新变为汽油，达到回收利用的目的。

油气回收是节能环保型的高新技术，运用油气回收技术回收油品在储运、装卸过程中排放的油气，防止油气挥发造成的大气污染，消除安全隐患，通过提高对能源的利用率，减小经济损失，从而得到可观的效益回报。目前常见的方法有吸附法、吸收法、冷凝法和膜分离法。

其中吸附法是利用活性炭、硅胶或活性纤维等吸附剂对油气/空气混合气的吸附力的大小，实现油气和空气的分离。油气通过活性炭等吸附剂，油气组分吸附在吸附剂表面，然后再经过减压脱附或蒸汽脱附，富集的油气用真空泵抽吸到油罐或用其他方法液化；而活性炭等吸附剂对空气的吸附力非常小，未被吸附的尾气经排气管排放。

但油气中的三苯易使活性炭失活，活性炭失活后存在二次污染问题；而国产活性炭吸附力一般只有7%左右，而且寿命不长，一般2年左右要换一次，换一次活性炭成本很高。

为了达到有效的吸附效果，一般吸附塔从外观上显得高而细，这就造成了吸附塔设备成本较高。

油气回收的范围从汽油扩大到油漆、苯、甲醇、二甲醚等所有易挥发的轻质有机物，相关规定要求这些产品的储存、运输及销售单位，必须按规定建设相应规模的油气回收设施，减少挥发性有机物的排放。

发明内容

本发明的目的是解决现有油气回收装置存在的成本高、回收效果不好的问题，提供一种尾气净化回收装置，使油气回收装置尾气中烃类物质总浓度低于国家标准规定，与现在普遍采用的吸附法与冷凝法或与膜分离联合工艺进行油气回收相比，成本更低、回收净化效果更好，能源的利用率更高，装置的总烃类脱除率可以达到99％。

本发明的另一个目的是提供一种应用上述尾气净化回收装置的油气回收装置。

本发明还有一个目的是提供一种应用上述回收装置的油气回收方法。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种油气回收的尾气净化回收装置包括

至少两个吸附塔；

第一吸附塔的产品气出口与第二吸附塔的原料气进口可控或不控连接；

第一吸附塔的原料气进口与油气回收的尾气可控连接，并与真空泵可控连接；

第二吸附塔的产品气出口与接收放空气的管道通过两个程控阀分别连接，其中一个程控阀控制第二吸附塔内的放空气排出到上述管道内，另一个程控阀控制放空气进入到第二吸附塔内。

一个实施方式中，所述第二吸附塔的原料气进口与真空泵可控连接。

一个实施方式中，所述第一吸附塔的原料气进口通过第一程控阀与尾气连接，通过第二程控阀与真空泵连接。

一个实施方式中，所述第一吸附塔的产品气出口与第二吸附塔的原料气进口通过第三程控阀连接。

一种油气净化回收装置，包括一次变压吸附回收装置，所述一次变压吸附回收装置的尾气排放管道连接有二次变压吸附回收装置；

所述二次变压吸附回收装置包括：

至少两个吸附塔；

第一吸附塔的原料气进口与一次变压吸附回收装置的尾气排放管道可控连接，并与真空泵可控连接；

上述回收装置的一个实施方式是，所述第二吸附塔的原料气进口与真空泵可控连接；

所述第一吸附塔的原料气进口通过第一程控阀与尾气连接，通过第二程控阀与真空泵连接；

所述第一吸附塔的产品气出口与第二吸附塔的原料气进口通过第三程控阀连接。

一个实施方式中，所述二次变压吸附回收装置包括N个变压吸附塔，其中N为自然数；第i吸附塔的原料气进口与一次变压吸附回收装置的尾气排放管道可控连接，并与真空泵可控连接；第i吸附塔的产品气出口与第i+1吸附塔的原料气进口可控连接，并与接收放空气的管道通过两个程控阀分别连接，其中一个程控阀控制第i吸附塔内的放空气排出到上述管道内，另一个程控阀控制放空气进入到第i吸附塔内；

上述i从1至N；

上述可控连接通过程控阀实现。

更具体而言，所述第N吸附塔的产品气出口通过程控阀与第一吸附塔的原料气进口连接；所述可控连接都通过程控阀实现。

一种油气回收的尾气净化回收方法包括

a.利用二次变压吸附回收装置接收一次变压吸附回收装置排出的油气尾气；

b.使上述尾气通过二次变压吸附回收装置的至少两个吸附塔进行吸附，并排出放空气；

c.利用真空泵对二次变压吸附回收装置中的油气回收物进行解吸；

d将上述放空气充入上述吸附塔，对吸附塔升压至设定的吸附压力。

更具体而言，所述二次变压吸附回收装置包括三个吸附塔；

第一吸附塔的原料气进口通过第一程控阀接收一次变压吸附回收装置排出的油气尾气，并通过第二程控阀与真空泵可控连接；

第一吸附塔的产品气出口通过第三程控阀与第二吸附塔的原料气进口可控连接，并通过第四程控阀可控地将放空气排出到放空气管道中或将放空气从放空气管道充入第一吸附塔；

第二吸附塔的原料气进口通过第六程控阀接收一次变压吸附回收装置排出的油气尾气，并通过第七程控阀与真空泵可控连接；

第二吸附塔的产品气出口通过第八程控阀与第三吸附塔的原料气进口可控连接，并通过第九程控阀可控地将放空气排出到放空气管道中或将放空气从放空气管道充入第一吸附塔；

第三吸附塔的原料气进口通过第十一程控阀接收一次变压吸附回收装置排出的油气尾气，并通过第十二程控阀与真空泵可控连接；

第三吸附塔的产品气出口通过第十三程控阀与第一吸附塔的原料气进口可控连接，并通过第十四程控阀可控地将放空气排出到放空气管道中或将放空气从放空气管道充入第一吸附塔；

步骤a中，打开第一程控阀、第三程控阀，一次变压吸附回收装置的油气尾气通过第一程控阀进入二次变压吸附回收装置的第一吸附塔、第二吸附塔；

步骤b中，上述油气尾气在第一吸附塔、第二吸附塔进行吸附后，打开第九程控阀，未被吸附塔内的吸附剂吸附的气体，即放空气通过第九程控阀排出到放空气管道中；

步骤c中，吸附完成后，关闭第一程控阀、第三程控阀、第九程控阀，打开第二程控阀、第七程控阀，启动真空泵对第一吸附塔、第二吸附塔进行抽真空，两塔内的油气回收物脱离吸附剂被解吸，而进入真空泵被回收，然后关闭第二程控阀、第七程控阀，解吸过程结束；

步骤d中，打开第九程控阀、第十四程控阀，使放空气充入第二吸附塔、第三吸附塔，直到两个吸附塔的压力升至设定的吸附压力，关闭第九程控阀、第十四程控阀，完成吸附回收过程。

本发明采用上述结构的装置和/或上述步骤的方法，形成与一次变压吸附级联的二次变压吸附，吸附、脱附、升压过程就构成了一个完整的吸附过程，每个吸附塔都经历这些过程，但是在步骤上相互错开，使未被吸附剂吸附的气体和脱附产物能够源源不断被回收，满足工业化的要求。在多个吸附塔交替连续生产的过程中，吸附塔中存在的“死空间”依次得到利用，提高了吸附剂的利用率。

通过使用该二级变压吸附油气回收装置，使整个吸附系统中吸附剂的使用率大大提高，与现有的油气回收装置相比，降低了成本、节约了资源、避免浪费，并使整个油气回收装置的放空气中烃类物质的浓度完全符合国家对油气回收装置尾气浓度的要求。

附图说明

图1是本发明中油气回收装置及其二次变压吸附装置的结构示意图。

图2是本发明中吸附塔的结构示意图。

图3是本发明中两个吸附塔级联的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

图2所示为变压吸附塔的结构简图。

如图2所示，1为程控阀（由预先设定的程序控制开关）；2为程控阀；3为吸附塔产品气出口，也可以作为吸附塔充压气体进口；4为吸附塔中吸附剂未被使用的部分，称为“死空间”；5为吸附塔吸附过程结束时吸附前沿曲线；6为吸附剂；7为吸附饱和区；8为刚开始吸附时的吸附前沿曲线；9为吸附塔内吸附剂托盘；10为吸附塔原料气进口/解吸气出口；11为程控阀；12为程控阀；13为真空泵。

其工作原理是：当原料气刚刚进入吸附塔，吸附刚刚开始时，吸附剂存在大量的活性表面，被吸附的吸附质分子数大大超过离开表面的分子数。随着吸附的进行，吸附剂表面逐渐被吸附质分子遮盖，吸附剂表面再吸附的能力下降，直到吸附速度等于解吸速度时，就标示吸附达到了平衡，吸附塔中吸附饱和区就是已经达到了吸附平衡。

把颗粒大小均一的吸附剂填在固定吸附床上，含有一定浓度的吸附质的气体混合物以恒定的流速通过吸附床层。由于床层内的吸附剂存在传质阻力、流体的速度、吸附相平衡以及吸附机理等方面的影响，吸附质浓度一定的气体混合物通过吸附床时，首先自爱吸附床入口形成如图所示的吸附前沿曲线。随着气体混合物的不断流入，吸附前沿继续向前移动，经过一段时间后，吸附质出现在吸附床出口处，未被吸附剂吸附的气体汇集后从吸附塔顶部出口出吸附塔，这个过程称为“吸附”；并随着时间的推移，吸附质浓度不断上升，最终达到进入吸附床的吸附质浓度，吸附结束时吸附前沿曲线如图2中的曲线5所示，这时吸附塔在外力的作用下（本工艺采用的是利用真空泵对吸附塔抽真空来降低吸附塔的压力），压力开始降低，随着吸附塔压力降低，已经被吸附剂吸附的气体脱离吸附剂，这个过程称为“脱附”，“脱附”的气体汇集后从吸附塔底部出口出吸附塔，最终吸附塔压力降至约0.02Mpa；为了使吸附剂重新具备吸附活性，利用从吸附塔顶部出去的未被吸附剂吸附的气体对该吸附塔升压，直至升至系统预先设定放热吸附压力，这个过程称为“升压”。

吸附、脱附、升压过程就构成了一个完整的吸附过程。

但是在油气回收过程中，利用变压吸附来进行油气回收，未被吸附的气体为放空气，脱附产物为油气中可以回收利用的烃类。但是仅仅利用一级变压吸附，不仅在吸附过程中，吸附塔中始终存在“死空间”，“死空间”就是吸附塔中吸附剂始终没有被利用的部分，如图2中死空间4所示，这就造成了吸附剂的浪费、而且次过程中产生的放空气也不能达到国家对油气回收装置尾气的排放要求。

本发明中，一种油气回收的尾气净化回收装置（也可称为二次变压吸附回收装置）包括N个变压吸附塔，其中N为自然数；第i吸附塔的原料气进口与一次变压吸附回收装置的尾气排放管道可控连接，并与真空泵可控连接；第i吸附塔的产品气出口与第i+1吸附塔的原料气进口可控连接，并与接收放空气的管道通过两个程控阀分别连接，其中一个程控阀控制第i吸附塔内的放空气排出到上述管道内，另一个程控阀控制放空气进入到第i吸附塔内；

上述i从1至N；

上述可控连接通过程控阀实现。

相邻两个吸附塔的连接结构如图3所示，阀门1、2、11、12均为程控阀，由设定的程序控制阀门的开启和闭合，第一吸附塔100、第二吸附塔200由管线连接。吸附开始时，阀门12、2开启，原料油气依次通过第一吸附塔100、第二吸附塔200，原料气完全穿过第一吸附塔100。故第一吸附塔100中的吸附剂得到了完全应用，原料气通过第二吸附塔200的吸附过程与传统吸附塔中的一致。但是原料气通过的吸附饱和区的长度变长，吸附效果明显变好，使最终通过阀门2出吸附塔的放空气中烃类物质的浓度已经完全满足国家油气回收装置尾气的排放标准；吸附结束后，阀门12、2关闭，阀门11开，利用真空泵13对第一吸附塔100、第二吸附塔200进行抽真空降压，使回收油气“脱附”、汇集并通过阀门11出吸附塔；脱附过程结束后，阀门11关闭，阀门1开，利用放空气对第一吸附塔100、第二吸附塔200升压，直至升至系统预先设定放热吸附压力，这个过程称为“升压”；吸附、脱附、升压过程就构成了一个完整的吸附过程，每个吸附塔均要经历这些过程，但是在步骤上相互错开，是未被吸附剂吸附的气体和脱附产物能够源源不断的产生，满足工业化的要求。在多个吸附塔交替连续生产的过程中，吸附塔中存在的“死空间”依次得到利用，提高了吸附剂的利用率。

根据具体的生产要求，吸附塔的数量可以进行调整，多个吸附塔以这种方式交替进行吸附和解吸、升压过程，相邻两个吸附塔共同完成整个吸附工作，放空气和油气回收物就能源源不断地产生，满足产业化的要求。

一个实施例如图1所示，二次变压吸附回收装置包括三个吸附塔，其中：

第一吸附塔100的原料气进口通过第一程控阀101接收一次变压吸附回收装置500排出的油气尾气，并通过第二程控阀501与真空泵400可控连接；

第一吸附塔100的产品气出口通过第三程控阀201与第二吸附塔200的原料气进口可控连接，并通过第四程控阀301可控地将放空气排出到放空气管道中或将放空气从放空气管道充入第一吸附塔100；

第二吸附塔200的原料气进口通过第六程控阀102接收一次变压吸附回收装置500排出的油气尾气，并通过第七程控阀502与真空泵400可控连接；

第二吸附塔200的产品气出口通过第八程控阀202与第三吸附塔300的原料气进口可控连接，并通过第九程控阀302可控地将放空气排出到放空气管道中或将放空气从放空气管道充入第一吸附塔；

第三吸附塔300的原料气进口通过第十一程控阀103接收一次变压吸附回收装置500排出的油气尾气，并通过第十二程控阀503与真空泵400可控连接；

第三吸附塔300的产品气出口通过第十三程控阀203与第一吸附塔100的原料气进口可控连接，并通过第十四程控阀303可控地将放空气排出到放空气管道中或将放空气从放空气管道充入第一吸附塔100。

而本发明的油气回收装置在一次变压吸附回收装置500的基础上，再级联二次变压吸附回收装置。原料油气通过一次变压吸附回收装置500后，得到了油气回收装置的“一级放空气”，此放空气已经满足国家对油气回收装置尾气排放要求，而其另外一个产物为油气尾气，该尾气中一般含有500～2000g/Nm³的烃类物质，进入二次变压吸附回收装置可以进一步减少污染，提高回收率。

采用上述装置来进行油气回收的方法包括如下步骤：

参见图1，更具体的步骤是：

步骤a中，打开第一程控阀101、第三程控阀201，一次变压吸附回收装置的油气尾气通过第一程控阀101进入二次变压吸附回收装置的第一吸附塔100、第二吸附塔200；

步骤b中，上述油气尾气在第一吸附塔100、第二吸附塔200进行吸附后，打开第九程控阀302，未被吸附塔内的吸附剂吸附的气体，即放空气通过第九程控阀302排出到放空气管道中；

步骤c中，吸附完成后，关闭第一程控阀101、第三程控阀201、第九程控阀302，打开第二程控阀501、第七程控阀502，启动真空泵400对第一吸附塔100、第二吸附塔200进行抽真空，两塔内的油气回收物脱离吸附剂被解吸，而进入真空泵400被回收，然后关闭第二程控阀501、第七程控阀502，解吸过程结束；

步骤d中，打开第九程控阀302、第十四程控阀303，使放空气充入第二吸附塔200、第三吸附塔300，直到两个吸附塔的压力升至设定的吸附压力，关闭第九程控阀302、第十四程控阀303，完成吸附回收过程。

另一个实施例中，为了更好地控制，提高安全性，第一吸附塔100、第二吸附塔200、第三吸附塔300的产品气出口分别与放空气的管道通过第五程控阀401、第十程控阀402、第十五程控阀403可控连接，并且还设置有如图1所示的第十六程控阀601来总控放空气的充入。

为了使第一吸附塔和/或最后一个吸附塔（如图1中的第三吸附塔）也能完成交替工作，在第三吸附塔的产品气出口与第一吸附塔的原料气进口之间还设置有第十三程控阀203。

在这个实施例中，上述回收方法的步骤d则不打开第九程控阀302、第十四程控阀303，而是打开第十程控阀402、第十五程控阀403、第十六程控阀601，进行充压。

采用上述装置和方法，一个应用实例中，一级变压吸附回收装置采用传统的4塔－抽真空变压吸附装置，二级变压吸附回收装置采用3塔－抽真空装置，最终得到的出整个装置的气体中非甲烷总烃小于25g/m³；而对进整个装置气体中非甲烷总烃脱除率达到98%。

Claims

1.一种油气回收的尾气净化回收装置，其特征在于，包括

至少两个吸附塔；

2.如权利要求1所述一种油气回收的尾气净化回收装置，其特征在于，所述第二吸附塔的原料气进口与真空泵可控连接。

3.如权利要求1或2所述一种油气回收的尾气净化回收装置，其特征在于，所述第一吸附塔的原料气进口通过第一程控阀与尾气连接，通过第二程控阀与真空泵连接。

4.如权利要求3所述一种油气回收的尾气净化回收装置，其特征在于，所述第一吸附塔的产品气出口与第二吸附塔的原料气进口通过第三程控阀连接。

5.一种油气净化回收装置，包括一次变压吸附回收装置，其特征在于，所述一次变压吸附回收装置的尾气排放管道连接有二次变压吸附回收装置；

所述二次变压吸附回收装置包括：

至少两个吸附塔；

6.如权利要求5所述一种油气净化回收装置，其特征在于，所述第二吸附塔的原料气进口与真空泵可控连接；

7.如权利要求5所述一种油气净化回收装置，其特征在于，所述二次变压吸附回收装置包括N个变压吸附塔，其中N为自然数；第i吸附塔的原料气进口与一次变压吸附回收装置的尾气排放管道可控连接，并与真空泵可控连接；第i吸附塔的产品气出口与第i+1吸附塔的原料气进口可控连接，并与接收放空气的管道通过两个程控阀分别连接，其中一个程控阀控制第i吸附塔内的放空气排出到上述管道内，另一个程控阀控制放空气进入到第i吸附塔内；

上述i从1至N；

上述可控连接通过程控阀实现。

8.如权利要求7所述一种油气净化回收装置，其特征在于，所述第N吸附塔的产品气出口通过程控阀与第一吸附塔的原料气进口连接；所述可控连接都通过程控阀实现。

9.一种油气回收的尾气净化回收方法，其特征在于，包括

10.如权利要求9所述一种油气回收的尾气净化回收方法，其特征在于，所述二次变压吸附回收装置包括三个吸附塔；

第一吸附塔（100）的原料气进口通过第一程控阀（101）接收一次变压吸附回收装置（500）排出的油气尾气，并通过第二程控阀（501）与真空泵（400）可控连接；

第一吸附塔（100）的产品气出口通过第三程控阀（201）与第二吸附塔（200）的原料气进口可控连接，并通过第四程控阀（301）可控地将放空气排出到放空气管道中或将放空气从放空气管道充入第一吸附塔；

第二吸附塔（200）的原料气进口通过第六程控阀（102）接收一次变压吸附回收装置（500）排出的油气尾气，并通过第七程控阀（502）与真空泵（400）可控连接；

第二吸附塔（200）的产品气出口通过第八程控阀（202）与第三吸附塔（300）的原料气进口可控连接，并通过第九程控阀（302）可控地将放空气排出到放空气管道中或将放空气从放空气管道充入第一吸附塔；

第三吸附塔（300）的原料气进口通过第十一程控阀（103）接收一次变压吸附回收装置（500）排出的油气尾气，并通过第十二程控阀（503）与真空泵（400）可控连接；

第三吸附塔（300）的产品气出口通过第十三程控阀（203）与第一吸附塔（100）的原料气进口可控连接，并通过第十四程控阀（303）可控地将放空气排出到放空气管道中或将放空气从放空气管道充入第一吸附塔；

步骤a中，打开第一程控阀（101）、第三程控阀（201），一次变压吸附回收装置的油气尾气通过第一程控阀（101）进入二次变压吸附回收装置的第一吸附塔（100）、第二吸附塔（200）；

步骤b中，上述油气尾气在第一吸附塔（100）、第二吸附塔（200）进行吸附后，打开第九程控阀（302），未被吸附塔内的吸附剂吸附的气体，即放空气通过第九程控阀（302）排出到放空气管道中；

步骤c中，吸附完成后，关闭第一程控阀（101）、第三程控阀（201）、第九程控阀（302），打开第二程控阀（501）、第七程控阀（502），启动真空泵（400）对第一吸附塔（100）、第二吸附塔（200）进行抽真空，两塔内的油气回收物脱离吸附剂被解吸，而进入真空泵(400)被回收，然后关闭第二程控阀（501）、第七程控阀（502），解吸过程结束；

步骤d中，打开第九程控阀（302）、第十四程控阀（303），使放空气充入第二吸附塔（200）、第三吸附塔（300），直到两个吸附塔的压力升至设定的吸附压力，关闭第九程控阀（302）、第十四程控阀（303），完成吸附回收过程。