CN102380288B - 一种吸收—吸附集成技术的油气回收方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种吸收—吸附集成技术的油气回收方法及装置，该方法采用半流程方式和全流程方式交替运行进行油气的回收；该装置包括流量计（1）、风机（2）、吸收塔（3）、溶剂泵（4）、解吸塔（5）、真空泵（6）、回收塔（7）、富油泵（8）、贫油泵（9）、第一吸附塔（10）和第二吸附塔（11）；所述吸收塔（3）上部的吸收剂进口与溶剂泵（4）出口相连，所述吸收塔（3顶部的出气口分别经控制阀与所述第一吸附塔（10）和第二吸附塔（11）下部的进出气口相连；所述吸收塔（3）底部的吸收剂出口分别经控制阀与所述解吸塔（5）的顶部回剂口（20）和中部回剂口（24）连接。该发明大幅降低系统综合能耗，减少了运行成本。

Description

一种吸收—吸附集成技术的油气回收方法及装置

技术领域

本发明涉及油气回收技术领域，特指一种采用半流程和全流程方式交替运行的吸收—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

石油从原油开采到石油产品使用的整个过程中，都存在着不同程度的油品蒸发损耗。油品蒸发损耗不仅危及石油储运各个环节的安全，并严重污染环境，而且会使油品质量降低，影响到油品的正常使用，造成能源浪费。降低油品储运过程中的蒸发损耗具有非常重要的意义。减少油品蒸发损耗的主要措施是采用适当的方法对油气进行回收利用。目前油气回收的方法主要有：吸附法、吸收法、冷凝法等。吸收-吸附集成技术的流程是：油气经集气管引入溶剂吸收塔，大部分油气被吸收剂吸收，含少量油气的尾气通入吸附塔进行深度吸附后排放，吸收油气的吸收剂进入解吸塔（罐）进行真空解吸后循环使用。当吸附塔中吸附剂达到吸附穿透点时，进行解吸操作。解吸塔及吸附塔解吸出来的油气送至回收塔回收。吸收-吸附集成工艺比单纯吸收法有更高的回收效率，比单纯吸附法有更高的安全性，综合效益显著。

中国专利CN1334313A提出了一种吸收—吸附组合回收油气的工艺流程。该发明不足之处主要在于：① 该方法尤其适合在油气处理量大的工况下应用，对油气处理量小及不稳定的工况适应性相对较差；② 该方法中油气吸收与解吸过程同时进行，增加了生产能耗，加大了运行成本。

发明内容

本发明目的是提供一种用半流程和全流程方式交替运行的油气回收方法，该方法适用于油气处理量少及系统进气不稳定的工况，同时也适用于油气处理量大的工况。

本发明的另一目的是提供一种油气回收装置，该装置采用半流程和全流程方式交替运行的方式，降低了运行能耗，减少了运行成本。

本发明的技术方案是：

一种吸收—吸附集成技术的油气回收方法，该方法包括以下步骤：

1）油气引入吸收塔，使用流量计记录混合气的体积流量及累积体积；

2）采用半流程方式进行油气的吸收和吸附；

3）所述半流程方式运行达到设定的时间或设定的油气体积流量后，切换到全流程方式进行解吸塔和吸附塔的解吸；

4）所述全流程方式运行达到设定时间后，切换回步骤2）。

进一步，所述半流程方式是油气从吸收塔底部进入塔体中，利用塔顶喷淋下的高效吸收剂进行吸收，吸收剂由溶剂泵打到吸收塔顶部，解吸塔处于微真空或常压状态，吸收塔底部中的吸收剂通过自流回到解吸塔。

进一步，所述全流程方式是解吸塔处于高真空解吸状态，吸收塔底部中的富吸收剂通过自吸从解吸塔顶部回剂口回到解吸塔；所述富吸收剂从解吸塔顶部流下并经过多层塔板时，其所吸收的油气被解吸出来；从所述解吸塔以及吸附塔中解吸出来的高浓度油气由回收塔底部进入回收塔中，使用汽油对油气进行吸收回收，未被回收的油气回到所述吸收塔循环吸收。

进一步，所述吸收塔中的液位高于解吸塔中的液位。

一种吸收—吸附集成技术的油气回收装置，包括流量计、风机、吸收塔、溶剂泵、解吸塔、真空泵、回收塔、富油泵、贫油泵、第一吸附塔和第二吸附塔；所述流量计出口与风机进口相连，所述风机出口与所述吸收塔下部的进气口相连；所述吸收塔上部的吸收剂进口与溶剂泵出口相连，所述吸收塔顶部的出气口分别经控制阀与所述第一吸附塔和第二吸附塔下部的进出气口相连；所述吸收塔底部的吸收剂出口分别经控制阀与所述解吸塔的顶部回剂口和中部回剂口连接；所述第一吸附塔和第二吸附塔的底部的进出气口还分别经控制阀与所述真空泵进口相连，所述第一吸附塔和第二吸附塔顶部的尾气排气口分别经控制阀接入外部；所述解吸塔底部的吸收剂出口与所述溶剂泵进口相连，其顶部的解吸油气出口与所述真空泵进口相连；所述真空泵出口连接到所述回收塔下部的进气口；所述回收塔底部的回油口与所述富油泵进口相连，其上部的进油口与所述贫油泵出口相连，其顶部的尾气出口与所述吸收塔下部的回气口连接。

进一步，所述解吸塔立式结构，顶盖中央设有顶部回剂口，顶盖侧部设有解吸油气出口，所述解吸油气出口中设有除雾及除沫的构件；解吸塔的下部侧面设有与中部回剂口，底盖侧部设有吸收剂出口，底盖中央设有排凝口；所述吸收剂出口伸入塔内100~200mm；所述解吸塔内部设有多层塔板，每层塔板上设有若干溢流小管，所述溢流小管直径为φ15mm~φ30mm，管口离塔板面为5~10mm；每层塔板中央开有内部排凝孔。

进一步，所解吸塔的述顶部回剂口、中部回剂口和吸收剂出口的直径相同。

进一步，所述塔板为4-7层，层间距为100~250mm。

进一步，所述溢流小管在每层塔板上的总截面积为解吸塔截面积的5%~8%。

进一步，所述相邻塔板上的溢流小管错开排布。

本发明的有益效果为：

（1）采用半流程方式和全流程方式相结合，油气回收系统按设定运行时间或按进入系统的油气和空气的混合气累积体积量而自动或手动选定半流程回收工艺或全流程回收工艺，不仅适用于油气进量少及不稳定的工况，也适合于大油气量的工况。

（2）油气回收系统很大一部分能耗为解吸操作时的能耗，采用半流程方式和全流程方式交替方式运行，半流程方式运行时，只进行油气吸收和吸附操作，不进行解吸及回收操作；全流程方式运行时，整套油气回收系统的吸收、吸附、解吸及回收操作同时运行。这样可以大幅降低系统综合能耗，从而大大地减少了运行成本。如采用这种新工艺，回收一升汽油耗电量小于0.08kWh；仅仅采用全流程方式回收工艺时，回收一升汽油耗电量一般为0.24kWh；而仅仅采用纯冷凝法并达到相同回收效果时，回收一升汽油耗电量一般高达0.6kWh。

附图说明

图1为本发明实施例示意图。

图2为本发明解吸塔实施例示意图。

图3 图2的A-A放大图。

图4 图2的B处的放大图

其中：1 流量计，2 风机，3 吸收塔，4 溶剂泵，5 解吸塔，6 真空泵，7 回收塔，8 富油泵，9 贫油泵，10 第一吸附塔，11 第二吸附塔，12~19 控制阀A~H，20 顶部回剂口，21 解吸油气出口，22 除雾器，23 塔板，24 中部回剂口，25 吸收剂出口，26 排凝口，27 塔体，28 溢流小管，29 内部排凝孔。

具体实施方式

如附图1，各设备连接描述如下：流量计1出口与风机2进口相连接，风机2出口与吸收塔3下部的进气口相连接；吸收塔3上部的吸收剂进口与溶剂泵4出口相连接，顶部的出气口分别经控制阀A12或控制阀D15与第一吸附塔10和第二吸附塔11下部的进出气口相连接，底部的吸收剂出口分别经控制阀G18或控制阀H19与解吸塔5顶部回剂口20和中部回剂口24相连接；第一吸附塔10和第二吸附塔11底部的进出气口还分别经控制阀B13或控制阀C14与真空泵6进口端相连接，第一吸附塔10或第二吸附塔11顶部的尾气排气口分别经控制阀E16或控制阀F17而将尾气排入大气；解吸塔5底部的吸收剂出口与溶剂泵4进口相连接，解吸塔5顶部的解吸油气出口21与部与真空泵6进口相连接；真空泵6出口连接到回收塔7下部的进气口；回收塔7底部的回油口与富油泵8进口相连接，上部的进油口与贫油泵9出口相连接，顶部排放出的尾气返回到吸收塔3下部的回气口而被循环吸收。

本发明中解吸塔5的实施例结构如图2所示。解吸塔5为立式解吸塔，其直径根据油气回收系统的处理量而定，一般可设计为φ800mm~φ3000mm。解吸塔5的顶盖中央设有直径为φ80mm~φ150mm的吸收剂回剂口20，顶盖侧部设有直径为φ150mm~φ300mm的解吸油气出口21。该出口中应设有除雾及除沫的构件，如附图2中的除雾器22。在解吸塔5的下部侧面设有与顶部回剂口20相同直径的另一吸收剂回剂口24。在解吸塔5的底盖侧部设有与顶部回剂口20相同直径的吸收剂出口25。吸收剂出口25应伸入塔内100~200mm。解吸塔5的底盖中央设有直径为φ25mm~φ50mm的排凝口26。在解吸塔5内部设有4～7层塔板23，各层塔板间隔距离为100~250mm。塔板使用花纹钢板或花纹不锈钢板制成。如图3-4所示，每塔板上设有若干个溢流小管28，溢流小管28直径为φ15mm~φ30mm，管口离塔板面为5~10mm（即伸出塔板5~10mm高）。每层塔板上设置的溢流小管的总截面积为解吸塔5截面积的5%~8%（即开孔率）。每层塔板中央都开有一个直径φ10mm的内部排凝孔29。每相邻两层塔板的溢流小管28口应错开布置，以免有一些吸收剂从上到下从各层塔板的溢流小管28直接穿过流下，而没有在各塔板上稍微停留。

在半流程运行方式时，吸收塔3中的液位应比解吸塔5中的液位略高，以使吸收塔3中的吸收剂能够自流回到解吸塔5中。

应根据处理的油气或其它有机废气成分，来选择液环真空泵或干式真空泵。如选用液环真空泵，还要配套选用一个高效液气分离器，同时其密封液应选用不与油气互溶、难挥发、低粘度的液体。如回收汽油油气时，可选用乙二醇做密封液。

为了使解吸塔5、第一吸附塔10或第二吸附塔11的真空度保持（控制）稳定，以及保护真空泵6不会处于超真空状态运行，可以选用变频真空泵，通过解吸塔5、第一吸附塔10或第二吸附塔11中的真空度来自动变频控制真空泵6的抽气量。

为了使吸收塔3、解吸塔5中的吸收剂液位保持（控制）稳定，可以选用变频溶剂泵，通过解吸塔5或吸收塔3中的液位来自动变频控制溶剂泵4的输送流量。

为了使回收塔7的液位保持（控制）稳定，可以选用变频富油泵、变频贫油泵，通过回收塔7中的液位来自动变频控制富油泵8、贫油泵9的输送流量。

为了不对油气集气系统中油气和空气的混合气过分引流，可以选用变频风机，通过风机2入口的压力或真空度来自动变频控制风机2的抽气量。

油气回收步骤根据需要按半流程、全流程方式进行。

（1）半流程方式油气回收工艺（步骤）：

① 油气收集系统收集到的油气和空气的混合气经流量计1后，由风机2将其输送到吸收塔3底部，进入塔中。

② 该混合气从吸收塔3底部进入塔中，其中的大部分油气被从塔顶喷淋下的贫吸收剂所吸收。该贫吸收剂是由溶剂泵4打到吸收塔顶部的。在半流程回收工艺中，解吸塔5处于微真空或常压状态，控制阀H19开启，吸收塔3底部中的吸收剂通过阀H19、从解吸塔5中部回剂口24自流回到解吸塔5。

③ 经吸收塔3吸收后的含有少量油气的尾气进入吸附塔10进行深度吸附，然后微含油气量的尾气从吸附塔10顶部排入大气中。此时控制阀A12和控制阀E16开启，控制阀B13、控制阀C14、控制阀D15和控制阀F17关闭，当第一吸附塔10吸附到一定时间后（即吸附达到穿透点后），控制阀D15和控制阀F17开启，控制阀A12和控制阀E16关闭，尾气切换进入第二吸附塔11继续进行深度吸附。

④ 半流程运行方式中，真空泵6、富油泵8、贫油泵9处于关停状态，由于真空泵6、富油泵8、贫油泵9的运行功率约占整个油气回收系统的2/3~5/6（根据回收系统处理量而定），从而大大地减少了整个油气回收系统的运行能耗及成本。

（2）全流程方式油气回收工艺（步骤）：

当半流程回收方式运行到设定时间或流量计1累积计量的油气和空气的混合气的体积到设定值后，回收系统自动或手动切换为全流程回收方式运行。

①  油气收集系统收集到的油气和空气的混合气经流量计1后，由风机2将其输送到吸收塔3底部，进入塔中。

② 该混合气从吸收塔3底部进入塔中，其中的大部分油气被从塔顶喷淋下的贫吸收剂所吸收。该贫吸收剂是由溶剂泵4打到吸收塔顶部的。在全流程回收工艺中，由于解吸塔5处于真空解吸状态，此时控制阀H19关闭、控制阀G18开启，吸收塔3底部中的富吸收剂通过阀G18、从解吸塔5顶部回剂口20自吸回到解吸塔5。

③  富吸收剂从解吸塔5顶部流下并经过多层塔板23时，由于此时解吸塔5处于高真空状态，所以在吸收剂下流的过程中，其所吸收的油气被解吸出来。解吸塔5的真空度是由真空泵6抽气来实现的。

④ 在解吸塔5进行真空解吸再生的同时，控制阀B13开启，控制阀A12和控制阀E16关闭，对第一吸附塔10中的吸附剂进行高真空解吸。当第一吸附塔10中的吸附剂解吸完成后，控制阀B13关闭，控制阀E16和控制阀A12打开。从吸收塔3顶部出来的尾气重新切换进入第一吸附塔10中而深度吸附回收。此时，关闭控制阀D15和控制阀F17，打开控制阀C14，对第二吸附塔11中的吸附剂进行高真空解吸。第一吸附塔10和第二吸附塔11就是这样循环切换而实现吸附—解吸，从而保证油气回收系统的连续运行。第一吸附塔10和第二吸附塔11的真空度也是由真空泵6抽气来实现的。

⑤ 真空泵6从解吸塔5和第一吸附塔10（或第二吸附塔11）解吸出来的高浓度油气进入回收塔7底部。该油气在回收塔7中向上流动的过程中，被来自贫油泵9打来的贫汽油所喷淋吸收回收，吸收油气后的富汽油经富油泵8输出到指定储罐或管线，未被汽油吸收的少量油气回到吸收塔3而被循环吸收。

⑥ 当全流程运行到一定时间后，或根据流量计1显示的混合气进量，可以重新切换到半流程运行方式，也即关停真空泵6、富油泵8、贫油泵9，打开控制阀H19，其它同于所述的半流程油气回收工艺（步骤）。

Claims (5)

1.一种吸收—吸附集成技术的油气回收装置，包括流量计（1）、风机（2）、吸收塔（3）、溶剂泵（4）、解吸塔（5）、真空泵（6）、回收塔（7）、富油泵（8）、贫油泵（9）、第一吸附塔（10）和第二吸附塔（11）；其特征在于：所述流量计（1）出口与风机（2）进口相连，所述风机（2）出口与所述吸收塔（3）下部的进气口相连；所述吸收塔（3）上部的吸收剂进口与溶剂泵（4）出口相连，所述吸收塔（3）顶部的出气口分别经控制阀与所述第一吸附塔（10）和第二吸附塔（11）下部的进出气口相连；所述吸收塔（3）底部的吸收剂出口分别经控制阀与所述解吸塔（5）的顶部回剂口（20）和中部回剂口（24）连接；所述第一吸附塔（10）和第二吸附塔（11）的底部的进出气口还分别经控制阀与所述真空泵（6）进口相连，所述第一吸附塔（10）和第二吸附塔（11）顶部的尾气排气口分别经控制阀接入外部；所述解吸塔（5）底部的吸收剂出口（25）与所述溶剂泵（4）进口相连，其顶部的解吸油气出口（21）与所述真空泵（6）进口相连；所述真空泵（6）出口连接到所述回收塔（7）下部的进气口；所述回收塔（7）底部的回油口与所述富油泵（8）进口相连，其上部的进油口与所述贫油泵（9）出口相连，其顶部的尾气出口与所述吸收塔（3）下部的回气口连接；所述解吸塔（5）为立式结构，顶盖中央设有顶部回剂口（20），顶盖侧部设有解吸油气出口（21），所述解吸油气出口（21）中设有除雾及除沫的构件；解吸塔（5）的下部侧面设有中部回剂口（24），底盖侧部设有吸收剂出口（25），底盖中央设有排凝口（26）；所述吸收剂出口（25）伸入塔内100~200mm；所述解吸塔（5）内部设有多层塔板（23），每层塔板（23）上设有若干溢流小管（28），所述溢流小管（28）直径为φ15mm~φ30mm，管口离塔板面为5~10mm；每层塔板（23）中央开有内部排凝孔（29）。

2.根据权利要求1所述的一种吸收—吸附集成技术的油气回收装置，其特征在于：所述顶部回剂口（20）、中部回剂口（24）和吸收剂出口（25）的直径相同。

3.根据权利要求1所述的一种吸收—吸附集成技术的油气回收装置，其特征在于：所述塔板（23）为4-7层，层间距为100~250mm。

4.根据权利要求1所述的一种吸收—吸附集成技术的油气回收装置，其特征在于：所述溢流小管（28）在每层塔板（23）上的总截面积为解吸塔（5）截面积的5%~8%。

5.根据权利要求1或3所述的一种吸收—吸附集成技术的油气回收装置，其特征在于：所述相邻塔板（23）上的溢流小管（28）错开排布。

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