CN102441309A - 一种油气回收方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种油气回收方法和装置，采用冷冻盐水直接冷凝-吸附/解吸再生回收油气组合工艺，直接冷凝部分采用低温盐水与收集油气直接混合冷凝部分油气。本发明方法和装置具有操作弹性大，能耗低，投资少，无安全隐患，尾气可以达到排放的标准等特点。本发明方法和装置可以适用于车船装卸油品，油罐呼吸等情况的油气回收。
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方法和装置，具体地说是一种从含有挥发烃的废气中回收烃类并使排放尾气达到排放标准的油气回收方法和装置。
背景技术
轻质油品在储运、销售等过程中，产生大量的油气逸散。据统计每年轻质油品逸散损失的油品约占轻质油品的0.5％。这一方面导致大量的油气资源浪费，降低企业的经济效益，另一方面导致严重环境污染。另外，由于油气和空气容易形成爆炸性混合物(爆炸下限一般为1％～6％)，油气逸散将导致相应设施周围的油气浓度容易达到爆炸极限，聚集在地面的油气给企业和消费者带来极大的安全隐患，危及企业的安全生产，直接影响操作人员及周围环境人员的健康。因此，对逸散油气进行回收是十分必要的。
传统的油气回收技术主要有三种类型：一是冷凝法回收油气，采用两级或三级机械制冷深度冷凝，将大部分油气冷凝回收；二是吸收法回收油气，采用各种适宜的溶剂吸收油气；三是吸附法回收油气，采用各种适宜的固体吸附剂(如活性炭)吸附油气，吸附剂再生利用。三种类型的技术各有其优点和不足之处，在此基础上，又产生了各种改进工艺和组合工艺。
WO9604978采用活性炭作为吸附剂，使用两塔交替再生-吸附工艺，真空泵变压解吸，解吸气体经冷凝器冷凝回收。活性炭吸附油气组分时，吸附放热使活性炭床层有较大温升，特别是油气浓度较高时，活性炭床层极易产生局部过热的现象，从而减少了吸附剂的使用寿命，使操作过程存在安全隐患。
CN1494454A描述了一种采用活性炭吸附法回收有机物的装置，吸附停止后，采用蒸汽解吸吸附有机组分，然后进入冷凝器冷凝回收，引入大量蒸汽冷凝，增加了装置操作费用。CN1522785公开了一种油气回收方法，将油气压缩冷却，在加压的条件下吸附，该方法的不足之处在于，当处理油气量不稳定时，特别是油气量大幅度波动时，压缩机很难稳定操作。
CN101342427A采用了一种冷凝-吸附组合工艺回收油气。油气先经过冷却-冷凝实现部分油气组分冷凝分离，未凝油气由吸附-变压解吸回收，吸附尾气达标排放，解吸油气返回冷却装置与收集油气混合进入冷凝器。由于解吸油气与收集油气混合引起油气返混降低了解吸油气的露点，要求冷凝的温度更低，从而大大增加了此冷凝-吸附组合工艺的操作费用。
本领域技术人员知道，冷凝方法回收油气有两方面技术指标，一是冷凝的温度，一是油气的停留时间，即使在较低的冷凝温度下，如果停留时间不够，冷凝效率仍较低，因此，冷凝设备需要较大的规模，达到所需的油气停留时间，这就造成了设备投资大、操作费用高的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中油气回收技术所存在的缺点和问题，加以改进和创新的基础上，提供一种新型环保、安全可靠、设备简单、操作费用低的油气回收方法和装置。
本发明油气回收方法包括以下内容：采用直接冷凝-吸附/再生技术回收油气，直接冷凝为低温盐水与油气直接在喷射器内充分混合接触换热，然后混合物进入气液分离器，进行气相、油相和盐水的三相分离，气相进入吸附塔，油相回收，盐水循环至制冷系统制冷后循环使用，吸附塔设置至少两个进行切换操作，吸附饱和的吸附塔采用真空解吸再生，真空解吸的再生油气在冷凝器中冷凝并回收冷凝油，冷凝器采用冷冻盐水为冷却剂，经过冷凝器的低温盐水进入喷射器。
本发明方法中低温盐水与油气混合换热的喷射器可以是常规的文丘里喷射器，油气和低温盐水直接充分混合，达到快速冷凝效果。盐水经过制冷系统制冷后得到的冷冻盐水的温度一般为-25℃～-35℃，喷射器入口低温盐水与油气的比例为10～200L/m3，低温盐水的温度一般为-20℃～-33℃。
本发明方法中，气液分离器顶部设置气相排出口，底部设置盐水采出口，中部设置油相采出口。冷冻盐水可以是本领域常用的盐溶液，如氯化钙溶液、氯化钠溶液等，盐水在循环过程中，可以经过一段时间后进行处理，如脱油处理等。
本发明方法中，低温盐水和油气在喷射器中混合，直接冷凝油气。然后进入气液分离器，混合气液流体在气液分离器中实现油相、气相、盐水三相分离。未凝油气经除雾后进入吸附塔中进行吸附，吸附尾气达标排放。吸附塔至少设置两个进行切换操作，当其中一个吸附塔出口尾气烃浓度超过预期值时，切换到其他吸附塔。
本发明方法中，吸附饱和的吸附剂通过真空解吸再生，真空泵抽出的含烃气体增压再送入冷凝器，采用从制冷系统冷却的冷冻盐水进行冷凝，冷凝后的油气可以进入气液分离器，与喷射器排出物料共同进行分离回收，也可以单独设置冷凝油的回收装置。经过冷凝器的低温盐水进入喷射器。
由气液分离器分离出的盐水经循环泵进入盐水制冷系统，制冷后的冷冻盐水进入冷凝器冷凝真空解吸油气，经冷凝器换热后的低温盐水进入喷射器，与收集油气混合，直接冷凝油气。冷凝器中，解吸油气的冷凝温度为-20℃～-30℃。
本发明油气回收方法中气液分离器上部设置除雾器，除去未凝油气中携带的液体。
本发明油气回收方法中吸附塔为2～6个，优先2～3个，吸附剂可采用活性炭、硅胶、活性炭纤维、分子筛等。
本发明油气回收方法中盐水制冷系统可采用常规的机械制冷、冲管制冷、新型混合工质制冷等，优选机械制冷。
本发明方法中，其它技术内容，如吸附剂、吸附方法、解吸方法、制冷方法等是本领域技术人员熟知的内容。
本发明油气回收装置包括喷射器、气液分离器、盐水制冷系统、盐水循环泵、吸附塔、真空泵、冷凝器等，喷射器的气相入口和液相入口分别与收集油气管和循环盐水管相连，喷射器出口通过管道连接气液分离器入口；在气液分离器上设置盐水补充口、冷凝油排出口、盐水排出口和未凝油气排出口；气液分离器盐水排出口与盐水循环泵入口相连接，盐水经过盐水泵送入制冷系统制冷，然后输送到冷凝器中与解吸含烃油气换热冷凝油气，冷凝器中冷冻盐水出口连接到喷射器液相入口实现低温盐水制冷循环；气液分离器未凝油气排出口连接到吸附塔入口，吸附饱和后的吸附剂通过真空泵解吸再生，解析时吸附塔连接到真空泵入口，吸附剂进行真空解吸再生，真空泵出口与冷凝器气相入口相连，冷凝油气经冷凝器气相出口连接到气液分离器入口，冷凝油气在分离器中分离。
本发明油气回收方法和装置可以达到以下技术效果：
(1)采用油气直接冷凝，冷冻盐水经喷射器的冷冻盐水将油气部分冷凝，降低了吸附塔吸附油气的负荷，延长吸附剂使用寿命。能够适应油气排放量的大幅度波动，保持操作平稳和系统安全，获得较高的油气净化效果。冷冻盐水降低了油气温度，增加了吸附剂的吸附能力，消除了因吸附温度升高的安全隐患，从而提高了油气回收的效果。
(2)真空泵抽出的含烃气体增压再送入冷凝器，采用冷冻盐水冷凝。避免了含烃气体与收集的含空气油气混合而引起的返混，可大大减小对空气进行深度制冷而浪费能耗，从而降低了油气回收的操作费用。
(3)本发明油气回收方法适合于大处理量的油气回收装置，具有操作弹性大，适用范围广，油气排放浓度低，吸附剂床层“热点”温度低，投资少的特点，可以有效回收油气，油气回收率不低于99％，尾气可以达到排放的标准。
附图说明
图1是本发明油气回收工艺一种具体过程流程示意图。
其中：1-收集油气，2-喷射器，3-气液分离器，4-盐水循环泵，5-盐水制冷系统，6-冷凝油排出管，7-除雾器，8-冷凝器，9-真空泵，10-吸附塔A/B，11-吸附装置再生引入气，12-吸附后排放气，13-补充盐水。
具体实施方式
本发明油气回收方法和装置中，冷冻盐水和收集油气在喷射器中混合，直接冷凝油气，使得部分油气冷凝，减少吸附塔处理负荷，提高吸附剂使用寿命，同时降低了油气温度，有利于油气吸附和装置安全运行。混合气液流体进入气液分离器，在气液分离器中实现油相、气相、盐水的三相分离。未凝油气经除雾后进入吸附塔中进行吸附，尾气达标排放。吸附饱和后的吸附剂通过真空解吸再生，真空泵抽出的含烃气体增压再送入冷凝器，采用冷冻盐水冷凝，可使真空泵抽出的含烃气体中部分C2和大部分C3及以上组分冷凝回收，经冷凝后的油气进入气液分离器中实现油气分离，分离出的油通过排油管线排除装置外。
由分离器分离出的冷冻盐水经循环泵进入盐水制冷系统，制冷后的盐水进入冷凝器冷凝解吸油气，经冷凝器换热后的冷冻盐水进入喷射器，与收集油气混合，直接冷凝油气。
下面通过实施例进一步说明本发明油气回收方法的实施过程及应用效果。
实施例
如图1所示，本发明油气回收方法中收集油气1与经冷凝器8换热后的冷冻盐水在喷射器2中混合冷凝油气，从而减少吸附塔10A/B的处理量，降低油气1的温度，延长吸附塔10A/B使用寿命，能够适应油气排放量的大幅度波动，保持操作平稳和系统安全。在喷射泵2中混合冷凝的气液流体进入气液分离器3实现油、气、盐水三相分离。未凝油气经除雾器7除雾后进入吸附塔10A/B中进行吸附，尾气12达标排放。吸附饱和后的吸附剂通过真空泵9真空解吸再生，真空泵9抽出的含烃气体增压再送入冷凝器8，采用冷冻盐水冷凝，可使真空泵9抽出的含烃气体中部分C1、C2和大部分C3及以上组分冷凝回收，解吸油气采用冷冻盐水冷凝，避免了解吸油气与空气混合而引起的返混，可大大减小对空气进行深度制冷而浪费能耗，从而降低了油气回收的操作费用。
经冷凝后的油气进入气液分离器3中实现油气分离，在气液分离器3中分离出的油通过排油管线6排除装置外。由分离器3分离出的冷冻盐水经循环泵4进入盐水制冷系统5，制冷后的盐水进入冷凝器8冷凝解吸油气，经冷凝器8换热后的冷冻盐水进入喷射器2，与收集油气1混合，直接冷凝回收油气。该方法可以有效回收油气，尾气12可以达到排放的标准。
本实施例中，含30％(体积)油气的废气，温度30℃进入喷射器中，盐水制冷采用机械制冷，冷冻盐水制冷温度-35℃，冷凝器冷凝温度为-29℃，喷射器入口低温盐水与油气体积比为50L/m3。吸附剂采用活性炭，吸附塔入口油气温度-15℃，吸附空速为2000h-1，气速为0.2m/s，吸附塔出口温度为5℃。经本工艺处理后，出口油气浓度小于15mg/m3，回收率大于99％(质量)。
Claims (10)
1.一种油气回收方法，其特征在于：采用直接冷凝-吸附/再生技术回收油气，直接冷凝为低温盐水与油气直接在喷射器内充分混合接触换热，然后混合物进入气液分离器，进行气相、油相和盐水的三相分离，气相进入吸附塔，油相回收，盐水循环至制冷系统制冷后循环使用，吸附塔设置至少两个进行切换操作，吸附饱和的吸附塔采用真空解吸再生，真空解吸的再生油气在冷凝器中冷凝并回收冷凝油，冷凝器采用冷冻盐水为冷却剂，经过冷凝器的低温盐水进入喷射器。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：低温盐水与油气混合换热的喷射器是文丘里喷射器，油气和低温盐水直接充分混合，达到快速冷凝效果。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：盐水经过制系统制冷后得到的冷冻盐水的温度为-25℃～-35℃。
4.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于：喷射器入口低温盐水与油气的比例为10～200L/m3，低温盐水的温度为-20℃～-33℃。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：气液分离器顶部设置气相排出口，底部设置盐水采出口，中部设置油相采出口；冷冻盐水是氯化钙溶液或氯化钠溶液。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：吸附饱和的吸附剂通过真空解吸再生，真空泵抽出的含烃气体增压再送入冷凝器，采用从制冷系统冷却的冷冻盐水进行冷凝，冷凝后的油气进入气液分离器，与喷射器排出物料共同进行分离回收，或者单独设置冷凝油的回收装置。
7.按照权利要求1或6所述的方法，其特征在于：冷凝器中，真空解吸油气的冷凝温度为-20℃～-30℃。
8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：吸附塔为2～6个，吸附剂采用活性炭、硅胶、活性炭纤维或分子筛。
9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：盐水制冷系统采用机械制冷、冲管制冷或新型混合工质制冷。
10.一种油气回收装置，其特征在于：包括喷射器、气液分离器、盐水制冷系统、盐水循环泵、吸附塔、真空泵、冷凝器，喷射器的气相入口和液相入口分别与收集油气管和循环盐水管相连，喷射器出口通过管道连接气液分离器入口；在气液分离器上设置盐水补充口、冷凝油排出口、盐水排出口和未凝油气排出口；气液分离器盐水排出口与盐水循环泵入口相连接，盐水经过盐水泵送入制冷系统制冷，然后输送到冷凝器中与解吸含烃油气换热冷凝油气，冷凝器中冷冻盐水出口连接到喷射器液相入口实现低温盐水制冷循环；气液分离器未凝油气排出口连接到吸附塔入口，吸附饱和后的吸附剂通过真空泵解吸再生，解析时吸附塔连接到真空泵入口，吸附剂进行真空解吸再生，真空泵出口与冷凝器气相入口相连，冷凝油气经冷凝器气相出口连接到气液分离器入口，冷凝油气在分离器中分离。
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