CN102465000B - 一种油气冷凝回收方法 - Google Patents

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本发明涉及一种油气冷凝回收方法，属于环境保护和节能技术领域。本发明方法利用气液两相流泵将低温载冷剂与油气同时抽吸进入泵体，气相被高速旋转的叶轮切割成微气泡，增大了气液接触面积，油气被迅速降温，在压力作用下，油气在泵体及管道内即转变为液相，从而达到回收油气资源的目的。经处理后的不凝气进入油气后处理装置进一步处理，载冷剂循环使用。本发明具有工艺技术简单，设备投资少的特点。本发明方法适用于含油气浓度较高的废气的回收处理。

Description

一种油气冷凝回收方法
1、技术领域
本发明提供了一种油气冷凝回收方法，属于环境保护和节能技术领域。
2、背景技术
在石油化工、涂料、交通等领域，各种挥发性有机物在生产、储存、运输、销售和使用等过程中挥发出较高浓度的有机蒸汽，如汽油、石脑油和苯等，不但浪费资源，而且污染环境，并留下重大的火灾或爆炸隐患。目前对油气的回收方法有吸收法、吸附法、冷凝法和膜分离法，有些还含有压缩过程或几种方法的综合利用。吸附法在回收油气过程中，产生吸附热，危及操作的安全性。经吸附处理后的尾气中非甲烷总烃浓度一般都很低，因此吸附法更适合于做其他技术的最后把关服务，以保证尾气的达标排放。膜分离法油气回收技术为一门新兴技术，目前所用膜使用寿命短，投资和运行费用较高，高性能的膜材料仍处于研究开发阶段。吸收法是利用油气和空气在吸收剂中溶解度的不同，来实现油气与空气的分离。冷凝法是利用各种烃类在不同温度和压力下具有不同的饱和蒸气压，通过降低温度或增加压力，使有机物凝结出来，而空气则以气相排入大气。冷凝法又可分为直接冷凝法和冷凝压缩法，前者一般采用多级连续冷却方式降低挥发油气的温度，使油气中的轻油成分凝聚为液体而排出洁净空气，后者将油气压缩、冷凝后生成凝结液进行回收，温度越低、压力越高，回收的效果就越好，设施的投资和操作费用也越高。
专利CN101348729A《压缩冷凝式油气回收工艺技术》是对不压缩冷凝式油气回收装置的改进。对于储油库，要达到非甲烷总烃回收率≥90％的目标，油气不压缩冷凝温度必须达到-95℃，而当采用液环压缩机增压至0.5MPa时，油气温度只需冷凝至-75℃，便可达到同样的结果。据2006年《石油规划设计》第17卷第5期《冷凝式油气回收装置研究》介绍，2004年青岛高科石油天然气新技术设计研究所设计制造的国内第一套300m3冷凝式油气回收处理装置，对汽油油气进行回收和利用，油气回收率可达90％以上。虽然现有资料介绍的油气冷凝回收工艺对油气回收率均较高，但大都采用多级制冷，系统组成复杂，投资较高。
2001年《石油商报》第19卷第3期《我国吸收法油气回收技术发展状况》介绍了以低温汽油作吸收剂的油气回收装置。按照该工艺，油气随一部分低温盐水进入喷射器，使部分油气冷凝，没有冷凝的油气进入吸收塔，与从塔顶喷入的汽油和低温盐水接触，油气被吸收，不凝气在塔顶稀释后排放。利用该工艺，可使轻烃回收率达到92％。该技术为常压冷凝，为充分回收油气，其后设置了吸收塔。该工艺中，油气未经预冷，而是直接以盐水冷凝，油气中的水汽以水的形式析出并将载冷剂——盐水稀释，使盐水浓度很快降低，这就需要不断补充盐水以保证载冷剂浓度，从而达到油气冷凝所需的温度，从而大大增加了装置的操作费用。
3、发明内容
针对现有油气冷凝回收技术的不足，本发明提供了一种油气冷凝回收方法。
本发明的油气冷凝回收方法包括：
载冷剂经冷却后，由气液两相流泵提供动力，抽吸油气，使油气和载冷剂同时进入气液两相流泵，油气在叶轮高速旋转作用下以微气泡形式分散于载冷剂中，油气被迅速冷却，并在泵体和泵后管道的压力环境下由气相转变为液相，从而完成油气冷凝回收过程。
根据本发明的方法，所述的气液两相流泵的入口端真空度为-0.5～0MPa，出口端压力为0～1.0MPa(绝压)。与常规冷凝回收油气资源的工艺相比，本发明油气以微气泡形式分散于液相载冷剂中，气液接触面积更大，同时由于提供了较高的压力环境，油气由气相转变为液相的速度更快。
根据本发明的方法，所述的载冷剂为NaCl溶液，其质量浓度为7％～23％，载冷剂的冷却温度为0～-20℃。
根据本发明的方法，所述的载冷剂为CaCl2溶液，其质量浓度为9％～30％，载冷剂的冷却温度为0～-50℃。
在本发明方法中，气液两相流泵出口端物流进入油/载冷剂/气三相分离器进行分离，得到的油品直接作为产品销售或进行再加工，分离出的载冷剂经与原料油气换热后循环使用，不凝气进入油气后处理装置进一步处理。
根据本发明的方法，其中至少部分原料油气在进入气液两相流泵前与所述的循环载冷剂在原料油气/循环载冷剂换热器中进行换热。经换热预冷处理后，原料油气进入油/水/气三相分离器中进行分离，原料油气中的绝大部分水分在油/水/气三相分离器中析出，含油污水进入污水处理场进一步处理后排放，从而可以使载冷剂能够在一个较长时间里循环使用，并保持一定的浓度。
本发明方法中，所述的油/载冷剂/气和油/水/气三相分离器均为常压操作。所述油/载冷剂/气三相分离器分离出的不凝气中绝大部分为空气，但仍含有少量油气，优选将不凝气排入油气后处理装置进一步处理后排放。所述的油气后处理装置选自催化燃烧装置、热力氧化装置、蓄热燃烧装置或吸附装置等。所述的油/水/气三相分离器排出的气相作为气液两相流泵入口端气相进料。
根据本发明的方法，油/载冷剂/气三相分离器中分离出的油品与油/水/气三相分离器分离出的液相油品进行再加工处理或直接作为产品。
根据本发明的方法，所述的原料油气/循环载冷剂换热器选自板式换热器、管壳式换热器或热管换热器。
本发明中所述的油气为汽油和液态烃氧化脱硫醇尾气、含硫含氨污水罐排放气、污油罐排放气、粗柴油罐排放气、粗汽油罐排放气、碱渣罐排放气、油品储罐排放气或轻油装车过程排放气。
与现有油气冷凝回收技术相比，本发明的油气冷凝回收方法具有如下效果：
(1)本发明以气液两相流泵提供动力，将载冷剂和油气直接抽吸进入泵体，在叶轮高速旋转作用下，油气以微气泡形式分散于载冷剂中，增大了气液相间接触面积，使油气温度迅速降低，同时，由于旋转叶轮产生的压力，使油气压缩，与传统油气冷凝回收技术相比，本工艺可使油气由气相转变为液相的时间大大缩短。
(2)原料油气在进入气液两相流泵之前，与循环载冷剂换热，原料油气被预冷，使其中绝大部分水汽以水的形式析出，延缓了载冷剂浓度的稀释过程，降低了载冷剂的补充量，从而降低了操作费用。
(3)本发明工艺技术简单、一次投资少，凡油气含量较高的废气均可采用本发明方法处理，如汽油和液态烃氧化脱硫醇尾气、含硫含氨污水罐排放气、污油罐排放气、粗柴油罐排放气、粗汽油罐排放气、碱渣罐排放气、油品储罐排放气和轻油装车过程排放气等。
4、附图说明
图1为本发明方法的工艺流程示意图；
其中：1、载冷剂储罐；2、制冷机；3、调节阀；4、气液两相流泵；5、泵前油气管线；6、油/载冷剂/气三相分离器；7、油/水/气三相分离器；8、油气后处理装置；9、原料油气/循环载冷剂换热器；10、循环载冷剂；11、载冷剂回用。
5、具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明方法的实施方式。
如图1所示，载冷剂经制冷机2冷却后进入气液两相流泵4(在气液两相流泵的入口端设置有调节阀3，泵入口端气相管线5位于调节阀3后)，调整调节阀3，使气液两相流泵的入口端真空度为-0.5～0Mpa。原料油气在原料油气/循环载冷剂换热器9中经换热预冷后进入油/水/气三相分离器7，排出的气相经管线5被抽吸进入气液两相流泵4。在泵体内油气被高速旋转的叶轮切割成微气泡分散于载冷剂中，巨大的气液接触面积使油气被迅速冷却，并在较高的压力下于泵体和管道中，油气由气相转变为液相，完成油气冷凝回收操作。在油/载冷剂/气三相分离器6中分离出的不凝气进入油气后处理装置8进一步处理后排放，载冷剂进原料油气/循环载冷剂换热器9换热后循环使用。油/水/气三相分离器7和原料油气/循环载冷剂换热器9分离出的油相直接作为产品出售或进行再加工，油/水/气三相分离器排出的含油污水送往污水处理场经达标处理后排放。
下面通过具体实施例进一步说明本发明的技术内容和效果。
实施例1
某汽油装车过程排放出的油气浓度750g/Nm3(以非甲烷总烃计)，温度30℃左右。以质量浓度30％的CaCl2溶液为载冷剂。主要操作条件：气液两相流泵前真空度-0.15MPa，泵后压力0.4MPa(表压)，载冷剂温度-50℃。全部原料油气与自油/载冷剂/气三相分离器排出的循环载冷剂进行换热预冷，经预冷后的油气进入油/水/气三相分离器分离出水分后，进一步用载冷剂进行冷凝回收，含油污水则排往污水处理场经达标处理后排放。油/载冷剂/气三相分离器排出的油相直接作为产品销售或输送至汽油罐，不凝气排入油气后处理装置进一步处理后排放，载冷剂则循环使用。
经本发明方法处理后，油气回收率为87％。
实施例2
某汽油氧化脱硫醇尾气和液态烃氧化脱硫醇尾气，温度30℃左右，非甲烷总烃浓度为500g/Nm3。以质量浓度30％的CaCl2溶液为载冷剂，主要操作条件：气液两相流泵前真空度-0.15MPa，泵后压力0.4MPa(表压)，低温载冷剂温度-50℃。油气与自油/载冷剂/气三相分离器排出的循环载冷剂进行换热预冷，经预冷后的油气进入油/水/气三相分离器分离出水分后，进一步用载冷剂进行冷凝回收，含油污水则送往污水处理场做达标处理后排放。油/载冷剂/气三相分离器排出的油相进入精制装置再加工，不凝气排入油气后处理装置进一步处理后排放，载冷剂则循环使用。
经本发明方法处理后，油气回收率为90％。
实施例3
某含硫污水罐排放废气，温度30℃左右，经预处理脱除废气中硫化物后，油气浓度为400g/Nm3。以质量浓度30％的CaCl2溶液为载冷剂，冷却温度-40℃。其它操作条件：气液两相流泵前真空度-0.15MPa，泵后压力0.4MPa(表压)。油气与自油/载冷剂/气三相分离器排出的循环载冷剂进行换热预冷，经预冷后的油气进入油/水/气三相分离器分离出水分后，用载冷剂进行冷凝回收，含油污水则送往污水处理场经达标处理后排放。油/载冷剂/气三相分离器排出的油相进入精制装置再加工，不凝气排入油气后处理装置进一步处理后排放，载冷剂则循环使用。
经本发明方法处理后，油气回收率为88％。

Claims (10)

1.一种油气冷凝回收方法，载冷剂经冷却后，由气液两相流泵提供动力，抽吸油气，使油气和载冷剂同时进入气液两相流泵，油气在叶轮高速旋转作用下以微气泡形式分散于载冷剂中，油气被迅速冷却，并在泵体和泵后管道的压力环境下由气相转变为液相，从而完成油气冷凝回收过程；其中所述的载冷剂为CaCl2溶液或NaCl溶液。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的气液两相流泵的入口端真空度为-0.5～0MPa，出口端压力为0～1.0MPa。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，当载冷剂为CaCl2溶液时，其质量浓度为9％～30％，冷却温度为0～-50℃；当载冷剂为NaCl溶液时，其质量浓度为7％～23％，冷却温度为0～-20℃。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的气液两相流泵出口端物流进入油/载冷剂/气三相分离器进行分离，得到油品、循环载冷剂和不凝气。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，其中至少部分原料油气在进入气液两相流泵前与所述的循环载冷剂在原料油气/循环载冷剂换热器中进行换热。
6.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的油品直接作为产品销售或进行再加工，分离出的载冷剂经与原料油气换热后循环使用，不凝气进入油气后处理装置进一步处理。
7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的油气后处理装置选自催化燃烧装置、热力氧化装置、蓄热燃烧装置或吸附装置。
8.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，经换热预冷处理后，原料油气进入油/水/气三相分离器中进行分离，原料油气中的绝大部分水分在油/水/气三相分离器中析出，含油污水进入污水处理场进一步处理后排放。
9.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的原料油气/循环载冷剂换热器选自板式换热器、管壳式换热器或热管换热器。
10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的油气选自汽油和液态烃氧化脱硫醇尾气、含硫含氨污水罐排放气、污油罐排放气、粗柴油罐排放气、粗汽油罐排放气、碱渣罐排放气、油品储罐排放气或轻油装车过程的排放气。
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