CN102580463A - 油气回收方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于炼油厂、化工厂、大型油库及加油站等地的烃类及其它可挥发性有机物的回收方法及回收系统。油气在吸收塔内经两段填料吸收后进入两台交替运行的活性炭吸附塔，油气经活性炭吸附后即为达标废气，排入大气，活性炭脱附后产生的物质经冷凝和油水分离后，得到的烃类液体送入储槽，产生的污水送污水处理装置处理，少量未冷凝的气体返回吸收塔；所述吸收油气后的溶剂进入解吸塔，解吸出溶剂和油气；所述解吸出的溶剂返回溶剂储罐，所述解吸出的油气经气液分离后，得到烃类液体和少量气体，将该气体送入吸收塔，将该烃类液体送入储槽存储。本发明方法和系统具有投资较小、设备运行周期较长、油气回收率高、工艺流程简单的特点。

Description

油气回收方法及系统

技术领域

本发明涉及一种油气回收方法及系统，特别是涉及一种用于炼油厂、化工厂、大型油库及加油站等地的烃类及其它可挥发性有机物的回收方法及回收系统。

背景技术

炼油、化工、医药等工业及遍布各地的加油设施是可挥发性有机污染物(简称油气)的重要来源，随着石化工业生产规模的不断扩大，这类污染物对大气环境的破坏日趋严重，因而国家对油气回收处理的要求更加严格。当前无论是在建石化项目还是现有装置，油气回收设施已成为整个装置必要的组成部分。近年来一些公司针对不同的污染物组成开发出相应的装置，其工艺流程各异，在各自的适应范围内均取得基本满意的效果。油气回收成熟的工艺主要有：吸收式、冷冻式、吸附式及其与多种单元的组合，而吸附式又包括真空脱附与加热脱附两种方案，是目前推广较快的工艺。然而就其主要性能指标、投资、适应范围以及系统稳定性而言均存在一定的局限。如，有的工艺系统不能长周期运行，系统稳定性差，油气回收率低，能耗高，投资费用高，适用范围有限。

授权公告号为CN201899968U的实用新型专利，公开了一种冷凝法与吸收法相结合的油气回收装置，油气回收率较高，能达到99％左右，吸收塔的吸收剂用量低，节省能源，但吸收剂需要冷凝器换热冷凝，一定程度上增加了系统能耗，并且该回收装置不含有解吸过程。

授权公告号为CN200943812Y的实用新型专利，公开了一种加压、冷凝、喷淋相结合的油气回收装置，该装置设置三个吸收塔进行三级吸收，用压缩机先将外来油气加压，然后使之低温冷凝，工艺流程较复杂、能耗较高、难以长周期运行。

公开号为CN101015760A公开日为2007.8.15的专利申请，公开了一种吸收吸附集成技术的油气回收方法及装置，该方法及装置能耗较高。公开号为101185825A公开日为2008.5.28的专利申请，公开了一种吸收法与膜分离法的集成工艺，整个油气回收过程可分为四部分，吸收塔将油气吸收分离、解吸罐解吸浓缩、进一步利用膜分离、吸收塔吸收回收，油气回收率可达99％以上，但该工艺流程过于复杂，设备投资及运转费用也较大，成本较高。

授权公告号为CN201899966U的专利公开了一种夹套式油气回收装置及方法来抑制常温常压法油气回收率下降，提高油气回收率。该实用新型中吸收塔为夹套式，夹套装在吸收塔外部，在夹套和器壁间形成密闭的空间，成为制冷剂流动的通道。该装置使吸收塔在常温常压下的油气吸收率较高，省掉了换热器等设备，减少了设备投资，但是，当制冷剂温度较高时，需加大制冷剂的流量或停工降温处理。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种投资较小、设备运行周期较长、油气回收率高、工艺流程简单的油气回收方法及系统。

为达上述目的，本发明一种油气回收方法，包括喷淋吸收步骤、活性碳吸附和脱附步骤及溶剂解吸再生步骤；油气在吸收塔内经两段填料吸收后进入两台交替运行的活性碳吸附塔，油气经活性碳吸附达到排放标准后排入大气中，活性碳经加热脱附，脱附后产生的物质(形态为气体)经冷凝和油水分离后得到烃类液体(即回收油品)和污水及气体(少量)，产生的气体送入吸收塔，得到的烃类液体送入储槽储存，产生的污水送污水处理装置处理；所述吸收油气后的溶剂进入解吸塔，加热解吸出溶剂和油气；所述解吸出的溶剂返回溶剂储罐，所述解吸出的油气经冷凝气液分离后，得到烃类液体和少量气体，将该少量气体送入吸收塔，将该烃类液体送入储槽存储。

吸收塔流程：吸收过程为两段循环吸收，上段为低浓度段(即吸收油气的浓度较低，溶剂中油气浓度较小)，溶剂大部分在溶剂储罐和上段填料之间循环，小部分溢流至下段；下段为高浓度段，溶剂大部分在吸收塔的塔底和下段填料之间循环，小部分送解吸塔再生。

本发明油气回收方法，其中所述溶剂可以是任何可以吸收可挥发性有机污染物(油气)的溶剂，优选汽油、煤油或柴油，更优选柴油。所述油气是指炼油、化工、医药等工业及遍布各地的加油设施等泄露或散发的可挥发性有机物，主要成分是含有C5-C8等烃成分的汽油及“三苯”(苯、甲苯、二甲苯)等污染物。

本发明油气回收方法，其中还包括将油气进行吸收前经缓冲罐气液分离的步骤，所述油气在缓冲罐中气液分离在常温常压下进行。油气由管道进入缓冲罐后，由于空间突然增大，流速下降，利用凝液与油气的密度差可分离大部分已冷凝的有机物(即“油品”)。在气温较低时，油气在输送过程中已部分冷凝，进入吸收塔前先经缓冲罐分离出这部分已冷凝的油品，可延长设备运行周期，减少系统能耗。

本发明油气回收方法，其中所述活性炭吸附塔中的活性碳进行脱附所用的热源为低压蒸汽。该低压蒸汽来自热力管网的水蒸汽，压力为0.3～0.5MPag。

本发明油气回收方法，其中所述解吸塔中解吸所用的热源同样为低压蒸汽(压力为0.3～0.5MPag)，所述解吸塔的真空度为0.098～0.0985MPa，温度为100-130℃。

本发明油气回收方法，其中还包括将所述溶剂在进入吸收塔之前冷却的步骤，所述冷却采用冷却水冷却，溶剂冷却后的温度通常为30～35℃。

本发明一种油气回收系统，包括溶剂储罐、吸收塔、两个活性炭吸附塔和解吸塔；吸收塔顶端出气口和活性炭吸附塔底端气体出入口连通，活性炭吸附塔之间并联连接，活性炭吸附塔底端出入口依次和换热器、油水分离器、储槽串联连通，油水分离器的出气口和吸收塔的进气口连通；吸收塔底端出液口和解吸塔顶端的进液口连通，解吸塔底端出液口和溶剂储罐的进液口连通，溶剂储罐底端出液口和吸收塔顶端进液口连通；解吸塔顶端的出气口依次和换热器、凝液罐、气液分离器、储槽串联连通，气液分离器的出气口和吸收塔的进气口连通。

其中所述活性炭吸附塔底端出入口是指设置的供气体进出的出入口，当吸附塔处于吸附状态时，气体从下端口进顶端口出；当吸附塔处于脱附状态时，气体则从顶端口进下端口出。

本发明油气回收系统，其中还优选设有缓冲罐，所述吸收塔的进气口和缓冲罐的出气口连通，即油气管道中的油气先经过缓冲罐分离出一部分油品后再进入吸收塔用溶剂吸收。所述油水分离器的出气口通过所述缓冲罐和吸收塔的进气口连通，即当设有缓冲罐时，油水分离器中的气体(含有一部分烃类液体)先经过缓冲罐分离出一部分油品后再进入吸收塔用溶剂吸收。

本发明油气回收系统，所述活性炭吸附塔顶端气体出入口还和低压蒸汽管道连通，即低压蒸汽为活性炭的脱附提供热源，本发明采用蒸汽加热脱附代替真空脱附，脱附效率提高，活性炭的有效吸附能力增大。

活性炭吸附塔两台并联交替工作，其中一台处于吸附工作状态，另一台进行蒸汽加热脱附或空气吹扫冷却或处于备用状态，延长了吸附塔的运行周期。油气先经吸收塔除去大部分有机物再进入活性炭吸附塔，油气中的可挥发有机物含量显著降低，使吸附塔的运行周期进一步延长，避免了频繁切换导致的仪表、设备性能下降，使设备寿命延长，运行周期延长，尤其在气温较低时，优势更加明显(气温低时油气中有机物含量低，因而有效降低设备负荷)。与此同时吸附塔的容积及吸附剂用量相应减小，且活性炭的选型更加灵活，由于采用深度脱附工艺，可选用比表面积较少，孔径较大的活性炭，大部分国产活性炭均可满足，无需采用价格较高的进口活性碳产品，降低了投资成本。

本发明油气回收系统，其中所述解吸塔底端还设有加热盘管，且解析塔的底端加热盘管的进气口和低压蒸汽管道连通，即低压蒸汽为解吸塔中溶剂的解吸提供热源。

本发明油气回收系统，其中所述解吸塔底端还设有中间罐，中间罐顶端进液口和解吸塔底端出液口连通，中间罐底端出液口和溶剂储罐的进液口连通。中间罐的作用是将真空系统与常压系统隔离，保证在出料过程中连续稳定运行，避免解吸塔压力波动，便于操作与控制。

本发明油气回收系统，其中所述溶剂储罐底端还设有水冷却装置，即溶剂储罐内底端设置冷却盘管，通水冷却维持溶剂(柴油)温度在35℃以下。

本发明油气回收系统，其中优选所述吸收塔的填料为金属矩鞍环填料，该填料市场有售，如可购自江苏启东混合器厂，所述解吸塔所用填料为板波纹填料，该填料属于市售产品，如可购自江苏启东混合器厂。

本发明油气回收系统适用于炼油厂，化工厂，大型油库或加油站等地的烃类及其它可挥发性有机物的回收与处理，尤其适用于汽油及“三苯”(苯、甲苯、二甲苯)等污染物的回收处理。

本发明油气回收方法及系统，采用的流程是溶剂吸收-活性炭吸附-加热脱附工艺，将多个单元有效集成，从而获得更加优越的性能，大大提高了油气的回收率，延长了设备的运行周期。活性炭吸附塔中，活性炭的脱附所用热源为低压蒸汽，脱附效率提高，活性炭的有效吸附能力增大。与现有的油气回收方法和装置相比，本发明具有投资较小、设备运行周期较长、油气回收率高、工艺流程简单的特点。

下面结合附图对本发明的油气回收方法及系统作进一步说明。

附图说明

图1为本发明油气回收系统的流程示意图。

附图标记说明：1-吸收塔；2-第一活性炭吸附塔；3-第二活性炭吸附塔；4-解吸塔；5-柴油储罐；6-缓冲罐；7-凝液罐；8-气液分离器；9-油水分离器；10-储槽；11-换热器；12-柴油泵；13-循环油泵；14-喷淋油泵；15-真空机组；16-中间罐；A-油水分离器得到的气体；B-气液分离器得到的气体。

具体实施方式

以下结合附图、实施例和试验数据，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

如图1所示，本发明的油气回收系统，所用的吸收溶剂为柴油，包括柴油储罐5、吸收塔1、第一活性炭吸附塔2、第二活性炭吸附塔3和解吸塔4；柴油储罐5底端设置冷却盘管，管内通冷却水，将柴油冷却至35℃以下，如30-35℃，油气管道和缓冲罐6进气口连通，缓冲罐6出气口和吸收塔1的进气口连通，吸收塔1顶端出气口和活性炭吸附塔2、3底端气体出入口连通，第一活性炭吸附塔2和第二活性炭3并联连接，活性炭吸附塔2、3底端气体出入口依次和换热器11、油水分离器9、储槽10串联连通，油水分离器9的出气口和缓冲罐6的进气口连通；吸收塔1底端出液口和解吸塔4顶端的进液口连通，解吸塔4底端出液口和柴油储罐5的进液口连通，柴油储罐5的底端出液口通过循环油泵13和吸收塔1顶端进液口连通；解吸塔4顶端的出气口依次和换热器11、凝液罐7、真空机组15、气液分离器8、储槽10串联连通，气液分离器8的出气口和吸收塔1的进气口连通；活性炭吸附塔2、3的顶端气体出入口和低压蒸汽管道连通，同时，活性炭吸附塔2、3的顶端气体出入口还可消防水管道连通，活性炭吸附塔2、3的底端气体出入口还可与工厂空气管道连通，用于向吸附塔2、3中通入空气冷却加热脱附后的活性炭；所述解吸塔4底端设有加热盘管，加热盘管的进气口和低压蒸汽管道连通，解吸塔4的底端还设有中间罐16，中间罐16顶端进液口和解吸塔4底端出液口连通，中间罐16底端出液口通过柴油泵12和柴油储罐5的进液口连通。吸收塔1的填料为金属矩鞍环填料(购自江苏启东混合器厂)，操作条件为常温常压，解吸塔4所用填料为板波纹填料(购自江苏启东混合器厂)，操作条件为真空度0.098MPa，温度为100-130℃。

含有机物挥发气的空气(油气)首先经缓冲罐6进行初步的气液分离(缓冲罐的操作条件是常温常压)，然后经吸收塔1用柴油吸收，分离出大部分挥发物，柴油储罐5的底端用冷却水将柴油冷却至35℃以下，如30-35℃，柴油从柴油储罐5的底端由循环油泵13送入吸收塔的顶端进液口，对吸收塔1内的油气进行喷淋吸收。吸收塔内吸收过程为两段循环吸收，上段为低浓度段(即吸收油气的浓度较低，溶剂中油气浓度较小)，溶剂大部分在溶剂储罐和上段填料间循环，小部分溢流至下段；下段为高浓度段，溶剂大部分在吸收塔的塔底和下段填料之间循环，小部分送解吸塔再生。

经柴油吸收后的油气再进入两台并联的交替工作的活性炭吸附塔2、3，进一步除去残留的有机物，吸附完毕的气体即达到排放标准，由活性炭吸附塔2、3的顶端气体出入口排入大气。两台活性炭吸附塔2、3交替工作，其中一台处于吸附工作状态，另一台处于蒸汽加热脱附状态或空气吹扫冷却状态或处于备用状态，加热脱附所用的热源为低压蒸汽(来自热力管网的水蒸汽)，压力为0.3～0.5MPag，脱附后的油气与水蒸汽混合物经换热器11冷却，并在油水分离器9中静置分离后，油相即为回收油品，送去储槽10储存，水相送污水处理装置，少量气体A则返回至缓冲罐6进行初步的气液分离后进入吸收塔1。

已溶解油气的柴油进入解吸塔4内，在真空状态下被解吸塔4底端的加热盘管加热解吸，加热热源是加热盘管内的低压蒸汽，真空度为0.098MPa，加热温度为120℃，压力为0.3～0.5MPag。吸收塔4顶端气体经换热器11将挥发物冷凝，凝液即为回收油品，通过凝液罐7送入储槽10储存，凝液罐7顶端气体经真空机组15(用于维持解吸塔内的真空度)和换热器11冷却后在气液分离器8中进一步气液分离，液体即为回收油品，送入储槽10储存，气体B送入吸收塔1进行油气回收。

本发明油气回收方法及系统，吸收剂(柴油)循环利用，损耗极少，溶剂损耗每年低于溶剂用量的20％，即以一次添加20m³，则每年只需补充不足4m³；油气回收率高，大于99％；设备运行周期长，设备投资成本较低；本发明采用蒸汽加热脱附代替真空脱附，脱附效率提高，活性炭的有效吸附能力增大，活性碳用量明显减少；数据如表1所示。储罐、真空机组等产生的挥发气并入油气中，整个装置无污染性气体排出。若活性炭床层出现高温，立即开启消防管道中的消防水喷淋降温；若出现高温、着火等事故状态，无法维持装置安全运行时，紧急停车系统立即将进料切断，并将油气通过液封旁路放入大气。

以上述油气回收系统为例，装置负荷500m³/h，在油气浓度与组成，尾气浓度，回收率，装置寿命等指标基本相同的条件下，相关数据见下表1：

表1与现有同类装置相比本发明系统各项性能指标对比

项目	本装置	同类装置
			工程造价(万元)	370	530
用电负荷(kW)	63	90
			吸附塔再生周期(h)	0.5～48	0.5
活性炭来源	国内	国外
			活性炭用量(t)	2×3	2×10

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (14)

1.一种油气回收方法，其特征在于：包括喷淋吸收步骤、活性碳吸附和脱附步骤及溶剂解吸再生步骤；油气在吸收塔内经两段填料吸收后进入两台交替运行的活性碳吸附塔，油气经活性碳吸附达到排放标准后排入大气中，活性碳脱附后产生的物质经冷凝和油水分离后得到烃类液体、污水和气体，得到的烃类液体送入储槽存储，产生的污水送污水处理装置处理，产生的气体送入吸收塔；所述吸收油气后的溶剂进入解吸塔，加热解吸出溶剂和油气；所述解吸出的溶剂返回溶剂储罐，所述解吸出的油气经冷凝及气液分离后，得到烃类液体和气体，将该气体送入吸收塔，将该烃类液体送入储槽存储。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述溶剂为汽油、煤油或柴油。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括将油气在吸收前经缓冲罐气液分离的步骤，所述油气在缓冲罐中气液分离在常温常压下进行。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：活性炭吸附塔中的活性碳进行脱附所用的热源为低压蒸汽，压力为0.3～0.5MPag。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述解吸塔中解吸所用的热源为低压蒸汽，所述解吸塔的真空度为0.098～0.0985MPa，温度为100-130℃。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括将所述溶剂在进入吸收塔之前冷却的步骤，所述冷却采用冷却水冷却。

7.一种油气回收系统，其特征在于：包括溶剂储罐、吸收塔、两个活性炭吸附塔和解吸塔；吸收塔顶端出气口和活性炭吸附塔底端气体出入口连通，活性炭吸附塔之间并联连接，活性炭吸附塔底端出入口依次和换热器、油水分离器、储槽串联连通，油水分离器的出气口和吸收塔的进气口连通；吸收塔底端出液口和解吸塔顶端的进液口连通，解吸塔底端出液口和溶剂储罐的进液口连通，溶剂储罐底端出液口和吸收塔顶端进液口连通；解吸塔顶端的出气口依次和换热器、凝液罐、气液分离器、储槽串联连通，气液分离器的出气口和吸收塔的进气口连通。

8.根据权利要求7所述的油气回收系统，其特征在于：还设有缓冲罐，所述吸收塔的进气口和缓冲罐的出气口连通。

9.根据权利要求8所述的油气回收系统，其特征在于：所述油水分离器的出气口通过所述缓冲罐和吸收塔的进气口连通。

10.根据权利要求7所述的油气回收系统，其特征在于：所述活性炭吸附塔顶端气体出入口还和低压蒸汽管道连通。

11.根据权利要求7所述的油气回收系统，其特征在于：所述解吸塔底端设有加热盘管，加热盘管的进气口和低压蒸汽管道连通。

12.根据权利要求7所述的油气回收装置，其特征在于：所述解吸塔底端还设有中间罐，中间罐顶端进液口和解吸塔底端出液口连通，中间罐底端出液口和溶剂储罐的进液口连通。

13.根据权利要求7所述的油气回收系统，其特征在于：所述溶剂储罐底端还设有水冷却装置，将溶剂冷却至30-35℃。

14.根据权利要求7所述的油气回收系统，其特征在于：所述吸收塔的填料为金属矩鞍环填料，所述解吸塔所用填料为板波纹填料。