CN102764563B - 吸附压缩式油气回收处理系统及其回收处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种吸附压缩式油气回收处理系统及其回收处理工艺，系统包括油气输入系统，其中，还包括相互连接的吸附装置、解吸装置、压缩液化装置和存储装置；所述吸附装置为一级以上的吸附装置，所述解吸装置为一级以上的解吸装置；通过该系统实现了多级吸附解吸和压缩液化相结合的循环式回收处理工艺。本发明充分解决了油气中碳氢化合物组分的污染和浪费问题，使外界环境得到充分保护的同时，实现了能源的高效节约，并获得可再利用的液化石油气和燃气产品，适于在油气回收相关领域推广应用。

Description

吸附压缩式油气回收处理系统及其回收处理工艺

技术领域

本发明涉及一种油气回收处理系统及其回收处理工艺，尤其涉及一种吸附压缩式油气回收处理系统及其回收处理工艺。

背景技术

目前，在原油等油品的开采、加工应用过程中，基本都伴有油气产生，对这些油气若采取任随逸散或焚烧处理，极易造成大量油能源的浪费，同时，也对环境造成极大污染，直接影响相关人群的呼吸，长期污染会造成人们的健康和生活受到严重影响，因此，亟需研究开发出能够对这些油气进行有效回收处理的技术。

现有技术中，实用新型专利ZL200920278379.7提供了一种用于油气回收的多级冷凝级间加压系统，包括I级冷凝器、I级压缩机、I级冷却器、II级冷凝器、II级冷却器和III级冷凝器，以及分别为各级冷凝器提供冷量的制冷系统。该系统采用三级冷凝、中间加压和尾气回收的技术方案，可使挥发出来的油气得到高效回收，但是，但是，该系统耗电量较大、成本高、设备分布复杂、环境要求严格、适用范围有限，不适合推广应用。

发明专利ZL200710012088.9涉及一种油气回收方法，采用冷却－冷凝－吸附－真空再生－再生气循环的油气回收工艺，冷却步骤使用的冷却介质使用冷凝后的油气。该发明使油气回收的安全得到比较可靠的保障，但是，在冷凝冷却方面耗能较大，且吸附的充分性因温度降低而有所影响，同时，回收初始的温度过低，使油气运行的速度受到影响，从而导致回收的效率受到影响。

发明内容

本发明的目的是，针对现有技术存在的问题，提供一种吸附压缩式油气回收处理系统及其回收处理工艺，根据吸附及液化原理设计，实现对原油油气的高效回收处理，以低成本、高优化的设置达到节能环保效果。

本发明解决问题的技术方案是：一种吸附压缩式油气回收处理系统，包括油气输入系统，其中，还包括相互连接的吸附装置、解吸装置、压缩液化装置和存储装置；所述吸附装置为一级以上的吸附装置，所述解吸装置为一级以上的解吸装置。

进一步地，本发明还包括控制系统及由所述控制系统控制的油气输入系统，其中，所述吸附装置与所述油气输入系统相连接。

进一步地：

所述压缩液化装置包括依次相互连接的压缩机、液化冷凝器和气液分离器；

所述吸附装置为二级吸附装置，包括相互连接的第一级吸附装置和第二级吸附装置；

所述解吸装置为二级解吸装置，包括第一级解吸装置和第二级解吸装置；

所述第一级吸附装置与所述油气输入系统、第一级解吸装置及气液分离器分别相连接，所述第二级吸附装置与所述第二级解吸装置相连接；

所述存储装置包括液体存储装置和气体存储装置，所述液体存储装置与所述气液分离器相连接，所述气体存储装置与所述第二级解吸装置相连接。

进一步地，所述第一级吸附装置的底部通过油气输入管道分别与所述气液分离器的顶部和所述油气输入系统相连接，所述第一级吸附装置的顶部通过一级吸附油气输送管道与所述第二级吸附装置的底部相连接；所述第一级吸附装置包括两个以上第一级吸附塔，所述第二级吸附装置包括两个以上第二级吸附塔，所述两个以上第一级吸附塔能够在所述控制系统控制下进行交替工作，所述两个以上第二级吸附塔能够在所述控制系统控制下进行交替工作。

进一步地，在每个所述第一级吸附塔和第二级吸附塔的顶部出口处均设置有测量排出物浓度的在线浓度分析仪。

优选地，所述第一级解吸装置和第二级解吸装置为真空泵；每个所述第一级吸附塔和第二级吸附塔内均设置有活性炭吸附床。

进一步地，所述吸附装置的上下两端均设置有输入控制阀和排出控制阀，所述吸附装置与所述解吸装置相连接的管道上设置有解吸控制阀。优选地，每个所述第一级吸附塔均通过油气输入管道分别与所述气液分离装置的顶部和所述油气输入系统相连接，每个所述第一级吸附塔的顶部均通过一级吸附油气输送管道与所述第二级吸附塔的底部相连接；每个所述第一级吸附塔的底部和顶部分别设置有油气输入控制阀和一级吸附油气排出阀；每个所述第二级吸附塔的底部和顶部分别设置有一级吸附油气输入阀和二级吸附净化气排出阀；每个所述第一级吸附塔底部均通过第一级解吸控制阀与所述第一级解吸装置相连接；每个所述第二级吸附塔底部均通过第二级解吸控制阀与所述第二级解吸装置相连接。

进一步地，所述油气回收处理系统为循环吸附压缩式回收处理系统。

本发明还提供了一种吸附压缩式油气回收处理工艺，在控制系统的控制下进行，包括如下步骤：

（1）油气输入

通过油气输入系统向吸附装置中输入油气；

（2）油气吸附

吸附装置内的吸附剂对进入吸附装置的油气进行吸附分离；

（3）吸附物解吸

通过解吸装置将步骤（2）中的吸附分离产物进行解吸；

（4）分离产物收集

通过压缩液化装置对步骤（3）所得的解吸分离产物进行压缩液化分离后输入存储装置。

进一步地：

在步骤（1）中，油气输入系统将油气通过油气输入管道输入到吸附装置；

在步骤（2）中，所述吸附装置为二级吸附装置，油气依次经过第一级吸附装置和第二级吸附装置进行一级吸附分离和二级吸附分离；

在步骤（3）中，所述解吸装置为二级解吸装置，一级吸附产物经第一级解吸装置进行一级解吸分离，二级吸附产物经第二级解吸装置进行二级解吸分离；

在步骤（4）中，所述压缩液化装置包括依次相互连接的压缩机、液化冷凝器和气液分离器，步骤（3）所得的一级解吸分离产物依次经经压缩机压缩、液化冷凝器冷凝及气液分离器分离，分离后得到液态产物和气态产物，所得液态产物进入液体存储装置，所得气态产物进入油气输入管道重复步骤（1）；步骤（3）所得的二级解吸分离产物进入气体存储装置。

进一步地，在步骤（2）中，所述第一级吸附装置包括两个第一级吸附塔，两个第一级吸附塔交替进行一级吸附分离；所述第二级吸附装置包括两个第二级吸附塔，两个第二级吸附塔交替进行二级吸附分离；在步骤（3）中，所述第一级解吸装置和第二级解吸装置均为真空泵。

进一步地，在步骤（2）中，在每个所述第一级吸附塔和第二级吸附塔的顶部出口处均设置有测量排出物浓度的在线浓度分析仪，通过在线浓度分析仪分析测得排出物的浓度达到20g/m³以上时，更换进行吸附的第一级吸附塔和/或第二级吸附塔，在另一个第一级吸附塔和/或第二级吸附塔开始进行吸附时，对更换下来的第一级吸附塔和/或第二级吸附塔进行步骤（3）；在步骤（2）中，每个所述第一级吸附塔和第二级吸附塔内均设置有活性炭吸附床，吸附剂为活性炭。

进一步地，在步骤（2）中，吸附剂活性炭为经过酸洗钝化处理过的活性炭，其比表面为1,700,000~2，500,000m²/kg，根据实际情况还能够选用硅胶、氧化铝、分子筛等孔结构和比表面相应的吸附剂；在步骤（3）中，所述真空泵解吸时的真空度为80-90kpa；在步骤（4）中，一级解吸分离产物经经压缩机加压压缩至0.9~1.2Mpa后经液化冷凝器冷却到-30°C以下，再进入气液分离器进行气液分离。

进一步地，在步骤（2）中，油气经一级吸附分离后自第一级吸附装置顶部通过一级吸附油气输送管道从第二级吸附装置的底部进入，进行二级吸附分离，分离后所得净化气通过二级吸附净化气排出阀排出；在步骤（4）中，二级解吸分离产物能够根据需要分两部分或多部分处理，一部分直接进入气体存储装置，其他部分进入吸收塔由吸收剂深度吸收或作为投入生产燃料等使用，所述各部分的比例可以根据实际需要进行调整。

进一步地，在步骤（2）中，一级吸附分离所得一级吸附产物为丁烷、戊烷、己烷等C4-C6的碳氢化合物组分，二级吸附分离所得二级吸附产物为乙烷、丙烷等C2-C3的碳氢化合物组分，因吸附过程中，吸附剂接触上升的油气时，油气中较大的分子被吸附停留，使得吸附剂的孔被占据，油气中较小的分子穿过吸附剂床继续上行，所以，一级吸附分离主要是对油气中的较大分子进行吸附分离，所得一级吸附产物为丁烷、戊烷、己烷等C4-C6的碳氢化合物组分；经一级吸附分离后所余组分再进行二级吸附分离，使得较小的分子得到吸附分离，所得二级吸附产物为乙烷、丙烷等C2-C3的碳氢化合物组分。

本发明吸附压缩式油气回收处理系统中，吸附装置及解吸装置和压缩液化装置的设置，使油气的循环式回收处理得到充分实现，且节能环保效果显著；应用本发明吸附压缩式油气回收处理工艺时，所述步骤（2）中对油气的多级交替循环式吸附，使油气的充分回收得到保障，同时，也使油气净化得到保障；所述步骤（3）中，对吸附物的真空解吸，使油气的充分回收得到进一步保障；所述步骤（4）中，通过压缩液化装置制得液化石油气产品，能够直接投入使用，而分离所余不凝气则通过循环气路返回吸附装置进行在吸附，使油气回收利用完全得到保障。应用本发明对碳氢化合物体积浓度10%-50%的油气进行回收，最后所得净化气中碳氢化合物的浓度小于25g/m³，对空气不会造成污染，对相关工作人员及附近居民的健康无影响；油气的整体回收率达到95%以上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明设计新颖合理，工艺流程简单且环保，通过多级吸附解吸和压缩相结合的循环式回收处理，充分实现了油气中碳氢化合物组分的回收，有效避免了能源浪费；

2、本发明的创新设计，操作便捷高效，使外界环境得到充分保护的同时，实现了能源的高效节约，适于在油库和油田等涉及含碳烃的油气回收相关领域中推广应用，尤其适用于原油油气回收再利用领域。

附图说明

图1为本发明吸附压缩式油气回收处理系统的结构示意图。

图中所示：1-油气输入系统，2-第一级吸附塔，3-第二级吸附塔，4-第一级解吸真空泵，5-第二级解吸真空泵，6-压缩机，7-液化冷凝器，8-气液分离器，9-液体存储装置，10-气体存储装置，11-油气输入管道，12-一级吸附油气输送管道，13-油气输入控制阀，14-一级吸附油气排出阀，15-一级吸附油气输入阀，16-二级吸附净化气排出阀，17-第一级解吸控制阀，18-第二级解吸控制阀。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本发明吸附压缩式油气回收处理系统，包括控制系统（图中未示）及由所述控制系统控制的油气输入系统1、相互连接的吸附装置、解吸装置、压缩液化装置和存储装置；所述吸附装置与所述油气输入系统1相连接；其中：

所述压缩液化装置包括依次相互连接的压缩机6、液化冷凝器7和气液分离器8；

所述解吸装置为二级解吸装置，包括第一级解吸真空泵4和第二级解吸真空泵5；

所述存储装置包括液体存储装置9和气体存储装置10，液体存储装置9与气液分离器8相连接，所述气体存储装置10与第二级解吸真空泵5相连接；

所述吸附装置为二级吸附装置，包括相互连接的第一级吸附装置和第二级吸附装置，所述第一级吸附装置与所述油气输入系统1、第一级解吸真空泵4及气液分离器8分别相连接，所述第二级吸附装置与第二级解吸真空泵5相连接；

所述第一级吸附装置的底部通过油气输入管道11分别与气液分离器8的顶部和油气输入系统1相连接，所述第一级吸附装置的顶部通过一级吸附油气输送管道12与所述第二级吸附装置的底部相连接；

所述第一级吸附装置包括两个第一级吸附塔2；所述第二级吸附装置包括两个第二级吸附塔3；

每个第一级吸附塔2均通过油气输入管道11分别与气液分离器8的顶部和油气输入系统1相连接，每个第一级吸附塔2的顶部均通过一级吸附油气输送管道12与第二级吸附塔3的底部相连接；

每个第一级吸附塔2的底部和顶部分别设置有油气输入控制阀13和一级吸附油气排出阀14；每个第一级吸附塔2底部均通过第一级解吸控制阀17与第一级解吸真空泵4相连接；

每个第二级吸附塔3的底部和顶部分别设置有一级吸附油气输入阀15和二级吸附净化气排出阀16；每个第二级吸附塔3底部均通过第二级解吸控制阀18与第二级解吸真空泵5相连接。

上述实施例中：

每个第一级吸附塔2和第二级吸附塔3内均设置有活性炭吸附床；

在每个第一级吸附塔2和第二级吸附塔3的顶部出口处均设置有测量排出物浓度的在线浓度分析仪（图中未示）；

两个第一级吸附塔2能够在所述控制系统控制下进行交替工作，两个第二级吸附塔3能够在所述控制系统控制下进行交替工作，使工艺系统的不间断连续运行得到充分保障。

以碳氢化合物体积浓度50%的常温原油油气回收为例，应用本发明吸附压缩式油气回收处理系统进行原油油气回收处理，在所述控制系统的控制下进行，包括如下步骤：

（1）油气输入

油气输入系统1将原油油气通过油气输入管道11和油气输入控制阀13输入到吸附装置；

（2）油气吸附

以活性炭为吸附剂，步骤（1）所输油气依次经过第一级吸附塔2和第二级吸附塔3内的活性炭吸附床进行一级吸附分离和二级吸附分离，油气经一级吸附分离后自第一级吸附塔2顶部通过一级吸附油气排出阀14、一级吸附油气输送管道12和一级吸附油气输入阀15从第二级吸附塔3的底部进入，进行二级吸附分离，分离后所得净化气通过二级吸附净化气排出阀16排出；

其中，根据所述在线浓度分析仪的分析检测，两个第一级吸附塔2交替进行一级吸附分离，两个第二级吸附塔3交替进行二级吸附分离；

通过所述在线浓度分析仪分析测得排出物的浓度达到20g/m³时，更换进行吸附的第一级吸附塔2和/或第二级吸附塔3，在另一个第一级吸附塔2和/或第二级吸附塔3开始进行吸附时，对更换下来的第一级吸附塔2和/或第二级吸附塔3进行步骤（3）；

所述吸附剂活性炭为经过酸洗钝化处理过的活性炭，其比表面为1,800,000m²/kg；

吸附剂活性炭接触上升的油气时，油气中较大的分子被吸附停留，使得吸附剂活性炭的孔被占据，油气中较小的分子穿过活性炭床继续上行，所以，一级吸附分离主要是对油气中的较大分子进行吸附分离，所得一级吸附产物为丁烷、戊烷、己烷等C4-C6的碳氢化合物组分；经一级吸附分离后所余组分再进行二级吸附分离，使得较小的分子得到吸附分离，所得二级吸附产物为乙烷、丙烷等C2-C3的碳氢化合物组分；

（3）吸附物解吸

通过解吸装置将步骤（2）中的吸附分离产物进行解吸，包括：打开第一级解吸控制阀17，开启第一级解吸真空泵4，将第一级吸附塔2中的一级吸附产物进行一级解吸分离；打开第二级解吸控制阀18，开启第二级解吸真空泵5，将第二级吸附塔3中的二级吸附产物进行二级解吸分离；

第一级解吸真空泵4和第二级解吸真空泵5解吸时的真空度为80kpa；

（4）分离产物收集

步骤（3）所得的一级解吸分离产物全部进入压缩液化装置，依次经压缩机6压缩至1Mpa、液化冷凝器7冷凝到-30°C后，再经气液分离器8分离，分离后得到液态产物和气态产物，所得液态产物进入液体存储装置9，所得气态产物进入油气输入管道11重复步骤（1），进行再次回收处理；步骤（3）所得的1二级解吸分离产物直接进入气体存储装置10进行存储或作为燃气分配再利用，也能够根据实际需要进行分成几部分进行再次深度吸收等处理；实现循环利用，节省能源的同时，也达到了获得高浓度油品的效果。

本发明吸附压缩式油气回收处理系统对原油油气进行二级吸附并分别解吸，同时，吸附剂循环吸收，实现原油油气的循环式回收处理，并直接获得液化石油气产品，使油气的充分回收得到保障，同时，也使油气净化得到保障；吸附剂为环保节能型产品，吸附物采取真空解吸，整个回收处理过程对外排出物仅为二次吸附分离后对空气不会造成污染的净化气，其余全部被以液态油品或者气态燃气的方式加以回收便于再利用，以及其他各方面使得整个工艺系统及回收处理工艺过程不仅达到高效回收处理而且节能环保效果显著；此外，本发明吸附压缩式油气回收处理系统及其工艺，还能够根据实际处理需要，进行三级或三级以上吸附解吸和压缩冷凝，得到符合相关要求的液化石油气产品和燃气。

应用本发明进行原油油气回收，最后所得净化气中碳氢化合物的浓度为25g/m³，油气的整体回收率达到95%。

实施例2

如图1所示，一种吸附压缩式油气回收处理系统的设置及分布同实施例1。

应用本发明吸附压缩式油气回收处理系统进行原油油气回收处理工艺同实施例1，除如下步骤：

步骤（2）中，通过所述在线浓度分析仪分析测得排出物的浓度达到30g/m³时，交替更换进行吸附的第一级吸附塔2和/或第二级吸附塔3；所述吸附剂活性炭比表面为250,000m²/kg；

步骤（3）中，第一级解吸真空泵4和第二级解吸真空泵5解吸时的真空度为90kpa；

步骤（4）中，一级解吸分离产物经经压缩机加压压缩至1.2Mpa后经液化冷凝器过冷却到-35°C以下，再进入气液分离器进行气液分离。

应用本发明进行原油油气回收，最后所得净化气中碳氢化合物的浓度为20g/m³，油气的整体回收率达到98%。

实施例3

如图1所示，一种吸附压缩式油气回收处理系统的设置及分布同实施例1。

应用本发明吸附压缩式油气回收处理系统进行原油油气回收处理工艺同实施例1，除如下步骤：

步骤（2）中，通过所述在线浓度分析仪分析测得排出物的浓度达到25g/m³时，交替更换进行吸附的第一级吸附塔2和/或第二级吸附塔3；所述吸附剂活性炭比表面为170,000m²/kg；

步骤（3）中，第一级解吸真空泵4和第二级解吸真空泵5解吸时的真空度为85kpa；

步骤（4）中，一级解吸分离产物经经压缩机加压压缩至0.9Mpa后经液化冷凝器过冷却到-38°C以下，再进入气液分离器进行气液分离。

应用本发明进行原油油气回收，最后所得净化气中碳氢化合物的浓度为18g/m³，油气的整体回收率达到97%。

实施例4

如图1所示，一种吸附压缩式油气回收处理系统的设置及分布同实施例1。

以碳氢化合物体积浓度10%的常温原油油气回收为例，应用本发明吸附压缩式油气回收处理系统进行原油油气回收处理的工艺同实施例1。

应用本发明进行原油油气回收，最后所得净化气中碳氢化合物的浓度为5g/m³，油气的整体回收率达到98.5%。

实施例5

如图1所示，一种吸附压缩式油气回收处理系统的设置及分布同实施例2。

以碳氢化合物体积浓度10%的常温原油油气回收为例，应用本发明吸附压缩式油气回收处理系统进行原油油气回收处理的工艺同实施例2。

应用本发明进行原油油气回收，最后所得净化气中碳氢化合物的浓度为6g/m³，油气的整体回收率达到99.6%。

实施例6

如图1所示，一种吸附压缩式油气回收处理系统的设置及分布同实施例3。

以碳氢化合物体积浓度10%的常温原油油气回收为例，应用本发明吸附压缩式油气回收处理系统进行原油油气回收处理的工艺同实施例3。

应用本发明进行原油油气回收，最后所得净化气中碳氢化合物的浓度为4g/m³，油气的整体回收率达到99.7%。

实施例7

如图1所示，一种吸附压缩式油气回收处理系统的设置及分布同实施例1。

以碳氢化合物体积浓度30%的常温原油油气回收为例，应用本发明吸附压缩式油气回收处理系统进行原油油气回收处理的工艺同实施例1。

应用本发明进行原油油气回收，最后所得净化气中碳氢化合物的浓度为16g/m³，油气的整体回收率达到97.8%。

实施例8

如图1所示，一种吸附压缩式油气回收处理系统的设置及分布同实施例2。

以碳氢化合物体积浓度30%的常温原油油气回收为例，应用本发明吸附压缩式油气回收处理系统进行原油油气回收处理的工艺同实施例2。

应用本发明进行原油油气回收，最后所得净化气中碳氢化合物的浓度为15g/m³，油气的整体回收率达到99.6%。

实施例9

如图1所示，一种吸附压缩式油气回收处理系统的设置及分布同实施例3。

以碳氢化合物体积浓度30%的常温原油油气回收为例，应用本发明吸附压缩式油气回收处理系统进行原油油气回收处理的工艺同实施例3。

应用本发明进行原油油气回收，最后所得净化气中碳氢化合物的浓度为13g/m³，油气的整体回收率达到99.8%。

本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员所做出的对上述实施方式任何显而易见的改进或变更，都不会超出本发明的构思和所附权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种吸附压缩式油气回收处理工艺，包括如下步骤：

(1)油气输入

通过油气输入系统向吸附装置中输入油气；油气输入系统将油气通过油气输入管道输入到吸附装置；

(2)油气吸附

吸附装置内的吸附剂对进入吸附装置的油气进行吸附分离；

(3)吸附物解吸

通过解吸装置将步骤(2)中的吸附分离产物进行解吸；

(4)分离产物收集

通过压缩液化装置对步骤(3)所得的解吸分离产物进行压缩液化分离后输入存储装置；其特征在于，

在步骤(2)中，所述吸附装置为二级吸附装置，油气依次经过第一级吸附装置和第二级吸附装置进行一级吸附分离和二级吸附分离；其中，所述第一级吸附装置包括两个第一级吸附塔，两个第一级吸附塔交替进行一级吸附分离；所述第二级吸附装置包括两个第二级吸附塔，两个第二级吸附塔交替进行二级吸附分离；每个所述第一级吸附塔和第二级吸附塔内均设置有活性炭吸附床，吸附剂活性炭为经过酸洗钝化处理过的活性炭，其比表面积为1,700,000～2,500,000m²/kg；

在步骤(3)中，所述解吸装置为二级解吸装置，一级吸附产物经第一级解吸装置进行一级解吸分离，二级吸附产物经第二级解吸装置进行二级解吸分离；其中，所述第一级解吸装置和第二级解吸装置均为真空泵，所述真空泵解吸时的真空度为80-90kPa；

在步骤(4)中，所述压缩液化装置包括依次相互连接的压缩机、液化冷凝器和气液分离器，步骤(3)所得的一级解吸分离产物依次经压缩机压缩、液化冷凝器冷凝及气液分离器分离，分离后得到液态产物和气态产物，所得液态产物进入液体存储装置，所得气态产物进入油气输入管道重复步骤(1)；步骤(3)所得的二级解吸分离产物进入气体存储装置；其中，一级解吸分离产物经压缩机加压压缩至0.9～1.2MPa后经液化冷凝器过冷却到-30℃以下，再进入气液分离器进行气液分离。

2.根据权利要求1所述的吸附压缩式油气回收处理工艺，其特征在于：

在步骤(2)中，在每个所述第一级吸附塔和第二级吸附塔的顶部出口处均设置有测量排出物浓度的在线浓度分析仪，通过在线浓度分析仪分析测得排出物的浓度达到20g/m³以上时，更换进行吸附的第一级吸附塔和/或第二级吸附塔。