CN103045285A

CN103045285A - 油气低温冷凝吸收并生产乙醇汽油的方法

Info

Publication number: CN103045285A
Application number: CN2011103133143A
Authority: CN
Inventors: 王明星; 张龙; 齐慧敏; 王海波; 刘忠生
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Priority date: 2011-10-17
Filing date: 2011-10-17
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2031-10-17
Also published as: CN103045285B

Abstract

本发明涉及一种油气低温冷凝吸收并生产乙醇汽油的方法，无水乙醇吸收剂经冷却后，由气液两相流泵提供动力，抽吸经过冷却除水的油气，使油气和低温乙醇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低温乙醇中，油气被迅速冷却，同时由于乙醇对油气的强吸收作用，油气在泵体和泵后管道的压力环境下溶解于乙醇中，完成油气冷凝-吸收的回收过程，吸收油气的乙醇与汽油混合后，即得乙醇汽油。本发明中，乙醇可多次循环使用，并生产辛烷值更高的乙醇汽油燃料，特别适用于加油站汽油装/卸车过程中产生的油气回收处理。本发明方法流程简单，设备少，油气回收率高，适宜于加油站等场所的油气回收过程。

Description

油气低温冷凝吸收并生产乙醇汽油的方法

技术领域

本发明提供了一种油气低温冷凝吸收并生产乙醇汽油的方法，属于环境保护和节能技术领域。

背景技术

汽油槽车向地下油罐加油过程中及加油机向汽车加油过程中都产生较高浓度的含轻组分油气。调查统计显示，加油站汽油罐收发油过程中排出的油气中轻组分体积分数高达30%～50%，汽油中大量轻组分挥发进入大气，不但造成资源浪费，而且具有安全隐患，同时造成汽油辛烷值一定程度的降低。发达国家早在上世纪80年代就已经使用诸如吸收法、吸附、冷凝或膜分离，或几种工艺组合的方式回收油气资源。我国对油气资源回收技术的研究则相对落后。目前，加油站常用的油气回收技术包括吸附法、吸收法、冷凝法、膜分离法或其工艺组合。吸附法在回收油气过程中，产生吸附热，危及操作的安全性，同时需要增加解吸设备，为了保证油气回收过程的连续性，还需设置两个吸附柱交替运行，致使投资费用较高。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。膜分离法油气回收技术为一门新兴技术，但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。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，通过降低温度和/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。

CN01108125.2介绍了一种汽油挥发油气的吸收方法及吸收装置。装置由两个储存有无水乙醇的吸收塔、一个水洗塔和一个真空室和真空泵组成。油气依次经过两个乙醇吸收塔、水洗器和真空室，最终由真空泵排入大气。该技术不但能回收油气，而且产品乙醇汽油具有比原料汽油更高的辛烷值，供汽车使用后，产生的污染更少，但该方法工艺流程较长、所需设备较多，投资相应增加，并且得到乙醇含量较低的水溶液，该水溶液同时含有少量油，需要专门的设备进一步处理，对于规模较小的加油站，其经济性较小，可应用性降低。

CN101462689A介绍了一种加油站吸收冷凝吸附变频油气回收法。按照该工艺，加油站一级油气回收环节为溶剂吸收和冷凝回收的组合工艺，用冷凝回收工艺-30℃～-50℃的低温液态烃对油气进行吸收后，油气依次冷凝至-20℃～-40℃和-40℃～-60℃进行两级冷凝回收。油气深度吸附回收工艺用于二级油气回收，当吸附床层吸附饱和后，利用真空设备将油气解析至油气吸收和冷凝系统。加油站油气量较小，而该工艺流程较长，深冷成本较高，其经济性较小。

US4066423介绍的加油站用油气回收系统由两个吸附床层、真空泵、冷凝器、油/水/气三相分离器、吸收剂循环泵和吸收塔组成。两个吸附塔交替运行，吸附饱和后，由液环真空泵解析，解析气与从油/水/气三相分离器来的混有防冻液并经冷却的水，一同由液环真空泵送入油/水/气三相分离器，不凝气由底部进入吸收塔，油/水/气三相分离器回收的低温液态烃作吸收剂，并经进一步冷却后由循环泵送入吸收塔与油气逆流接触，未被吸收的油气返回吸附塔。该技术采用加入防冻液的低温回收水作为冷却剂，低温液态烃作为吸收剂吸收回收油气，系统冷量得到充分回收，但该技术油气回收设备较多，投资较大。

发明内容

针对现有油气回收技术的不足，本发明提供了一种油气低温冷凝吸收并生产乙醇汽油的方法。

本发明油气低温冷凝吸收并生产乙醇汽油的方法包括：无水乙醇吸收剂经冷却后，由气液两相流泵提供动力，抽吸经过冷却除水的油气，使油气和低温乙醇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低温乙醇中，油气被迅速冷却，同时由于乙醇对油气的强吸收作用，油气在泵体和泵后管道的压力环境下溶解于乙醇中，完成油气冷凝-吸收的回收过程，吸收油气的乙醇与汽油混合后，即得乙醇汽油。

根据本发明的方法，所述的气液两相流泵的入口端绝对压力为0.05～0.1MPa，出口端压力绝对压力为0.1～1.0MPa。气液两相流泵入口端的气液体积比（标准状态）为20~200L/Nm³。气液两相流泵可以使用本领域常规商品设备。本发明油气以微气泡形式分散于低温乙醇中，气液接触面积更大，在低温及较高的压力环境下，同时由于乙醇对油气的强吸收作用，油气由气相转变为液相的速度更快。

根据本发明的方法，所述的吸收剂为无水乙醇，冷却温度为0℃～-80℃，优选-20℃～-60℃。

根据本发明的方法，气液两相流泵入口端连接有气相管线和低温乙醇管线，低温乙醇管线上连接有调节阀，泵出口端连接有气液分离器，部分富吸收剂排入乙醇/汽油调和器，经与适量汽油调和后，可作为乙醇汽油产品出售。不凝气经与油气换热后进入油气后处理装置进一步处理。剩余部分富吸收剂循环使用，循环的富吸收剂中油气质量浓度控制在1%～50%。

根据本发明的方法，经过冷却除水的油气采用换热器换热方式冷却除水，采用油气与循环富吸收剂换热，或者采用油气与吸收后气液分离器中排出的不凝气换热。换热器选自板式换热器、管壳式换热器或热管换热器。原料油气经换热预冷至-4～4℃，优选为-4～0℃，油气中的水汽凝结为水并经过预冷却气液分离器排出系统，气相则与低温乙醇被抽吸进入气液两相流泵。

本发明方法中，所述的气液分离器均为常压操作。气液两相流泵出口吸收后气液分离器中分离出的不凝气中绝大部分为空气，但仍含有少量油气，优选将不凝气与原料油气换热后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。预冷却气液分离器排出的气相作为气液两相流泵入口端气相进料。

本发明中所述的油气为加油站汽油罐收油或加油机向汽车发油过程中排放出的油气。

与现有油气回收技术相比，本发明的油气低温冷凝吸收并生产乙醇汽油的方法具有如下效果：

（1）能耗低。原料油气在进入气液两相流泵前，与低温循环乙醇或低温不凝气进行换热，系统能量得到充分利用，从而降低了操作费用。

（2）本发明工艺技术简单、一次投资少。无水乙醇对油气的饱和吸收量高达40%。油气在叶轮高速旋转作用下以微气泡形式分散于低温乙醇中，气液接触面积大，同时由于旋转叶轮产生的压力，使油气压缩，及无水乙醇对油气较强的吸收作用，油气在泵体及泵后管道中即由气相转变为液相，省去了吸收设备，故一次性投资较低，非常适合于加油站油气回收用。

（3）提高汽车燃料的辛烷值，减少环境污染。乙醇含碳量大大低于汽油，乙醇汽油的辛烷值比单纯的汽油更高，乙醇汽油易于完全燃烧，机动车尾气中含碳化合物比燃烧汽油时更低，氧化氮类排放以及未燃烧碳氢化合物排放显著减少。

（4）本发明流程简单，设备少，油气回收效率高，适宜于加油站等场所的油气回收过程。

附图说明

图1为本发明方法的工艺流程示意图；

图2为本发明方法另一种工艺流程示意图。

其中：1、制冷机组；2、调节阀；3、气液两相流泵；4、吸收后气液分离器；5、油气后处理装置；6、换热前低温循环乙醇；7、油气/低温循环乙醇换热器；7′、油气/低温不凝气换热器；8、换热后低温循环乙醇；9、预冷却气液分离器；10、泵前油气管线；11、乙醇汽油调和器；12、无水乙醇缓冲罐。

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，无水乙醇经制冷机组1制冷后进入气液两相流泵3（在气液两相流泵的入口端设置有调节阀2，泵入口端气相管线10位于调节阀2之后），调整调节阀2，使气液两相流泵的入口端绝对压力低于大气压力，对预冷却后的油气形成抽吸作用。自预冷却气液分离器9来的油气经泵前油气管线10被抽吸进入气液两相流泵3。在泵体内油气被高速旋转的叶轮切割成微气泡分散于低温乙醇中，巨大的气液接触面积使油气被迅速冷却，同时由于乙醇的吸收作用，在较高的压力下于泵体和泵后管道中，油气由气相转变为液相，完成油气冷凝吸收回收操作。在吸收后气液分离器4中分离出的不凝气进入油气后处理装置5进一步处理后排放，低温循环富吸收剂进原料油气/低温乙醇换热器7换热后循环使用。经换热降温预冷后的原料油气进入预冷却气液分离器9，分离出的气相经泵前气相管线10被抽吸进入气液两相流泵3，由吸收后气液分离器4排出的部分富吸收剂进入乙醇汽油调和器11与适量汽油混合后，作为乙醇汽油出售，其余则循环使用。

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。实施例中使用的气液两相流泵为杭州EDUR气液两相流泵。

实施例1

某加油站地下油罐收油时产生油气中非甲烷总烃30%（以体积计），温度20℃左右。按照如图1所示流程，以无水乙醇作吸收剂。主要操作条件：气液两相流泵入口端绝对压力0.05MPa，泵后压力0.4MPa（表压），无水乙醇冷却温度-50℃。全部原料油气与吸收后气液分离器4排出的低温循环富吸收剂进行换热预冷，原料油气冷却温度-4℃，经预冷后的油气进入预冷却气液分离器9分离出水分后，未冷凝的原料油气与低温乙醇同时进入气液两相流泵，气液两相流泵入口的气液两相体积比（标准状态）为20L/Nm³。吸收后气液分离器4排出的部分富吸收剂排入乙醇汽油调和器，在此加入适量成品汽油，即可得到10%（乙醇质量）乙醇汽油。其它富吸收剂循环使用（循环的富吸收剂中油气的质量含量为10%）。

经本发明方法处理后，油气回收率为90%（质量）。

实施例2

某加油站在向汽车加油时产生油气中非甲烷总烃35%（以体积计），温度20℃左右。按照如图2所示流程，以无水乙醇作吸收剂。主要操作条件：气液两相流泵入口端绝对压力为0.05MPa，泵后压力0.4MPa（表压），无水乙醇冷却温度-50℃。全部原料油气与吸收后气液分离器4排出的不凝气进行换热预冷，原料油气冷却温度-4℃，经预冷后的油气进入预处理气液分离器9分离出水分后，未冷凝的原料油气与低温乙醇同时被抽吸进入气液两相流泵。气液两相流泵入口的气相与液相的体积比（标准状态）为20L/Nm³。吸收后气液分离器4排出的部分富吸收剂排入乙醇汽油调和器，在此加入适量成品汽油，即可得到10%（乙醇质量）乙醇汽油。剩余富吸收剂（其中油气质量含量为25%）循环使用。吸收后气液分离器4排出的不凝气经换热后排入后处理装置5经达标处理后排入大气。

经本发明方法处理后，油气回收率为90%（质量）。

Claims

1.一种油气低温冷凝吸收并生产乙醇汽油的方法，其特征在于：无水乙醇吸收剂经冷却后，由气液两相流泵提供动力，抽吸经过冷却除水的油气，使油气和低温乙醇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低温乙醇中，油气被迅速冷却，同时由于乙醇对油气的强吸收作用，油气在泵体和泵后管道的压力环境下溶解于乙醇中，完成油气冷凝-吸收的回收过程，吸收油气的乙醇与汽油混合后，即得乙醇汽油。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：气液两相流泵的入口端绝对压力为0.05～0.1MPa，出口端压力绝对压力为0.1～1.0 MPa。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于：气液两相流泵入口端标准状态下的气液体积比为20~200L/Nm³。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：吸收剂的冷却温度为0℃～-80℃。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：吸收剂的冷却温度为-20℃～-60℃。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：气液两相流泵入口端连接有气相管线和低温乙醇管线，低温乙醇管线上连接有调节阀，泵出口端连接有气液分离器，部分富吸收剂排入乙醇/汽油调和器，剩余部分富吸收剂循环使用，循环的富吸收剂中油气质量浓度控制在1%～50%。

7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：经过冷却除水的油气采用换热器换热方式冷却除水，采用油气与循环富吸收剂换热，或者采用油气与气液分离器中排出的不凝气换热。

8.按照权利要求1或7所述的方法，其特征在于：原料油气经换热预冷至-4～4℃，油气中的水汽凝结为水并排出系统，气相与低温乙醇被抽吸进入气液两相流泵。

9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：气液两相流泵出口吸收后气液分离器中分离出的不凝气中绝大部分为空气，排入油气后处理装置进一步处理后排放，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。

10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：油气为加油站汽油罐收油或加油机向汽车发油过程中排放出的油气。