CN103566707A

CN103566707A - 油气回收装置

Info

Publication number: CN103566707A
Application number: CN201310488559.9A
Authority: CN
Inventors: 张红星; 邹兵; 韩青林; 朱亮; 杨静怡; 丁德武; 姜鸣
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Qingdao Safety Engineering Institute
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Qingdao Safety Engineering Institute
Priority date: 2013-10-17
Filing date: 2013-10-17
Publication date: 2014-02-12

Abstract

本发明涉及一种油气回收装置，主要解决现有技术中油气回收效率低、回收成本高、吸附剂使用寿命短的问题。本发明通过采用一种油气回收装置，包括至少两个吸附罐（13）和（14）、真空泵（2）、控制系统（18）、油储罐（1）以及电磁阀和温度测量元件，油储罐（1）上设有进油管线（19）和油气排放管线（20）；油气排放管线（20）分别与吸附罐（13）、（14）的入口管线上的电磁阀（3）、电磁阀（4）相连；吸附罐（13）、吸附罐（14）的出口管线各设有电磁阀（15）、电磁阀（16），分别与排放口（17）相连；各温度测量元件、各电磁阀、真空泵（2）均与控制系统（18）相连的技术方案较好地解决了上述问题，可用于油气回收中。

Description

油气回收装置

技术领域

本发明涉及一种油气回收装置。

技术背景

轻质油品在储运、收发过程中，会排放出大量气态烃，被排放到空气中的气态烃（一种能引起光化学烟雾的物质），容易对环境和人体造成严重的污染和危害，同时因为气态烃的密度一般比空气重，在一定空间的积聚会带来安全隐患，同时气态烃的挥发也会造成油品品质的下降，造成一定的经济损失，各国环保部门已经制定了非常严格的油气排放标准，如美国环保署（EPA）给出的限制标准是占体积百分数的1%或更少（35g/m³或更少），中国国家环保总局制定的排放限制标准是25g/m³，一些城市和地区给出的限制标准更加严格。因此，对这些挥发性气体的回收成为降低环保污染、安全隐患的必要手段，也成为相关石油、石化行业的经济效益增长点。

目前，已得到广泛应用并取得良好效果的回收方式普遍采用吸附方法进行油气分离，再结合吸收、冷凝等其他工艺进行回收，常用的吸附剂一般是活性炭、活性碳纤维、合成沸石及疏水硅胶中的一种或多种，实际上，活性炭因极佳的吸附性能及廉价易得而被认为是优选的吸附剂，其中颗粒状活性炭是目前常用的吸附材料。

然而，使用活性炭吸附气态烃所产生的吸附热的热量为10-15千卡/摩尔。例如：装满一辆油罐卡车汽油每小时要产生数百立方米的废气，如果这些含气态烃高达20%-50%体积的废气被活性炭吸附的话，将产生极大量的吸附热。

如果去掉吸附热的方法不适当的话，活性炭吸附层的温度将迅速上升，导致局部过热甚至引起着火或爆炸，加之活性炭本身是一种易燃的吸附剂，更加容易使这种事故发生。另一个引起上述事故的潜在原因是聚合热的产生，此热量是由于在活性炭吸附剂的催化作用下，被吸附的重烃分子之间的聚合所致。

因此，人们一直在尝试发现在工业上可行的、能够去掉采用活性炭吸附方法产生的巨大吸附热的方法。

现有技术的一个例子是围绕活性炭吸附层安装环流冷却水管或者在活性炭吸附层中

埋置冷却水管。然而这些方法在需要使用大量活性炭的同时，所需要的冷却水量也非常巨大。这是因为为了安全起见，活性炭吸附层内的温度应保持在60℃或更低，在使用显热的水冷却时，由于活性炭吸附层所产生的吸附热远远大于冷却水所能带走的热量，因此必须使用更大量的冷却水才行。

日本特许公报No.59-50716提供了一种使用沸点低于100℃的有机液体（例如液态汽油）来替代冷却水的方法，由于利用了该有机液体的蒸发潜热，所以可以去除大量的吸附热而不需要太多的有机液体。然而这种方法又使得吸附层的安全性成为了新的难题，特别是因为活性炭本身是一种易燃物质，将像汽油这样更加易燃的物质放进活性炭吸附层内的管路里可能会带来安全隐患。

为克服上述活性炭吸附法的缺陷，也为了处理那些大量含高浓度气态烃的废气，人们提出了相应的解决办法，即事先使废气进行吸收或膜气体分离过程将气态烃的浓度降至一个较低的水平，再进行活性炭吸附，这样既可以使活性炭吸附层产生尽可能少的吸附热，避免活性炭层内的温度过高。但是这种组合工艺同样存在弊端，即成本过高，而且使整个处理过程变得复杂化，此外对于吸收法而言，对气态形式油气的回收效率较差。

专利CN1110345C提出了一种解决方法，即使用双圆筒或多圆筒性吸附装置，其中的每个吸附剂层由冷却水间接冷却，通过这样的“三明治”结构形式可以将产生的吸附热迅速移除，可以解决吸附层床层温升的问题。但是，对于真空脱附的油气回收装置而言，在真空脱附时，温度较高情况下的油气分子具有较高的动能，有利于完全脱除，而水冷降温也降低了油气分子的动能，所以要达到相同的脱除效率，需要更大功率的真空泵。

专利CN1589953A、US5951741（A）、专利US5871568（A）和专利US4392870分别通过检测油气回收装置排出口的浓度，或同时检测入口油气浓度、入口总量以及装置出口浓度，来达到控制装置吸附和脱附阀门的开关和真空泵的启停，这种方式可以避免吸附剂床层的异常温升情况，并可以极大地提高装置的运行效率，降低设备磨损，并能有效控制油气出口浓度以满足环保要求，是一种比较理想的工艺控制方式。但是，这种控制手段也存在一定的问题。首先，常用的烃类浓度检测用的非分散式红外检测仪（NDIR）的检测准确性容易因进油或进水而导致误差；其次，这种方式的检测参数较多，相应的增加了计算和控制单元的运行复杂性；最后，这种方式也增加了油气回收装置的成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中油气回收效率低、回收成本高、吸附剂使用寿命短的问题，提供一种新的油气回收装置。该装置用于油气回收中，具有油气回收效率高、回收成本低、吸附剂使用寿命长的优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种油气回收装置，包括至少两个吸附罐（13）和（14）、真空泵（2）、控制系统（18）、油储罐（1）以及电磁阀和温度测量元件，油储罐（1）上设有进油管线（19）和油气排放管线（20）；油气排放管线（20）分别与吸附罐（13）、（14）的入口管线上的电磁阀（3）、电磁阀（4）相连；在电磁阀（3）与吸附罐（13）之间的管线上和在电磁阀（4）与吸附罐（14）之间的管线上各有一个支路分别与电磁阀（5）入口、电磁阀（6）入口相连，电磁阀（5）出口、电磁阀（6）出口与真空泵（2）相连；吸附罐（13）、吸附罐（14）的出口管线各设有电磁阀（15）、电磁阀（16），电磁阀（15）、电磁阀（16）的出口与排放口（17）相连；吸附罐（13）、吸附罐（14）上均设有至少一个温度测量元件，各温度测量元件、各电磁阀、真空泵（2）均与控制系统（18）相连。

上述技术方案中，优选地，控制系统（18）采用PLC控制。

上述技术方案中，优选地，所述吸附罐（13）在吸附操作时，吸附罐（14）进行脱附解吸操作。

上述技术方案中，优选地，所述温度测量元件为热电阻。

上述技术方案中，优选地，所述吸附罐（13）和（14）中填装至少两种不同类型的吸附剂，吸附剂选自活性炭、活性碳纤维、合成沸石及疏水硅胶中的至少两种。

上述技术方案中，优选地，所述电磁阀（3）、电磁阀（4）入口前的管线上可连接流量计。

上述技术方案中，优选地，所述脱附出来的油气通过管路进入后续装置进行回收。

本发明利用吸附材料的油气吸附量与吸附过程中的温升之间的对应关系，提出了一种新型油气回收装置及其控制方法。所用控制设备简单易得，控制方案灵活方便，满足不同油气回收吸附剂的使用需求，适应环保控制指标要求，同时使装置运行效率提高，提高装置的运行寿命，油气回收效率高，运行成本低，同时由于采用至少两种不同类型的吸附剂的技术方案，大大提高了吸附剂的使用寿命，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为本发明所述装置的结构示意图。

1为储罐，2为真空设备，3、4、5、6、15、16为防爆电磁阀，7、8、9、10、11、12为测温元件，13为吸附剂罐，14为吸附剂罐，17为排放口，18为控制系统，19为进油管路。

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。

具体实施方式

【实施例1】

如图1所示的装置上，涉及一备一用两个吸附罐，该吸附罐内装有不同类型吸附剂的床层，吸附罐13中按照质量比1：1分层装填疏水硅胶与活性炭吸附剂，吸附罐14中按照质量比1：1分层装填疏水硅胶与活性炭吸附剂，储罐的油气排放口接通吸附管路，吸附管路连通并联的装有吸附控制阀的吸附支路，吸附支路连通吸附罐油气管路，吸附罐顶部通过排气管路连通大气；另一个油气进口连通脱附管路，脱附管路另一端连通并联的装有脱附控制阀的脱附支路，脱附支路连通吸附罐油气管路。整个装置有PLC控制系统控制，PLC控制系统分别信号连接脱附真空泵、温度传感器、吸附控制阀、脱附控制阀及排气控制阀。

以吸附罐13进行油气吸附，吸附罐14作为备用为例来说明本专利的具体实施方式。

在储罐1通过进油管线19进油过程中，通过PLC控制系统18打开电磁控制阀3，产生的油气进入吸附罐13，此时排空阀15打开，电磁控制阀5关闭，油气进入吸附罐后，被吸附剂床层吸附，此时PLC记录测温热电阻7、9、11测得的温度值，并通过数据比较计算模块得到最低的温度值Tmin作为吸附初始温度，达标气体经过排放口17排放到大气中，随着油气吸附的继续进行，吸附剂床层的温度逐渐上升，通过另外一个数据比较计算模块对测温单元7、9、11测得的温度值进行比较并输出其中的最高温度值Tmax，利用一个比较计算模块得到最高温度值Tmax与最低温度Tmin之间的差值ΔT1，当该温度差值达到预先设定的温升值ΔT时，触发PLC发出控制信号使电磁控制阀3和15关闭，使电磁控制阀5打开，同时控制真空泵2启动进行脱附解吸预先设定的时间，并在解吸一段时间后打开电磁控制阀15进行一定的反吹以便使吸附的油气完全脱附出来，脱附出来的油气在一定的真空度下基本上呈液体状态，通过管路进入后续装置进行回收。温升值ΔT需要根据吸附剂的吸附容量、装填量以及油气排放口的排放浓度等控制指标设定。

在吸附罐13脱附解吸的过程中，将备用的吸附罐14控制投入吸附过程，并按照相同的控制方案进行吸附和脱附解吸步骤。

Claims

1.一种油气回收装置，包括至少两个吸附罐（13）和（14）、真空泵（2）、控制系统（18）、油储罐（1）以及电磁阀和温度测量元件，油储罐（1）上设有进油管线（19）和油气排放管线（20）；油气排放管线（20）分别与吸附罐（13）、（14）的入口管线上的电磁阀（3）、电磁阀（4）相连；在电磁阀（3）与吸附罐（13）之间的管线上和在电磁阀（4）与吸附罐（14）之间的管线上各有一个支路分别与电磁阀（5）入口、电磁阀（6）入口相连，电磁阀（5）出口、电磁阀（6）出口与真空泵（2）相连；吸附罐（13）、吸附罐（14）的出口管线各设有电磁阀（15）、电磁阀（16），电磁阀（15）、电磁阀（16）的出口与排放口（17）相连；吸附罐（13）、吸附罐（14）上均设有至少一个温度测量元件，各温度测量元件、各电磁阀、真空泵（2）均与控制系统（18）相连。

2.根据权利要求1所述油气回收装置，其特征在于所述控制系统（18）采用PLC控制。

3.根据权利要求1所述油气回收装置，其特征在于所述吸附罐（13）在吸附操作时，吸附罐（14）进行脱附解吸操作。

4.根据权利要求1所述油气回收装置，其特征在于所述温度测量元件为热电阻。

5.根据权利要求1所述油气回收装置，其特征在于所述吸附罐（13）和（14）中填装至少两种不同类型的吸附剂，吸附剂选自活性炭、活性碳纤维、合成沸石及疏水硅胶中的至少两种。

6.根据权利要求1所述油气回收装置，其特征在于所述电磁阀（3）、电磁阀（4）入口前的管线上可连接流量计。

7.根据权利要求1所述油气回收装置，其特征在于所述脱附出来的油气通过管路进入后续装置进行回收。