CN103933833A - 一种油气吸附与吸收的工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出的是一种油气吸附与吸收的工艺方法。利用油气吸附与吸收设备，通过蒸发油气吸收、尾气的深度吸附和解吸、富吸收剂解吸与浓缩和高浓度油气回收步骤进行油气吸附与吸收处理。本发明与现有技术相比，能够吸附和吸收同时解吸和回收油气，调适能力好，设备利用率高，方便快捷；采用自动旋转喷淋装置，散化进口液流，使吸收剂分布均匀，避免沟流，消除吸收剂分布不良；进气口浸没于吸收剂液面之下，能使油气在进入填料被吸收之前就已经被底部存液吸收了一部分，增加了一次吸收过程；挡板能使气体流经路线加长，充分利用吸收塔空间，发挥吸收塔性能，提高了设备和吸收剂的吸收效率，适宜作为油气吸附与吸收工艺方法应用。

Description

一种油气吸附与吸收的工艺方法

技术领域

本发明涉及油气回收技术领域，特指基于一种新型吸收塔、采用全流程系统控制运行的吸收和吸附集成方法，来吸附与吸收油气及各种挥发性有机物，特别是一种油气吸附与吸收的工艺方法。

背景技术

石油及各种化工产品在开采、炼制、运输、储存等过程中，都会不可避免地发生油品蒸发过程，造成油品损耗及油气污染。控制油品损耗，大力开发推广油气回收技术和装置正变得日益重要。

油气回收技术原理上可分为吸收法，吸附法，冷凝法及膜分离法等。其中吸收法工艺流程简单，技术成熟、适应性广，尤其对高浓度的油气回收，更体现出其优越性。吸附法工艺流程简单，对低浓度油气的吸附具有突出优势，但是吸附油气回收装置需要频繁地解吸，操作弹性小。现在主要的研究趋势是基于组合工艺的油气回收技术，即同时使用两种及以上回收方法，集成到一个装置中，形成优势互补。其中，吸收和和吸附的组合工艺比单纯吸收法有更高的回收效率和更高的安全性，是当前世界油气回收行业综合效益最高，应用最为广泛的技术。

工业装置吸收塔内的喷淋器的液体分布器通常采用管式喷淋器或莲蓬头式喷淋器，各有优劣，但由于开孔较小容易堵塞，实用上不易均匀打散溶液，并未起到良好的分散作用，整体效率偏低。另一方面，进料气相入塔有多种形式，对于直径大于2.5m的吸收塔，多采用底部敞开式进口管，该装置性能良好，应用广泛，对于大直径、高气相负荷时有较好的适用性，吸收塔底部需要设有一定高度的存液，且其液位一般低于进气管管口高度，避免吸收剂倒流，但此时吸收剂塔底的吸收剂静置，未被充分利用。

中国专利CN201389417提出了一种新型的液体喷淋装置，该喷淋器由圆锥形壳体、防冲板、喷孔板和螺钉组成，能紧凑设计部件结构、扩大喷淋范围，工艺简单，成本低廉。但吸收剂可能会产生大尺度不良分布，集中在轴线附近，特别在需要较大流量吸收剂时，液体分布器的分离效果较难达到要求。

为此，针对目前吸收塔存在的问题，本发明提出了一种改进型的吸收塔结构，并用于油气吸收和吸附集成回收方法。

发明内容

本发明针对现有油气回收存在的缺陷，提出了一种油气吸附与吸收的工艺方法。该方法通过蒸发油气吸收、尾气的深度吸附和解吸、富吸收剂解吸与浓缩和高浓度油气回收步骤进行油气处理与回收，解决油气处理与回收的技术问题。

本发明解决技术问题所采用的方案是：

油气吸附与吸收设备组成：在吸收塔下部一侧设有进口管，吸收塔下部经由管路与解吸罐相连接，吸收塔上部经过管路与吸附塔相连接，吸附塔下部的管路与真空泵进口相连接，解吸罐上部出口管路与真空泵相连接，解吸罐下部出口管路与溶剂泵相连接，溶剂泵出口管与吸收塔上部相连接，真空泵出口管路与回收塔下部相连 接，回收塔下部的管路与富油泵进口相连接，回收塔上部的管路与吸收塔的进口管相连接，贫油泵出口管与回收塔上部相连接。

吸收塔结构：孔管式气体进口管安装在吸收塔的塔体底部，在吸收塔底部连接有吸收剂出口管，在塔体底部所伸入的孔管式气体进口管上部设有挡板，在吸收塔塔体一侧安装有液位计，在吸收塔内部的吸收液位上部设有填料区，填料区上部设有盘式孔流分布器，在盘式孔流分布器上部的锥形罩下部安装有叶轮，锥形罩上部连接有吸收剂进口管，在吸收塔上部设有气体出口管，气体出口管伸入吸收塔上端部位设有除雾器。

所述旋转喷淋装置下部的平面上设有若干个透孔。

所述塔底部液位下挡板上有部分空体，形成挡板。

所述孔管式气体进口截面上设有多个间隔排列的开孔。

利用油气吸附与吸收设备进行油气吸附与吸收和回收步骤：

1、蒸发油气吸收：来自油品储运过程蒸发的油气进入吸收塔，大部分油气被塔顶喷淋下来的吸收剂吸收；

2、尾气的深度吸附和解吸：含有少量油气的尾气进入吸附塔深度吸附，吸附饱和后进行解吸。两个吸附塔可同时进行吸附和解吸，通过阀门自动或手动控制切换；

3、富吸收剂解吸与浓缩：吸收了油气的富吸收剂进入解吸罐解吸浓缩，再生后的贫吸收剂由泵送至吸收塔顶循环使用；

4、高浓度油气回收：从吸附剂和富吸收剂中解吸出来的高浓度油气被送至回收塔，被喷淋下的贫汽油吸收，未被吸收的少量油气由塔顶再进入吸收塔被循环吸收。

积极效果，本发明与现有技术相比，优点在于：（1）对于不同油气和空气混合气的分离吸收收，有较好的调适能力，吸收和吸附同时进行解吸和回收的工作，设备利用率高，方便快捷。（2）采用自动旋转喷淋装置，散化进口液流，使吸收剂分布更均匀，流动过程可避免沟流，消除进口阶段吸收剂形成不良分布造成的影响。（3）将进气口浸没于吸收剂液面之下，可使油气在进入填料被吸收之前就已经被底部存液吸收了一部分，即增加了一次吸收过程，挡板的设计使气体流经路线加长，充分利用吸收塔空间，发挥吸收塔性能，提高了设备和吸收剂的吸收效率。适宜作为油气回收的方法应用。

附图说明

图1为本发明油气吸收和吸附回收流程设备组成图

图2为本发明吸收塔结构图

图3为本发明A-A 旋转喷淋装置剖面俯视图

图4为本发明B-B 塔底部液位下挡板俯视图

图5为本发明C-C 孔管式气体进口开孔仰视图

图中，1.吸收塔，2.吸附塔，3.解吸罐，4.回收塔，5.溶剂泵，6.真空泵，7.富油泵，8.贫油泵，9.气体出口管，10.除雾器，11.吸收剂进口管，12.叶轮，13.锥形罩，14.盘式孔流分布器，15.填料区，16.孔管式气体进口管，17.液位计，18.挡板，19.吸收剂出口管。

具体实施方式                               

油气吸附与吸收设备组成：据图1所示，在吸收塔下部一侧设有进口管，吸收塔1下部经由管路与解吸罐3相连接，吸收塔上部经过管路与吸附塔2相连接，吸附塔下部的管路与真空泵6进口相连接，解吸罐上部出口管路与真空泵相连接，解吸罐下部出口管路与溶剂泵5相连接，溶剂泵出口管与吸收塔上部相连接，真空泵出口管路与回收塔4下部相连接，回收塔下部的管路与富油泵7进口相连接，回收塔上部的管路与吸收塔的进口管相连接，贫油泵8出口管与回收塔上部相连接。

吸收塔结构：据图2所示，孔管式气体进口管16安装在吸收塔的塔体底部，在吸收塔底部连接有吸收剂出口管19，在塔体底部所伸入的孔管式气体进口管上部设有挡板18，在吸收塔塔体一侧安装有液位计17，在吸收塔内部的吸收液位上部设有填料区15，填料区上部设有盘式孔流分布器14，在盘式孔流分布器上部的锥形罩13下部安装有叶轮12，锥形罩上部连接有吸收剂进口管11，在吸收塔上部设有气体出口管9，气体出口管伸入吸收塔上端部位设有除雾器10。 

旋转喷淋平面透孔结构：据图3所示，旋转喷淋装置下部的平面上设有若干个透孔。

塔底部液位下挡板结构：据图4所示，塔底部液位下挡板上有部分空体，形成挡板。

孔管式气体进口开孔结构：据图5所示，孔管式气体进口截面上设有多个间隔排列的开孔。

油气吸附与吸收的工艺步骤：

1、蒸发油气吸收：来自油品储运过程蒸发的油气进入吸收塔，大部分油气被塔顶喷淋下来的吸收剂吸收；

2、尾气的深度吸附和解吸：含有少量油气的尾气进入吸附塔深度吸附，吸附饱和后进行解吸。两个吸附塔可同时进行吸附和解吸，通过阀门自动或手动控制切换；

3、富吸收剂解吸与浓缩：吸收了油气的富吸收剂进入解吸罐解吸浓缩，再生后的贫吸收剂由泵送至吸收塔顶循环使用；

4、高浓度油气回收：从吸附剂和富吸收剂中解吸出来的高浓度油气被送至回收塔，被喷淋下的贫气油吸收，未被吸收的少量油气由塔顶再进入吸收塔被循环吸收。

具体操作方法：

油气收集系统将油气空气混合气体经风机送入吸收塔下部气体进口管，溶剂泵将吸收剂打到吸收塔塔顶，并从吸收剂进口管经喷淋再分布后与混合气体接触吸收，吸收塔出来的尾气进入吸附塔进一步被深度吸附回收。吸收塔底部与解吸罐相连，富吸收剂进入解吸罐内解吸，吸附塔底部与真空泵进口端相连接，解吸罐底部与溶剂泵进口端相连接，另一顶部与真空泵进口端相连接；真空泵出口端连接回收塔下部，回收塔底部与富油泵进口端相连接，上部与贫油泵出口端相连接，顶部排放出的尾气返回到吸收塔下部而被循环吸收。

在全过程回收工艺中，两个吸附罐分别处于吸附和解吸状态，通过控制两个吸附罐底部阀门的开闭并结合真空泵抽真空，可以实现吸附/解吸状态的切换，并使整体系统始终处于运行中。与此同时，由于解吸罐正处于真空解吸状态，通过控制阀门，可使吸收塔底部中的富吸收剂自吸到解吸罐中，真空泵产生真空度将富吸收剂中油气解吸出来，并送至回收塔底部，该油气向上流动的过程中，被来自贫油泵打来的贫汽油所喷淋吸收回收，吸收油气后的富汽油经富油泵输出到指定储罐或管线。而在解吸罐中解吸完的贫吸收剂由溶剂泵送至吸收塔顶部继续作为吸收溶剂，实现全过程循环。

本发明的优点：

整套系统可以以全流程控制的方式，使吸收、吸附、解吸及回收操作同时运行。根据不同的油气量，自动或手动关闭解吸，整套装置回收快速，简便，油气吸附吸收率高。

针对进料气相管进入吸收塔方式进行技术改进，即将进气口位置向下调整，浸没于吸收塔内吸收剂液面之下，并将增长的进气管向下斜插入吸收塔底部，以避免吸收剂倒流，从而使油气在刚进入吸收塔时就被吸收塔底部的吸收剂进行了一次吸收，使塔底吸收剂重复利用，尤其对高浓度的油气和空气的分离回收，提高了吸收剂的吸收效率。

针对吸收塔上部吸收剂入口喷淋装置的液体分布器进行技术改进，即通过机械自旋转方式，增大吸收剂在入口的离散程度，从而使气液能更好地接触，充分发挥吸收塔的吸收性能，也提高了吸收剂的吸收效率。

针对高浓度、大流量的油气和空气混合气的分离吸附与吸收，吸附与吸收系统设置在全流程方式下运行，即所有动力设备，包括风机、溶剂泵、真空泵、富油泵、贫油泵都处于运行状态，在吸收和吸附操作进行的同时，富吸收剂在解吸罐中，富吸附剂在吸附塔中分别进行解吸操作。解吸出来的高浓度油气由塔底部进入塔中，使用汽油进行吸附与吸收，未被吸附与吸收的油气回到吸收塔循环吸收。

气相入塔采用塔底进料，进口管采用孔管式，即一根横向布置的分布管，在管子下半部的管面开孔或开槽，可以将气相进料分成多股细流进入吸收塔，管径根据进料流量不同可取8-30cm。将进气口插入罐内吸收剂中，管口浸没液下30-80cm，增长进气管在吸收塔设备外的长度，并向上倾斜，使管体与塔壁有一夹角α，可取范围15°-45°，从而使进气管塔外管口高度高于吸收塔内存液高度，避免塔内存液倒流。最高液位约为50cm-100cm，并通过风机施加0.01-0.018MPa的压力，使油气能顺利进入吸收塔内，并与塔底吸收剂充分接触，存液高度可通过液位计观察并由塔底吸收剂出口管出口阀门调节。气相进气管在塔内横向分布管长度约50-100cm，占吸收塔径60%-75%，进口管的横向分布管开孔总面积宜为进气管截面积的1.5-2倍，分布管向下开设2-3排孔，每排10-15孔，孔径约1-2cm，油气由进口管进入吸收剂后经过三道挡板向上折流，延长了气体行进路径，三块挡板间隔为12-15cm，板长55cm-100cm，挡板面积为吸收塔截面积的75%-85%，使油气与吸收剂的接触时间增长，吸收效果得以进一步加强。

吸收塔吸收剂进口管由两段直管和三段圆弧弯管组成，使吸收剂进口管出口偏离塔径中心轴15cm-25cm，偏心值取决于叶轮大小与进液流量动力学分析。管径根据吸收剂流量大小可取5cm-15cm。

整个液体分布器由碳纤维及轻质材料制成的锥形罩、叶轮、盘式孔流分布器三部分组成。锥形罩可旋转可拆卸，通过滚动轴承，挂在位于吸收塔中轴线的进液管上，能自由转动不致脱落；简易叶轮采用类似风扇叶片的设计，通过叶轴与锥形罩固定相连，进液管偏心垂直于叶片上，当进液流量达到一定大小时，吸收剂冲击叶轮可以带动叶片旋转，进而带动整个锥形罩旋转；锥形罩底部是留孔的圆盘，旋转后散开的液体通过圆盘底部留孔，均匀洒在塔内填料上。根据吸收剂冲击产生流量大小，为使罩体能自由转动。

根据吸收剂冲击产生流量大小，为使罩体能自由转动，锥形罩高度30-60cm；简易叶轮半径25-30cm，距离吸收剂进口管出口约6-8cm；盘式孔流分布器距塔顶80-100cm，底部最大半径30-50cm，盘式孔流分布器的溢流小孔在圆平面内均匀分布，使锥形罩在转动中能将吸收剂由溢流小孔排出，不形成沟流，较均匀地散在填料上。根据吸收剂流量确定开孔率及孔数，一般孔径为3-4cm。填料位距塔顶100-120cm，填料高度由有机废气处理量及回收率而确定。

实施例：

本实施例中，油品储运过程中排放的油气和空气混合气流量为300 m³/h，吸收塔塔径设计为80cm。吸收塔的吸收剂进口管管径为10cm，通过弯管连接，其出口偏离塔径中心16cm。叶轮在进气管出口下方6cm，半径25cm，轴部与底盘、锥形罩固定相连，形成简易固定轴流式叶轮，将进液口流量压力转换为机械动能，带动喷淋装置锥形罩整体转动。锥形罩采用轻质碳纤维材料，高度50cm。盘式孔流分布器距塔顶100cm，底部最大半径38cm，排有溢流小孔50个，孔径32mm，圆平面内均匀分布。本例采用不锈钢规整填料，填料位置距塔顶120cm，填料高度300cm。

吸收塔下部气体进口管采用孔管式气体进料分布器，管径10cm，管体与塔壁夹角α=30°，风机施加0.012MPa压力使油气能顺利进入吸收塔内，塔内吸收液最高液位为80cm，管体在罐内长度约56cm，为吸收塔径的70%，开孔总面积取为进气管截面积的1.5倍，排气管向下开设3排孔，每排13孔，孔径2cm。油气由进口管进入吸收剂后经过三道挡板18延长气体行进路径，三块挡板间隔12cm，板长60cm，挡板面积占吸收塔截面积的80%。对于高浓度油气的吸收，油气在吸收剂中这个过程的预吸收，称为第一次吸收，能初步回收10%-15%，充分利用设备空间，显著提升了吸收塔的吸收效率。

Claims (7)

1.一种油气吸附与吸收的工艺方法，其特征是：

油气吸附与吸收设备组成：在吸收塔下部一侧设有进口管，吸收塔（1）下部经由管路与解吸罐（3）相连接，吸收塔上部经过管路与两个并列设置的吸附塔（2）相连接，吸附塔下部的管路与真空泵（6）进口相连接，解吸罐上部出口管路与真空泵相连接，解吸罐下部出口管路与溶剂泵（5）相连接，溶剂泵出口管与吸收塔上部相连接，真空泵出口管路与回收塔（4）下部相连接，回收塔下部的管路与富油泵（7）进口相连接，回收塔上部的管路与吸收塔的进口管相连接，贫油泵（8）出口管与回收塔上部相连接；

吸收塔结构：孔管式气体进口管（16）安装在吸收塔的塔体底部，在吸收塔底部连接有吸收剂出口管（19），在塔体底部所伸入的孔管式气体进口管上部设有挡板（18），在吸收塔塔体一侧安装有液位计（17），在吸收塔内部的吸收液位上部设有填料区（15），填料区上部设有盘式孔流分布器（14），在盘式孔流分布器上部的锥形罩（13）下部安装有叶轮（12），锥形罩上部连接有吸收剂进口管（11），在吸收塔上部设有气体出口管（9），气体出口管伸入吸收塔上端部位设有除雾器（10）；

所述旋转喷淋装置下部的平面上设有若干个透孔；

所述塔底部液位下挡板上有部分空体，形成挡板；

所述孔管式气体进口截面上设有多个间隔排列的开孔；

油气吸附与吸收的工艺步骤：

1）、蒸发油气吸收：来自油品储运过程蒸发的油气进入吸收塔，大部分油气被塔顶喷淋下来的吸收剂吸收；

2）、尾气的深度吸附和解吸：含有少量油气的尾气进入吸附塔深度吸附，吸附饱和后进行解吸；

两个吸附塔可同时进行吸附和解吸，通过阀门自动或手动控制切换；

3）、富吸收剂解吸与浓缩：吸收了油气的富吸收剂进入解吸罐解吸浓缩，再生后的贫吸收剂由泵送至吸收塔顶循环使用；

4）、高浓度油气回收：从吸附剂和富吸收剂中解吸出来的高浓度油气被送至回收塔，被喷淋下的贫气油吸收，未被吸收的少量油气由塔顶再进入吸收塔被循环吸收。

2.根据权利要求1所述的一种油气吸附与吸收的工艺方法，其特征是：

具体操作方法：

油气收集系统将油气空气混合气体经风机送入吸收塔下部气体进口管，溶剂泵将吸收剂打到吸收塔塔顶，并从吸收剂进口管经喷淋再分布后与混合气体接触吸收，吸收塔出来的尾气进入吸附塔进一步被深度吸附回收；吸收塔底部与解吸罐相连，富吸收剂进入解吸罐内解吸，吸附塔底部与真空泵进口端相连接；解吸罐底部与溶剂泵进口端相连接，顶部与真空泵进口端相连接；真空泵出口端连接回收塔下部，回收塔底部与富油泵进口端相连接，上部与贫油泵出口端相连接，顶部排放出的尾气返回到吸收塔下部而被循环吸收；

在全过程回收工艺中，两个吸附罐分别处于吸附和解吸状态，通过控制两个吸附罐底部阀门的开闭并结合真空泵抽真空，可以实现吸附/解吸状态的切换，并使整体系统始终处于运作中；与此同时，由于解吸罐正处于真空解吸状态，通过控制阀门，可使吸收塔底部中的富吸收剂自吸到解吸罐中，真空泵产生真空度将富吸收剂中油气解吸出来，并送至回收塔底部，该油气向上流动的过程中，被来自贫油泵打来的贫汽油所喷淋吸收回收，吸收油气后的富汽油经富油泵输出到指定储罐或管线；

而在解吸罐中解吸完的贫吸收剂由溶剂泵送至吸收塔顶部继续作为吸收溶剂，实现全过程循环。

3.根据权利要求1所述的一种油气吸附与吸收的工艺方法，其特征是：孔管式气体进口管浸没于吸收塔内吸收剂液面之下，并将增长的进气管向下斜插入吸收塔底部。

4.根据权利要求1所述的一种油气吸附与吸收的工艺方法，其特征是：气相入吸收塔采用塔底进料，进口管采用孔管式，即一根横向布置的分布管，在管子下半部的管面开孔或开槽。

5.根据权利要求1所述的一种油气吸附与吸收的工艺方法，其特征是：吸收塔吸收剂进口管由两段直管和三段圆弧弯管组成，使吸收剂进口管出口偏离塔径中心轴15cm-25cm。

6.根据权利要求1所述的一种油气吸附与吸收的工艺方法，其特征是：液体分布器由碳纤维及轻质材料制成的锥形罩、叶轮、盘式孔流分布器三部分组成，通过滚动轴承挂在位于吸收塔中轴线的进液管上，叶轮通过叶轴与锥形罩固定相连，进液管偏心垂直于叶片上，叶轮带动整个锥形罩旋转。

7.根据权利要求1所述的一种油气吸附与吸收的工艺方法，其特征是：锥形罩底部是留孔的圆盘，旋转后散开的液体通过圆盘底部留孔均匀洒在塔内填料上。