CN105413390A - 一种油气中挥发性有机物蒸汽的吸附增压回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油气中挥发性有机物蒸汽的吸附增压回收系统，包括储油罐，储油罐通过第一管道连接凝液分离罐的进气口，凝液分离罐的两个出气口分别通过第二管道和第三管道连接液化装置和吸附罐，凝液分离罐的出液口通过第四管道连接储油罐，液化装置通过第五管道连接第一管道，吸附罐通过第六管道连接液化装置，在第六管道上设有真空泵，液化装置的出液口通过第七管道连接第四管道；液化装置通过第八管道连接分液罐的进气口，分液罐的出气口通过第九管道连接第五管道，分液罐的出液口通过第十管道连接第四管道。本发明的优点是：采用先行吸附脱出空气的工艺方式，工艺简单，投资成本低，可直观的看到液态的回收油品，安全性高。

Description

一种油气中挥发性有机物蒸汽的吸附增压回收系统

技术领域

本发明涉及油气回收技术领域，尤其涉及一种油气中挥发性有机物蒸汽的吸附增压回收系统。

背景技术

在汽油的供应、销售、贮运环节中，存在着向大气中排放高浓度汽油蒸汽的情况，严重地污染了大气环境和危害人们的身体健康。以装车量20万吨/年的油库为例，每天转运汽油500多吨，操作时间在3小时左右，其产生的汽油蒸汽达近1000m³，其中所含的汽油将近1吨。为回收这部分汽油蒸汽，常用吸收法、吸附法、冷凝法及膜分离法及其组合工艺方法来回收轻质油品蒸发排放出来的油气。

油气是汽油与空气的混合物，组分比较复杂。储油罐内油气的浓度根据汽油的蒸汽压和气温的变化而变化，按体积比一般在15%～55%之间。浓度约为30%的油气组分如下：

空气	C3	异丁烷	正丁烷	正异丁烯	反丁烯	顺丁烯	异戊烷	正戊烷	总戊烯	C6
											72.86	0.02	0.43	2.53	3.87	5.41	2.38	8.49	2.35	1.54	0.52

油气回收技术的最关键问题是实现有机物组分和空气分离，油气回收设备应选用工艺先进、成熟可靠、价格合理、适用性强、能耗低、经济效益好的产品。GB20950-2007《储油库大气污染排放标准》规定，油气回收处理装置应达到下列指标：有机物（非甲烷）排放质量浓度≤25g/m3；油气处理效率≥95%。

目前主要采用以下几种油气回收方式：吸附+吸收、冷凝法+吸附和膜分离+吸附等方式，以上几种方式均存在着缺点，吸附+吸收的回收方式存在吸附床层易产生高温热点，吸收塔造成再次油气挥发，影响吸附剂寿命和使用时间缺点。冷凝法+吸附方式存在一次性投入大，成本高，单一冷凝法要达标需要降到很低的温度，耗电屋巨大。膜分离+吸附方式存在投资大，价格昂贵，后续维护成本高。

吸附-吸收组合工艺油气回收处理设备是目前国际国内使用较多产品，该油气回收处理方法1976年由美国的JamesC．McGill等人申请了美国专利（UnitedStatesPatent:No.4066423[P]“Adsorption-absorptionvaporrecoverysystem”）。系统由两个吸附用活性炭罐、一个吸收高浓度油气用吸收塔、真空泵及吸收剂循环送装置、电气控制装置等组成。

吸附-吸收组合工艺回收处理工艺流程为：油气混合物首先通过凝液分离罐，把携带的凝液分离出来，从而避免液态汽油进入活性炭罐。然后油气进入处于吸附状态的活性炭罐，其中的有机物类组份被吸附在活性炭表面，而净化后的空气则由活性炭罐顶部的出口排向大气。两个活性炭罐按照特定时间在吸附和再生状态之间交替切换，再生方式为真空泵真空脱附，从真空泵出来的富油气进入装有填料的吸收塔。进入吸收塔的油气与自罐区泵送而来并从吸收塔顶部喷淋而下的常温贫油(汽由)逆流接触，在该过程中油气被吸收，塔顶含有少量油气的尾气返回活性炭罐入口，与新产生的油气混合后进入活性炭罐再次被吸附。吸收了有机物组份后的富汽油被泵送回汽油储罐。

该产品的技术缺陷是：

1、作为吸收剂的常温汽油喷淋的过程必将产生一定数量的蒸发，该部分蒸发油气与油库油气合流送到活性炭罐进口，使吸附负荷增大，造成活性炭罐庞大，真空泵配置加大。

2、设备一次投资成本大，占地面积大。

中国专利CN101306259A“油气中挥发性有机物蒸汽的增压低温凝结回收方法”，采用增压与低温冷凝的方法进行油气回收。系统主要由气体压缩机、低温制冷机、低温油气捕集器、控制系统等组成。其工艺流程为先利用气体压缩机对从储油罐内溢出的挥发性有机物蒸汽进行抽吸增压至0.85MPa，冷却至40℃以下，实现部分有机物液化，然后由制冷机对饱和的蒸汽进一步冷却到-95℃，蒸汽进入低温蒸汽捕集器中被凝结成液体排至储油罐回收；未液化的余气从低温蒸汽捕集器被排放到大气。

其存在的不足点为：

1、无论增压过程还是制冷过程，大部分的压缩功耗及制冷功耗均被油气组分中含量占多数的空气占用，造成大量无用功，能耗大。

2、该装置采用开式流程，动态调节性差，当装置初始运行以及油气浓度变化时，制冷系统很难一下就达到理想的冷凝效果，将使尾气中有机物浓度超标。

3、油气的爆炸浓度范围大致在0.6%～7%，当进入气体增压机内部的有机物浓度接近该区间时，压缩机的运行有产生闪爆的危险。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种油气中挥发性有机物蒸汽的吸附增压回收系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种油气中挥发性有机物蒸汽的吸附增压回收系统，包括储油罐，其特征是：所述储油罐通过第一管道连接凝液分离罐的进气口，所述凝液分离罐的一个出气口通过第二管道连接液化装置，所述凝液分离罐的另一个出气口通过第三管道连接吸附罐，所述凝液分离罐的出液口通过第四管道连接所述储油罐，所述液化装置通过第五管道连接所述第一管道，所述吸附罐通过第六管道连接所述液化装置，在所述第六管道上设有真空泵，所述液化装置的出液口通过第七管道连接所述第四管道；

所述液化装置通过第八管道连接分液罐的进气口，所述分液罐的出气口通过第九管道连接所述第五管道，所述分液罐的出液口通过第十管道连接所述第四管道；

在所述第一管道、第二管道、第三管道、第五管道和第十管道上均设有一个自动阀门。

优选地，所述液化装置包括至少两级相互连接的增压冷却装置，每级所述增压冷却装置均包括缓冲罐，所述缓冲罐通过管道连接压缩机，所述压缩机连接冷却器。

优选地，在所述分液罐上安装液位控制器。

优选地，增压冷却装置包括相互连接的第一级增压冷却装置和第二级增压冷却装置，第一级增压冷却装置的第一冷却器的出口温度为45℃～64℃，第二级增压冷却装置的第二冷却器的出口温度为45℃～54℃，第二级增压冷却装置的第一压缩机和第二级增压冷却装置的第二压缩机的工作压力为0.2MPa～1.0Pa。

优选地，所述第一冷却器的出口温度采用48℃、50℃、55℃、58℃或60℃，所述第二冷却器的出口温度采用48℃、50℃或52℃，所述第一压缩机和所述第二压缩机的工作压力采用0.3-0.8MPa。

优选地，所述吸附罐包括两个并列设置的第一吸附罐和第二吸附罐，所述第一吸附罐油气出口和第二吸附罐油气出口均连接一个油气管道，在两个所述油气管道之间并列连接两个支管道，所述第六管道连接在其中一个支管道上，在第六管道两侧的支管道上分别连接一个自动阀门，另一个所述支管道通过连接管连接所述第三管道，在所述第三管道两侧的支管道上也分别连接一个自动阀门。

优选地，所述第一吸附罐和所述第二吸附罐内的吸附剂均采用疏水性硅胶与活性炭组合的复合床层。

优选地，在所述第一管道上连接第一压力传感器，在所述第一管道上连接一个与所述自动阀门并联的手动阀门。

优选地，所述第二管道通过三通阀连接所述第六管道，在所述真空泵与所述吸附罐之间的第六管道上连接第二压力传感器，在所述三通阀与所述液化装置之间的第六管道上连接第三压力传感器。

优选地，所述第九管道与所述第一管道之间的所述第五管道上设有一个自力式压力控制阀，在该段所述第五管道上还设有一个与所述自力式压力控制阀并联的另一个自动阀门。

本发明的优点在于：本发明所提供的一种油气中挥发性有机物蒸汽的吸附增压回收系统，工艺简单，投资成本低，可直观的看到液态的回收油品；安全性高。采用了吸附与增压冷却相结合的工艺路线实现油气中挥发性有机物的液化回收，避免了以往其他工艺方法在安全性、能耗及处理效率等方面存在的不足。气体压缩机采用两级压缩，对处理油气的流量及压力变化适应性强，低的排气温度符合油气处理的安全要求。装置各工作单元独立模块化设计，进气单元、吸附单元、真空解吸单元、压缩冷却单元、液化排放单元等具有自身独立的加卸载回路，可随系统工况的变化独立调整各自单元的工作状况，保证装置工作的连续性和协调性。本装置中，凝液分离罐成为各独立单元的连接桥梁，起到消减来自各单元工作载荷变化产生的气流脉动，确保系统工作平稳。

本发明采用先行吸附脱出空气，尾气排放有机物含量可有效控制在GB20950要求的25g/m³以内；进入压缩机加压的气体有机物浓度极高，远离6%有机物含量的爆炸浓度，安全可靠。本发明避免了对空气加压的无用功损耗。本发明的闭式流程循环方式使未及液化的少量气体减压后回到吸附流程，该部分气体由排气压力控制阀超压开启释放起到维持液化的饱和压力作用，避免了吸附-吸收组合工艺中油气负荷累积增大效应。本发明各单元可独立调节运行负荷，可实现与油库作业同步，适合油库油气负荷不稳定的工况特点。

本发明给出的油气回收方法在能耗方面的优势非常突出。以按本发明设计的300m³/h的回收处理装置为例，配置功率为真空泵电机15kW，压缩机电机15kW，辅助功率2kW，按计算每小时可回收305kg的汽油，回收单位重量汽油的耗电＜0.11kW·h/kg。

附图说明

图1是本发明所提供的一种油气中挥发性有机物蒸汽的吸附增压回收系统的原理结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明提供的一种油气中挥发性有机物蒸汽的吸附增压回收系统，包括储油罐1，所述储油罐1为现有技术，所述储油罐1通过第一管道14连接凝液分离罐2的进气口，所述凝液分离罐2也采用现有技术，所述凝液分离罐2的一个出气口通过第二管道15连接液化装置4，所述凝液分离罐2的另一个出气口通过第三管道16连接吸附罐11，所述凝液分离罐2的出液口通过第四管道17连接所述储油罐1，所述液化装置4的出液口通过第七管道连接所述第四管道17，在所述第四管道17连接一个手动阀门28。

所述液化装置4包括至少两级相互连接的增压冷却装置，本发明采用两级相互连接的增压冷却装置，即第一级增压冷却装置4..1和第二级增压冷却装置4.2。

所述第一级增压冷却装置4..1包括与所述第二管道15连接的第一缓冲罐5，第一缓冲罐5通过管道连接第一压缩机6，所述第一压缩机6通过管道连接第一冷却器7，第一缓冲罐5通过第五管道18连接所述第一管道14。

所述第二级增压冷却装置4.2包括与所述第一冷却器7连接的第二缓冲罐8，所述第二缓冲罐8连接第二压缩机9，所述第二压缩机9连接第二冷却器10，所述第二冷却器10通过第八管道20连接分液罐3的进气口。在所述第二缓冲罐8上安装一个液位控制器33。

所述第七管道包括第七管道Ⅰ23.1和第七管道Ⅱ23.2，所述第七管道Ⅰ23.1连接在所述第一缓冲罐5出液口，所述第七管道Ⅱ23.2连接在所述第二缓冲罐8出液口。

所述第一压缩机6和所述第二压缩机9的工作压力为0.2MPa～1.OMPa，本方案优选为采用0.3-0.8MPa。所述第一冷却器7的出口温度为45℃～64℃，本方案采用48℃、50℃、55℃、58℃或60℃。所述第二冷却器10的出口温度为45℃～54℃，本方案采用48℃、50℃或52℃。

所述分液罐3的出气口通过第九管道21连接所述第五管道18，所述分液罐3的出液口通过第十管道22连接所述第四管道17。

在所述第一管道14、第二管道15、第三管道16、第七管道Ⅱ23.2、第五管道18和第十管道22上均设有一个自动阀门26。在所述第七管道Ⅰ23.1和所述第四管道17分别连接一个手动阀门28。

在所述第一管道14上还连接一个第一压力传感器29，在所述第一管道14上连接一个与所述自动阀门26并联的手动阀门28。

所述第九管道21与所述第一管道14之间的所述第五管道18上设有一个自力式压力控制阀32，在该段所述第五管道18上还设有一个与所述自力式压力控制阀32并联的另一个自动阀门26。

所述吸附罐11通过第六管道19连接所述第一缓冲罐，在所述第六管道19上设有真空泵13，所述吸附罐11包括两个并列设置的第一吸附罐11.1和第二吸附罐11.2，所述第一吸附罐11.1和第二吸附罐11.2均采用现有技术。所述第一吸附罐11.1油气出口和第二吸附罐11.2油气出口均连接一个油气管道24，在两个所述油气管道24之间并列连接两个支管道25，所述第六管道19连接在其中一个支管道25上，在第六管道19两侧的支管道25上分别连接一个自动阀门26，另一个所述支管道25通过连接管27连接所述第三管道16，在所述第三管道16两侧的支管道25上也分别连接一个自动阀门26。

为避免吸附过程吸附剂过热，所述第一吸附罐11.1和所述第二吸附罐11.2内的吸附剂均采用疏水性硅胶与活性炭组合的复合床层。

所述第二管道15通过三通阀12连接所述第六管道19，在所述真空泵13与所述吸附罐11之间的第六管道19上连接第二压力传感器30，在所述三通阀12与所述液化装置4之间的第六管道19上连接第三压力传感器31。

本发明首先利用吸附罐11对从储油罐1内溢出的挥发性有机物蒸汽进行吸附，然后采用真空泵13解吸，再利用液化装置4使有机物液化，液化后的有机物蒸汽液体经储气罐1底部排出进入油库储罐回收。净化的尾气从吸附罐11顶部被排放至大气中。

在向油库储罐1加卸油时，随着汽油液体不断进入，储罐内的液面不断升高，液面上饱和蒸汽压亦不断升高。当第一压力传感器29检测到压力已达到电控装置设定的压力上限值时，第一管道14上的自动阀门26自动打开，油气进到凝液分离罐2，凝液分离罐2中的油气通过第三管道16相应的支管道25和相应的油气管道24进入第一吸附罐11.1内，在该支管道25上的自动阀门26采用NO型自动阀门。有机物组分被硅胶层和活性炭层吸附，在第一吸附罐11.1内穿透之前（设定时间15min），真空泵13及压缩机均不需投入工作。当第一吸附罐11.1即将达到穿透时，电控装置启动切换程序，连接所述连接管27的支管道25上的另一个自动阀门26打开，第六管道19与第一吸附罐11.1之间的自动阀门26打开，第二吸附罐11.2的放空管34上的自动阀门26打开，同时连接管27与第一吸附罐11.1之间的自动阀门26关闭，第六管道19与第二吸附罐11.2之间的自动阀门26关闭，第一吸附罐11.1的放空管34上的自动阀门26关闭，第二吸附罐11.2开始吸附。与此同时，第五管道18上的自动阀门26打开，缩机卸载启动，真空泵13随即启动，解吸蒸汽经三通阀12通道2（NO状态为通道2如图1所示）进入第一缓冲罐5，第五管道18上的自动阀门26按设定时间（如2s）关闭，有机物蒸汽进第一压缩机6完成一级压缩，在进第一冷却器7完成一次冷却，然后经过第二缓冲罐8气液分离，在进第二压缩机9二级压缩，然后进第二冷却器10二次冷却，在进入分液罐3气液分离。自力式压力控制阀32按设定保持分液罐3压力为0.8MPa，未液化的气体过量时由自力式压力控制阀32打开释放到凝液分离罐2中。

在所述第二缓冲罐8和凝液分离罐2内均设有液位开关，当到达设定液位时发出指令打开第十管道22和第七管道Ⅱ23.2上的自动阀门26进行排液，真空泵13进口的第二压力传感器30检测到真空压力达设定值（如7kPaA）时，三通阀12得电接通回路1，此时第六管道19和连接管27之间的自动阀门26电开启，该自动阀门采用小通径的均压阀，通过第六管道19和第一吸附罐11.1之间的自动阀门26使第一吸附罐11.1逐步升压到凝液分离罐2的压力，同时真空泵13卸载待机循环。

期间，压缩机根据第二压力传感器30检测到的压力，当低于设定值（如70kPaA）时，与所述自力式压力控制阀32并联的自动阀门26开启，当压力等于设定值第五管道18上的自动阀门26开启，压缩机卸载运行。循环后汽油液化不断排放到油库储罐1内，净化后的尾气（空气）吸附罐11从放空口排放。在运行中第一缓冲罐5和凝液分离罐2内会有少量的汽油凝析，每天运行停机时,开启手动阀门28将凝析液排放干净。

Claims (10)

1.一种油气中挥发性有机物蒸汽的吸附增压回收系统，包括储油罐（1），其特征是：所述储油罐（1）通过第一管道（14）连接凝液分离罐（2）的进气口，所述凝液分离罐（2）的一个出气口通过第二管道（15）连接液化装置（4），所述凝液分离罐（2）的另一个出气口通过第三管道（16）连接吸附罐（11），所述凝液分离罐（2）的出液口通过第四管道（17）连接所述储油罐（1），所述液化装置（4）通过第五管道（18）连接所述第一管道（14），所述吸附罐（11）通过第六管道（19）连接所述液化装置（4），在所述第六管道（19）上设有真空泵（13），所述液化装置（4）的出液口通过第七管道连接所述第四管道（17）；

所述液化装置（4）通过第八管道（20）连接分液罐（3）的进气口，所述分液罐（3）的出气口通过第九管道（21）连接所述第五管道（18），所述分液罐（3）的出液口通过第十管道（22）连接所述第四管道（17）；

在所述第一管道（14）、第二管道（15）、第三管道（16）、第五管道（18）和第十管道（22）上均设有一个自动阀门（26）。

2.根据权利要求1所述的一种油气中挥发性有机物蒸汽的吸附增压回收系统，其特征是：所述液化装置（4）包括至少两级相互连接的增压冷却装置，每级所述增压冷却装置均包括缓冲罐，所述缓冲罐通过管道连接压缩机，所述压缩机连接冷却器。

3.根据权利要求2所述的一种油气中挥发性有机物蒸汽的吸附增压回收系统，其特征是：在所述分液罐上安装液位控制器（33）。

4.根据权利要求2所述的一种油气中挥发性有机物蒸汽的吸附增压回收系统，其特征是：增压冷却装置包括相互连接的第一级增压冷却装置（4..1）和第二级增压冷却装置（4.2），第一级增压冷却装置（4..1）的第一冷却器（7）的出口温度为45℃～64℃，第二级增压冷却装置（4.2）的第二冷却器（10）的出口温度为45℃～54℃，第二级增压冷却装置（4.2）的第一压缩机（6）和第二级增压冷却装置（4.2）的第二压缩机（9）的工作压力为0.2MPa～1.OMPa。

5.根据权利要求4所述的一种油气中挥发性有机物蒸汽的吸附增压回收系统，其特征是：所述第一冷却器（7）的出口温度采用48℃、50℃、55℃、58℃或60℃，所述第二冷却器（10）的出口温度采用48℃、50℃或52℃，所述第一压缩机（6）和所述第二压缩机（9）的工作压力采用0.3-0.8MPa。

6.根据权利要求1所述的一种油气中挥发性有机物蒸汽的吸附增压回收系统，其特征是：所述吸附罐（11）包括两个并列设置的第一吸附罐（11.1）和第二吸附罐（11.2），所述第一吸附罐（11.1）油气出口和第二吸附罐（11.2）油气出口均连接一个油气管道（24），在两个所述油气管道（24）之间并列连接两个支管道（25），所述第六管道（19）连接在其中一个支管道（25）上，在第六管道（19）两侧的支管道（25）上分别连接一个自动阀门（26），另一个所述支管道（25）通过连接管（27）连接所述第三管道（16），在所述第三管道（16）两侧的支管道（25）上也分别连接一个自动阀门（26）。

7.根据权利要求6所述的一种油气中挥发性有机物蒸汽的吸附增压回收系统，其特征是：所述第一吸附罐（11.1）和所述第二吸附罐（11.2）内的吸附剂均采用疏水性硅胶与活性炭组合的复合床层。

8.根据权利要求1所述的一种油气中挥发性有机物蒸汽的吸附增压回收系统，其特征是：在所述第一管道（14）上还连接一个第一压力传感器（29），在所述第一管道（14）上连接一个与所述自动阀门（26）并联的手动阀门（28）。

9.根据权利要求1所述的一种油气中挥发性有机物蒸汽的吸附增压回收系统，其特征是：所述第二管道（15）通过三通阀（12）连接所述第六管道（19），在所述真空泵（13）与所述吸附罐（11）之间的第六管道（19）上连接第二压力传感器（30），在所述三通阀（12）与所述液化装置（4）之间的第六管道（19）上连接第三压力传感器（31）。

10.根据权利要求1所述的一种油气中挥发性有机物蒸汽的吸附增压回收系统，其特征是：所述第九管道（21）与所述第一管道（14）之间的所述第五管道（18）上设有一个自力式压力控制阀（32），在该段所述第五管道（18）上还设有一个与所述自力式压力控制阀（32）并联的另一个自动阀门（26）。