CN114053842A - 一种液体沥青装车过程逸散烟气的回收系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种专门用于液体沥青装车过程逸散烟气的回收系统及方法，高温液态沥青烟气经过缓冲罐、吸收塔、聚结器、吸附罐通过吸收传质、气液分离和吸附捕集，完成沥青烟气中所含有机物的液相回收。工业用该方法不仅可以有效解决烟气高温导致的吸附失效和能耗过高的问题，同时可以将易堵塞和凝固的含硫、含氯等大分子有机物通过有效的吸收方法进行回收利用，有效保护下游工艺设备和材料了，缩短烟气治理的工艺路线，降低沥青烟气处理费用，并能保证沥青尾气的持续达标排放。

Description

一种液体沥青装车过程逸散烟气的回收系统及方法

技术领域

本发明涉及高温液体沥青烟气回收治理技术领域，尤其涉及一种具体应用于高温液体沥 青的装车作业环节、通过采用溶剂吸收和聚结吸附工艺实现大分子易凝固沥青烟气的液相回 收的系统及方法。

背景技术

由于沥青的凝点较高，沥青装车作业时需将沥青维持在凝点以上装车，一般温度维持在 80℃以上。高温液体沥青在装车过程中会逸散出沥青烟气，虽然烟气中VOCs浓度并不高，但 是由于含硫等刺激性有机物，直排大气不仅会对作业人员的身体健康造成损害，同时也会对 环境造成污染。由于沥青烟气的密度较大，沥青装车时逸散的烟气主要在站台地面附近扩散， 作业区的安全隐患也比较突出，因此沥青烟气的治理也是迫在眉睫。

在当前的国内对沥青尾气的治理刚刚起步，现在一般有两种治理思路：第一种是将装车 区的烟气密闭收集后高空排放，由于沥青烟气的组分较重，高空排放的沥青烟气会频繁堵塞 管端阻火帽，装车作业也将受到影响，同时也无法满足环保的要求。

第二种是利用装车区已有的成品油的油气处理工艺对沥青烟气合并处理，由于沥青烟气 具有高温、低浓度、易凝固等特点，常规的油气回收方法无法对沥青烟气提供较好的普适性。

因此，开发一种专用高温沥青烟气的回收方法及系统是十分必要的。

发明内容

针对高温液体沥青装车过程中逸散出烟气的高温、低浓度、高凝点、含硫等毒性元素的 特点，以及现有通用油气回收工艺在处理沥青烟气的出现的高耗能、易堵塞、易失活、易中 毒和工艺复杂等问题，本发明提供了一种专门用于液体沥青装车过程逸散烟气的回收方法及 系统。该方法不仅可以有效解决烟气高温导致的吸附失效和能耗过高的问题，同时可以将易 堵塞和凝固的含硫、含氯等大分子有机物通过有效的吸收方法进行回收利用，不仅能有效保 护下游工艺设备和材料了，缩短烟气治理的工艺路线，降低沥青烟气处理费用，并能保证沥 青尾气的持续达标排放。

为了达到以上发明目的，采用以下技术方案：

一种液体沥青装车过程逸散烟气的回收系统，其特征在于，包括缓冲罐、吸收剂储罐、 喷淋泵、吸收塔、液相返回泵、吸收剂冷却器、聚结器、引风机、吸附单元、VOCs在线监测仪表、油气冷却器、分层罐；

缓冲罐底部设有液态沥青回收出口，缓冲罐顶部的气相出口与吸收塔底部的气相入口相 连接，吸收塔底釜通过管线与液相返回泵连接，液相返回泵连接吸收冷却器，吸收剂冷却器 连接吸收剂储罐顶部入口；

吸收剂储罐底部设有入口和出口，入口可与运送吸收剂的槽车连接，出口连接喷淋泵， 喷淋泵连接吸收塔顶部液相入口；

吸收塔顶部气相出口通过管线向下连接聚结器，聚结器气相出口经过引风机连接吸附单 元，聚结器底部液相直接通过管线回流进入吸收塔的塔釜，吸附单元顶部气相出口处设置VOCs 在线监测仪表，吸附单元底部油气出口连接油气冷却器；

油气冷却器连接分层罐，分层罐顶部气相出口连接缓冲罐，上部油品出口通过管线连接 吸收剂储罐顶部入口，底部水相出口连接污水管网。

优选的，所述吸附单元并列安装第一吸附罐和第二吸附罐；引风机出口处的管线分成两 条管线，一条连接第一吸附罐的底部入口，另一条连接第二吸附罐的底部入口；第一吸附罐 和第二吸附罐顶部分别设置气相出口，两条气相出口连接的管线再合并成一条管线，连接VOCs 在线监测仪表。

优选的，第一吸附罐和第二吸附罐底部入口处和顶部出口处分别设置自控阀门。

优选的，第一吸附罐和第二吸附罐顶部分别设置高温蒸汽入口，高温蒸汽入口处分别设 置自控阀门；第一吸附罐和第二吸附罐底部分别设置油气出口，两条油气出口管线合并成一 条管线连接油气冷却器。

优选的，第一吸附罐和第二吸附罐底部油气出口处的管线上分别设置一台单向止回阀， 这样可以保证其中一台吸附罐蒸汽再生过程中的油气进入油气冷却器而不会进入另外一台吸 附罐底部。

利用一种液体沥青装车过程逸散烟气的回收系统，一种液体沥青装车过程逸散烟气的回 收方法，包括以下步骤：

1)收集的沥青烟气经管线输送，首先进入缓冲罐内进行第一次气液分离，分离后的液态 沥青从缓冲罐底部液相出口排出，进行回收，分离后的烟气从缓冲罐顶部气相出口沿管线进 入吸收塔底部；

2)吸收剂从底部入口进入吸收剂储罐，然后通过喷淋泵加压后输送至吸收塔顶部液相入 口，塔顶的吸收剂降落过程中与塔底上升的沥青烟气在吸收塔内部进行充分的接触、吸收、 传质和传热，烟气中的含硫、含氯的大分子有机物被吸收剂吸收，同时烟气温度降低、吸收 剂温度升高；液相返回泵将降落在塔釜的吸收剂抽出，然后通过吸收剂冷却器进行冷却降温， 降至室温后返回吸收剂储罐进行循环利用；

3)吸收塔顶部的气相经管线输送进入聚结器进行第二次气液分离，气相中的雾状吸收剂 经聚结器处理后液化，液相从聚结器底部返回吸收塔的塔釜，不凝气相从聚结器顶部出口排 出；

4)不凝气相从聚结器排出后，经引风机加压进入吸附单元，气相中的有机物经吸附材料 吸附收集，不能吸附的惰性气体则从吸附单元顶部出口排出，排出的惰性气体经过VOCs在线 监测仪表，当有机物浓度达到VOCs在线监测仪表设定的报警值时就会自动报警，此时吸附材 料的吸附能力达到饱和，蒸汽阀门开启，高温蒸汽进入吸附罐，将吸附材料上吸附的大分子 有机物从吸附材料表面脱附下来通过底部油气出口排出；

5)从吸附单元脱附的高温油气排出后进入油气冷却器，在油气冷却器内被冷凝为液态的 油水混合物后进入分层罐；经分层处理，顶部少量的不凝气相排入缓冲罐，上部油品进入吸 收剂储罐，底部水相则进入厂区污水管网统一处理。

优选的，所述吸附材料是疏水硅胶与活性炭的组合物。

优选的，吸附单元的第一吸附罐和第二吸附罐互为备用，一个吸附工作，另一个高温再 生或者备用。

优选的，吸附单元工作时：当第一吸附罐运行时，第一吸附罐底部入口处和顶部气相出 口处的自控阀门处于开启状态，其顶部出口排出的惰性气体经过VOCs在线监测仪表时，当检 测到的有机物浓度达到一定值就会自动报警，第一吸附罐吸附达到饱和，此时第二吸附罐底 部入口处和顶部气相出口处的自控阀门开启，第一吸附罐底部入口处和顶部气相出口处的自 控阀门处关闭，完成吸附罐的自动切换；第一吸附罐顶部的蒸汽阀门开启，高温蒸汽进入第 一吸附罐，利用高温蒸汽将吸附材料上吸附的大分子有机物从吸附材料表面脱附，进行再生 利用；第二吸附罐达到饱和时，重复上述步骤进行高温再生。

优选的，根据不同地区环境保护相关要求，所述VOCs在线监测仪表有机物浓度报警值设 定在60-120mg/m³。

优选的，不凝气相在负压的情况下再扩散到缓冲罐、吸收塔、聚结器、吸附单元，进行 反复回收处理。

优选的，所述吸收剂储罐内的吸收剂采用的是炼厂的中间产品，吸收剂需定期进行更换， 饱和的吸收剂经管线或者槽车运送至生产区进一步加工处理，新鲜的贫吸收剂补入吸收剂储 罐继续使用。

优选的，所述吸收剂冷却器和油气冷却器采用循环水进行冷却。

相比现有技术，本发明的优点是：

采用炼厂的中间产品作为吸收剂，将沥青烟气中的重组分和含硫、含氯的有机物直接通 过吸收的方法进行了回收，吸收饱和的中间产品继续进入生产装置进行回炼，这样充分利用 已有的利用生产装置工艺来处理烟气中所含有机物的方法简化了油气处理的工艺路径；

吸收剂在与烟气的接触吸收过程中完成了热量交换，将原本高温的烟气降温，而高温的 吸收剂则通过水冷却为常温，采用吸收剂降温油气的方法可以避免烟气直接降温会导致管线 内粘稠的沥青析出的问题，减少了管线和设备的清理的繁琐工作；

吸收塔顶部的气相进入聚结器后，将聚结器内的雾状有机物进行二次分离，可以有效减 少进入后系统有机物的含量，降低后系统处理负荷；

塔釜吸收剂的冷却和油气的冷却可以采用厂区的循环水进行冷却，无需新增制冷设备；

相比于传统的吸附法、冷凝法、催化氧化或RTO等尾气处理工艺，该发明不仅极大的降 低能耗，减少了设备投资和运行成本，装置的故障率低，无新增的氮氧化物和硫化物的排放， 将烟气难处的物质转化为已处理的吸收剂组分，烟气中大分子对吸附材料、催化剂的毒化影 响也彻底消失。

附图说明

图1为一种液体沥青装车过程逸散烟气的回收系统及方法流程图。

图中，V-101:吸收剂储罐；V-102:缓冲罐；V-103:聚结器；V-104A：第一吸附罐；V-104B: 第二吸附罐；V-105：分层罐；T-101：吸收塔；P-101：喷淋泵；P-102:液相返回泵；E-101： 吸收剂冷却器；E-102:油气冷却器；C-101：引风机；S-101：烟囱；AI-101：VOCs浓度监测 仪；V-1～V-6:自控阀门；V-7～V-8:单向止回阀。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明；为了更好说明本实施例，附图某些部件会省略、放大或缩小， 并不代表实际产品的尺寸；对于本领域的技术人员来说，附图中的某些公知结构及其说明可 能省略；术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图 所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装 置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限 制。

结合附图做进一步说明。如图1所示，一种液体沥青装车过程逸散烟气的回收系统，其 特征在于，包括吸收剂储罐V-101、缓冲罐V-102、喷淋泵P-101、吸收塔T-101、液相返回 泵P-102、吸收剂冷却器E-101、聚结器V-103、引风机C-101、吸附单元、VOCs在线监测仪表AI-101、油气冷却器E-102、分层罐V-105；

缓冲罐V-102底部设有液态沥青回收出口，缓冲罐V-102顶部的气相出口与吸收塔T-101 底部的气相入口相连接，吸收塔T-101底釜通过管线与液相返回泵P-102连接，液相返回泵 P-102连接吸收剂冷却器E-101，吸收剂冷却器E-101连接吸收剂储罐V-101顶部入口；

吸收剂储罐V-101底部设有入口和出口，入口可与运送吸收剂的槽车连接，出口连接喷 淋泵P-101，喷淋泵P-101连接吸收塔T-101顶部液相入口；

吸收塔T-101顶部气相出口通过管线向下连接聚结器V-103，聚结器V-103经过引风机 C-101连接吸附单元，吸附单元顶部气相出口处设置VOCs在线监测仪表AI-101，吸附单元底 部油气出口连接油气冷却器E-102；

油气冷却器E-102连接分层罐，分层罐V-105顶部气相出口连接缓冲罐V-102，上部油 品出口通过管线连接吸收剂储罐V-101顶部入口，底部水相出口连接污水管网。

所述吸附单元并列安装第一吸附罐V-104A和第二吸附罐V-104B；引风机C-101出口处 的管线分成两条管线，一条连接第一吸附罐V-104A的底部入口，另一条连接第二吸附罐 V-104B的底部入口；第一吸附罐V-104A和第二吸附罐V-104B顶部分别设置气相出口，两条 气相出口的管线再合并成一条管线，连接VOCs在线监测仪表AI-101。

第一吸附罐V-104A底部入口处和顶部出口处分别设置自控阀门V-1、V-3,第二吸附罐 V-104B底部入口处和顶部出口处分别设置自控阀门V-2、V-4；第一吸附罐V-104A和第二吸 附罐V-104B顶部分别设置高温蒸汽入口，高温蒸汽入口处分别设置自控阀门V-5、V-6；第 一吸附罐V-104A和第二吸附罐V-104B底部分别设置油气出口，两条油气出口处的管线上分 别设置单向止回阀V-7、V-8，两条油气出口管线合并成一条管线连接到油气冷却器E-102。

利用一种液体沥青装车过程逸散烟气的回收系统，一种液体沥青装车过程逸散烟气的回 收方法，包括以下步骤：

1)液态高温沥青在装车过程中会逸散很多烟气，收集的沥青烟气经管线输送，首先进入 缓冲罐V-102内进行气液分离，分离后的液态沥青从缓冲罐V-102底部液相出口排出，进行 回收，分离后的烟气从缓冲罐V-102顶部气相出口沿管线进入吸收塔T-101底部；

2)吸收剂从底部入口进入吸收剂储罐V-101，然后通过喷淋泵P-101加压后输送至吸收 塔T-101顶部液相入口，塔顶的吸收剂降落过程中与塔底上升的沥青烟气在吸收塔内部进行 充分的接触、吸收、传质和传热，烟气中的含硫、含氯的大分子有机物被吸收剂吸收，同时 烟气温度降低、吸收剂温度升高；温度升高导致吸收性能降低，液相返回泵P-102将降落在 塔釜的吸收剂抽出，然后通过吸收剂冷却器E-101进行冷却降温，降至室温后返回吸收剂储 罐V-101进行循环利用；

3)吸收塔T-101顶部的气相经管线输送进入聚结器V-103，气相中的雾状吸收剂经聚结 器V-103处理后液化，液相从聚结器V-103底部返回吸收塔T-101的塔釜，不凝气相从聚结 器V-103顶部出口排出；

4)不凝气相从聚结器V-103排出后，经引风机C-101加压进入吸附单元，当第一吸附罐V-104A使用时，自控阀门V-1、V-3开启，自控阀门V-2、V-4、V-5、V-6关闭，烟气中的有机物组分在第一吸附罐V-104A的吸附床层内被吸附，惰性组分经管线输送至烟囱S-101高空 排放。吸附单元出口设置了VOCs浓度监测仪表AI-101，该表实时监测从第一吸附罐V-104A 或第二吸附罐V-104B出口烟气中VOCs的浓度，当浓度超过设定值时就会自动报警，说明吸 附罐V-104A的吸附能力达到饱和，此时自控阀门V-2、V-4、V-5开启，自控阀门V-3、V-4、 V-6关闭，吸附罐V-104B投入使用，自控阀门V-5打开，高温蒸汽经过自控阀门V-5进入吸附罐V-104A顶部，利用高温蒸汽将第一吸附罐V-104A内的有机物脱附，高温油气推开单向止回阀V-7,从底部的出口排出，进入油气冷却器E-102内部，吸附罐V-104A就可以再生利用，当第二吸附罐V-104B吸附达到饱和时重复上述步骤进行高温再生；

5)高温气相经冷却至常温后，绝大部分变为液相，只有少量不凝的气体，冷却后的液相 进入分层罐V-105进行静置分层，顶层的不凝气进入缓冲罐V-102，进行再次处理，上层的 有机溶剂则输送至吸收剂储罐V-101内循环使用，底部的污水则进入污水管网进行统一处理。

因为第一吸附罐V-104A底部油气出口处的管线上安装了单向止回阀V-7,高温油气可以 将其推开，而第二吸附罐V-104B底部油气出口的管线上安装的单向止回阀V-8是关闭的，此 时油气只能沿着管线进入油气冷却器E-102。

吸附单元的第一吸附罐V-104A和第二吸附罐V-104B互为备用，一个吸附工作，另一个 高温再生或者备用。

根据不同地区环境保护相关要求，所述VOCs在线监测仪表AI-101有机物浓度报警值设定 在60-120mg/m³。

不凝气相在负压的情况下，会再次扩散到缓冲罐V-102、吸收塔T-101、聚结器V-103、 吸附单元，这样可以对不凝气相进行反复回收处理。

为了节约成本，所述吸收剂储罐V-101内的吸收剂采用的是炼厂的中间产品，吸收剂需 定期进行更换，饱和的吸收剂经管线或者槽车运送至生产区进一步加工处理，新鲜的贫吸收 剂补入吸收剂储罐继续使用。

为了减少不必要的设备，同时节约成本，所述吸收剂冷却器E-101和油气冷却器E-102 都是采用厂区的循环水进行冷却。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的 技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护 范围。

Claims (13)

1.一种液体沥青装车过程逸散烟气的回收系统，其特征在于，包括缓冲罐、吸收剂储罐、喷淋泵、吸收塔、液相返回泵、吸收剂冷却器、聚结器、引风机、吸附单元、VOCs在线监测仪表、油气冷却器、分层罐；

缓冲罐底部设有液态沥青回收出口，缓冲罐顶部的气相出口与吸收塔底部的气相入口相连接，吸收塔底釜通过管线与液相返回泵连接，液相返回泵连接吸收冷却器，吸收剂冷却器连接吸收剂储罐顶部入口；

吸收剂储罐底部设有入口和出口，入口可与运送吸收剂的槽车连接，出口连接喷淋泵，喷淋泵连接吸收塔顶部液相入口；

吸收塔顶部气相出口通过管线向下连接聚结器，聚结器气相出口经过引风机连接吸附单元，聚结器底部液相直接通过管线回流进入吸收塔的塔釜，吸附单元顶部气相出口处设置VOCs在线监测仪表，吸附单元底部油气出口连接油气冷却器；

油气冷却器连接分层罐，分层罐顶部气相出口连接缓冲罐，上部油品出口通过管线连接吸收剂储罐顶部入口，底部水相出口连接污水管网。

2.根据权利要求1所述的液体沥青装车过程逸散烟气的回收系统，其特征在于，所述吸附单元并列安装第一吸附罐和第二吸附罐；引风机出口处的管线分成两条管线，一条连接第一吸附罐的底部入口，另一条连接第二吸附罐的底部入口；第一吸附罐和第二吸附罐顶部分别设置气相出口，两条气相出口连接的管线再合并成一条管线，连接VOCs在线监测仪表。

3.根据权利要求2所述的液体沥青装车过程逸散烟气的回收系统，其特征在于，第一吸附罐和第二吸附罐底部入口处和顶部出口处分别设置自控阀门。

4.根据权利要求3所述的液体沥青装车过程逸散烟气的回收系统，其特征在于，第一吸附罐和第二吸附罐顶部分别设置高温蒸汽入口，高温蒸汽入口处分别设置自控阀门；第一吸附罐和第二吸附罐底部分别设置油气出口，两条油气出口管线合并成一条管线连接油气冷却器。

5.根据权利要求4所述的液体沥青装车过程逸散烟气的回收系统，其特征在于，第一吸附罐和第二吸附罐底部油气出口处的管线上分别设置一台单向止回阀。

6.一种液体沥青装车过程逸散烟气的回收方法，利用如权利要求1-5任一项所述液体沥青装车过程逸散烟气的回收系统，其特征在于，包括以下步骤：

1)收集的沥青烟气经管线输送，首先进入缓冲罐内进行第一次气液分离，分离后的液态沥青从缓冲罐底部液相出口排出，进行回收，分离后的烟气从缓冲罐顶部气相出口沿管线进入吸收塔底部；

2)吸收剂从底部入口进入吸收剂储罐，然后通过喷淋泵加压后输送至吸收塔顶部液相入口，塔顶的吸收剂降落过程中与塔底上升的沥青烟气在吸收塔内部进行充分的接触、吸收、传质和传热，烟气中的含硫、含氯的大分子有机物被吸收剂吸收，同时烟气温度降低、吸收剂温度升高；液相返回泵将降落在塔釜的吸收剂抽出，然后通过吸收剂冷却器进行冷却降温，降至室温后返回吸收剂储罐进行循环利用；

3)吸收塔顶部的气相经管线输送进入聚结器进行第二次气液分离，气相中的雾状吸收剂经聚结器处理后液化，液相从聚结器底部返回吸收塔的塔釜，不凝气相从聚结器顶部出口排出；

4)不凝气相从聚结器排出后，经引风机加压进入吸附单元，气相中的有机物经吸附材料吸附收集，不能吸附的惰性气体则从吸附单元顶部出口排出，排出的惰性气体经过VOCs在线监测仪表，当有机物浓度达到一定值时就自动报警，此时该吸附罐内吸附材料的吸附能力达到饱和，该吸附罐顶部入口和顶部出口的阀门关闭，蒸汽阀门开启，高温蒸汽进入吸附罐，将吸附材料上吸附的大分子有机物从吸附材料表面脱附下来通过底部油气出口排出；

5)从吸附单元脱附的高温油气排出后进入油气冷却器，在油气冷却器内被冷凝为液态的油水混合物后进入分层罐；经分层处理，顶部少量的不凝气相排入缓冲罐，上部油品进入吸收剂储罐，底部水相则进入厂区污水管网统一处理。

7.根据权利要求6所述的一种液体沥青装车过程逸散烟气的回收方法，其特征在于，所述吸附材料是疏水硅胶与活性炭的组合物。

8.根据权利要求6所述的一种液体沥青装车过程逸散烟气的回收方法，其特征在于，吸附单元的第一吸附罐和第二吸附罐互为备用，一个吸附工作，另一个高温再生或者备用。

9.根据权利要求8所述的一种液体沥青装车过程逸散烟气的回收方法，其特征在于，吸附单元工作时：当第一吸附罐运行时，第一吸附罐底部入口处和顶部气相出口处的自控阀门处于开启状态，其顶部出口排出的惰性气体经过VOCs在线监测仪表时，当检测到的有机物浓度达VOCs在线监测仪表设定的报警时就自动报警，第一吸附罐吸附达到饱和，此时第二吸附罐底部入口处和顶部气相出口处的自控阀门开启，第一吸附罐底部入口处和顶部气相出口处的自控阀门处关闭，完成吸附罐的自动切换；第一吸附罐顶部的蒸汽阀门开启，高温蒸汽进入第一吸附罐，利用高温蒸汽将吸附材料上吸附的大分子有机物从吸附材料表面脱附，进行再生利用；第二吸附罐达到饱和时，重复上述步骤进行高温再生。

10.根据权利要求6所述的液体沥青装车过程逸散烟气的回收方法，其特征在于，所述VOCs在线监测仪表有机物浓度报警值设定在60-120mg/m³。

11.根据权利要求6所述的液体沥青装车过程逸散烟气的回收方法，其特征在于，不凝气相在负压的情况下再扩散到缓冲罐、吸收塔、聚结器、吸附单元，进行反复回收处理。

12.根据权利要求6所述的液体沥青装车过程逸散烟气的回收方法，其特征在于，所述吸收剂储罐内的吸收剂采用的是炼厂的中间产品，吸收剂需定期进行更换，饱和的吸收剂经管线或者槽车运送至生产区进一步加工处理，新鲜的贫吸收剂补入吸收剂储罐继续使用。

13.根据权利要求5所述的液体沥青装车过程逸散烟气的回收方法，其特征在于，所述吸收剂冷却器和油气冷却器采用循环水进行冷却。

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