CN1935319B - 利用加热解吸的油气吸收回收方法及装置 - Google Patents

Abstract

利用加热解吸的油气吸收回收方法及装置，涉及环境保护及节能技术领域。整个油气回收过程为：吸收塔吸收分离，解吸罐解吸浓缩，回收塔吸收回收，以及为解吸罐提供热量的换热过程。其将贫吸收剂通过溶剂泵打到吸收塔顶部，吸收油气后的富吸收剂在热解吸卧罐中进行加热解吸再生，使得吸收剂循环使用；富吸收剂解吸出来的高浓度油气进入回收塔而被泵送来的液态贫汽油本体吸收，吸收后的富汽油通过富汽油泵打回原来油罐或直接使用，回收塔中的尾气重新进入吸收塔而被循环吸收。本发明采用热泵技术，比传统的真空解吸，可降低能耗21％以上。对于沸点低于85℃的各种挥发性有机物(VOCs)的回收，本发明的整套设备投资可降低10％～15％。

Description

利用加热解吸的油气吸收回收方法及装置

技术领域

本发明涉及环境保护及节能技术领域，特指油气等各种挥发性有机物(VOCs)吸收回收过程中利用加热解吸代替真空解吸的方法及装置。

背景技术

在石油、石化、油漆(涂料)、交通等领域，由于汽油等各种挥发性有机物(VOCs)在生产、储存、运输、销售、使用等过程中非常容易挥发而产生十分严重的蒸发损耗。这种油气大量蒸发并直接排放到大气，不仅造成严重的数量损失和质量下降(从而带来了重大的经济损失)，而且严重地污染了大气环境及留下重大的火灾隐患。目前，油气与空气的分离回收方法有吸收法、吸附法、冷凝法及膜分离法等，有些还含有压缩过程或几种方法的综合利用。各种回收原理各不相同，技术经济性能也相差较大。

吸附法油气回收方法是利用油气-空气混合气中各组分与吸附剂之间结合力强弱的差别，使难吸附的空气组分与易吸附的油气组分分离。目前常用活性炭及其改性物(如活性炭纤维)来吸附油气。活性炭吸附过程可视为绝热吸附。如在汽油储运过程中，蒸发排放出来的油气流量大、浓度高，国内油气中还高含烯烃等不饱和烃。吸附法回收方法用来处理这种油气，吸附热非常明显。吸附热效应将带来一系列后果，如：(1)油气中不饱和烃及硫等杂质易发生氧化(自催化)、炭化、焦化、聚合，填住活性炭有效微孔，降低活性炭活性吸附表面积，从而降低其有效吸附容量并影响使用寿命；(2)危及吸附操作安全。另外，其工业化设备也存在不少问题，如易损部件多，因为吸附塔要进行频繁的吸附——解吸自动循环切换，相应的阀门要能够自动实现这种操作，程控阀的使用寿命较短。吸附分离的一个优点是可以使尾气排放浓度控制在较低的指标内。因此，从油气分离回收技术的发展方向及尾气排放指标日趋严格等方面来看，对于大处理量、高浓度的进料气，油气吸附分离回收方法今后将主要用作其它分离方法(如吸收法、膜分离法、冷凝法)的最后把关(辅助)服务。

冷凝法油气回收方法，即利用制冷剂或冷凝剂通过热交换器进行间接传热冷凝，从而直接回收到油品。该方法原理简单，但由于为间接传热，装置操作温度及制冷温度低(如到-70℃)，才可保证回收率达到90％左右，相应地制冷系统较复杂。同时，还要用耐低温材料及增加保温、除霜等环节，而且不回收油气时装置也在连续运行(维持运行)，投资成本和运行费用都高。此类装置，有时还可能辅以压缩过程，安全性较差，制造较难。

膜分离法油气回收技术作为一门新技术，正处于研究开发中，尤其对高性能的膜材料开发研制。目前，国内外有用有机膜来分离回收油气，但膜使用寿命短，投资及运行费用较大。

吸收法油气回收方法即通过油气-空气混合气与吸收剂接触，根据不同组分在吸收剂中的溶解度不同，即油气组分溶解于该吸收剂形成溶液(富吸收剂)，不能溶解的空气组分则保留在气相中，于是原混合气体的组分得以分离。以前国内外用煤油、轻柴油作为吸收剂，吸收回收率低(约为90％)，且在常温常压下难以解吸再生，故无法视为独立成套的回收技术。

国内典型的实例有利用轻柴油作吸收剂的汽油装车油气回收装置。该装置操作简单，但装置存在一些问题：①只能适宜在有催化裂化装置的炼油厂内部使用，难以作为成套独立的设备来看待，应用范围受到限制；②吸收剂(轻柴油)本身为轻质油品，回收率偏低(90％左右)，且自身挥发损耗量大，尤其在夏天使用；③轻柴油无法再生，仅作为一次性使用，用量大。

国内还有利用低温煤油作吸收剂的汽油蒸气回收装置的实例。该工艺与本技术不相同，回收率约为90％，回收效果比本技术差。该装置在综合利用能源方面作了较好的考虑，但尚存在一些问题，如在50℃左右的温度下解吸煤油，煤油本身也将有部分蒸发损耗，且解吸效果不太好，因此煤油多次循环使用后，吸收效果会大大降低且要经常添加煤油。另外，作为第一级吸收剂的汽油没有解吸，也没有更新，运行一段时间后会失效。这种装置也应注意预冷脱水及保温处理，投资成本及运行费用都较高。这种装置还不适用于大处理量油气回收的场合。

根据本发明技术特点检索了国内外数据库。发现在国内外采用活性炭吸附法回收油气的专利和报道较多，而吸收法油气回收技术的报道较少。吸附法回收油气的专利和报道与本发明的技术路线及机理都不相同。

有专利申请号：200510123016.2，利用特制吸收剂吸收回收油气的方法及装置，该油气回收过程可分为三部分：吸收塔吸收分离→解吸罐真空解吸浓缩→回收塔吸收回收。本发明是在该发明的基础上，利用加热解吸方法来替代该发明的真空解吸方法，以适应不同领域油气的回收。

发明内容

本发明目的是提供一种油气吸收回收的方法及装置，其在常温常压条件下，在吸收塔内，进行油气与空气的分离和油气吸收，然后在变温情况下进行富吸收剂解吸，最后将油气回收；在吸收剂的加热和冷却过程中，采用热泵技术进行能量的循环利用。本发明尤其适用于沸点低于85℃的各种挥发性有机物(VOCs)的回收，如汽油、石脑油、苯等蒸气的回收。

实现本发明目的的技术方案为：

整个油气回收过程可分为四部分：吸收塔吸收分离，解吸罐解吸浓缩，回收塔吸收回收，以及为解吸罐提供热量的换热过程。具体为：

(1)利用密闭装车鹤管及油气集气系统，将铁路油罐车等油品储运设备收发油过程产生的各种油气-空气混合气引到油气回收系统；

(2)利用高效吸收剂(贫吸收剂)在吸收塔中吸收回收汽油等轻质油品蒸发排放出来的油气，吸收剂通过溶剂泵打到吸收塔顶部，未被吸收的空气从排放口排入大气；

(3)吸收油气后的富吸收剂在热解吸卧罐中进行加热解吸再生，从而可使吸收剂循环使用；

(4)富吸收剂解吸出来的高浓度油气进入回收塔而被泵送来的液态贫汽油本体所吸收，吸收后的富汽油通过富汽油泵打回原来油罐或可直接使用；

(5)回收塔中的尾气重新进入吸收塔而被循环吸收。

其中，本发明中进吸收塔的油气-空气混合气体积流量Q1、进吸收塔的吸收剂体积流量Q2、进回收塔的汽油体积流量Q3之比为：Q1∶Q2∶Q3＝1∶(0.1～0.2)∶(0.03～0.08)。本发明所用的吸收剂为有机吸收剂或成品油，或两者混合物。该吸收剂可添加少量导静电剂、除泡剂。该吸收剂不与油气发生化学作用。该装置吸收回收率η技术特征示例于表1。

表1吸收回收率η技术特征示例

本发明所述装置包括：密闭装车鹤管、油品储运设备(如铁路油罐车、汽车油罐车)、吸收塔、溶剂泵、热解吸卧罐、回收塔、富汽油泵、贫汽油泵。本发明特征在于设有热解吸卧罐，其内部设有为2～4层隔板，该隔板均有一定斜度，且方向不同，坡度为0.01～0.03。该隔板上可以焊有若干道低堰板，可如齿状挡板等形式，其上边缘加工成锯齿状，下边焊在隔板上，高5～8mm，在隔板的高端设有挡板，中间可选择设置透气管。该隔板为夹套式隔板，来自热泵的热媒在隔板内部流动，从而可实现富吸收剂在隔板上流动的过程中被解吸。在热解吸卧罐底部设有贫吸收剂出口。

本发明还采用热泵技术，即利用热泵原理，将解吸后的贫吸收剂的余热提取到加热解吸卧罐的入口，从而减少了加热富吸收剂所需要的热量。

各装置连接关系为：(1)铁路油罐车通过与密闭装车鹤管来收发油，铁路油罐车排放气通过集气管与吸收塔下部相连接；(2)吸收塔上部与溶剂泵出口端相连接，底部与解吸卧罐顶部相连接，上部与排放口相连接；(3)热解吸卧罐底部与溶剂泵进口端相连接，另一顶部(出气端)与回收塔下部相连接；(4)回收塔底部与富汽油泵进口端相连接，上部与贫汽油泵出口端相连接，顶部排放出的尾气返回到吸收塔下部而被循环吸收；(5)热泵单元的制冷端在溶剂泵的出口，制热端在加热解吸卧罐的内部。

为了方便提供贫汽油及储存富汽油，可设置油罐。

本发明优点在于：

(1)对于沸点低于85℃的各种挥发性有机物(VOCs)的回收，如汽油、石脑油、苯等蒸气的回收，本发明利用加热解吸替代传统的真空解吸，使整套设备投资降低10％～15％。

(2)本发明加热解吸采用热泵循环进行热能的循环利用，降低了系统的能耗，比传统的真空解吸，可降低能耗21％以上。

(3)本发明可防止各种VOCs带来的环境污染及火灾爆炸隐患，还可回收有价值的物料，如汽油、苯。

附图说明

图1为本发明油气吸收回收实施例示意图。

图2为解吸卧罐结构实施例图。

1密闭装车鹤管，2铁路油罐车，3吸收塔，4溶剂泵

5热解吸卧罐，6回收塔，7富汽油泵，8贫汽油泵，9油罐

10吸收塔排放管，11热泵取热端，12热泵主机，13热泵供热端

14贫吸收剂出口，15挡板，16富吸收剂进口

17带加热套的隔板，18齿状挡板，19透气管，20除雾填料

21油气出口，22热泵供热端的盘管，23导热隔板

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例包括：密闭装车鹤管1、油品储运设备(如铁路油罐车、汽车油罐车)2、吸收塔3、溶剂泵4、热解吸卧罐5、回收塔6、富汽油泵7、贫汽油泵8、油罐9。本发明中热解吸卧罐5为关键设备，其实施例结构如图2所示。在解吸卧罐5上部设有富吸收剂进口16、油气出口21，底部设有贫吸收剂出口14。油气出口21填有除雾填料20。在解吸卧罐5内部设有为2～4层带加热套的隔板17。该隔板均有一定斜度，且方向不同，坡度为0.01～0.03。隔板17上焊有若干道齿状挡板18。齿状挡板18上边缘加工成锯齿状，下边牢固地焊在隔板上，并能允许有少量渗漏。在隔板17的高端设有挡板15，中间可选择设置透气管19。设有热泵单元，其包括热泵主机(12)，以及与热泵主机相连的热泵取热端(11)、热泵供热端(13)、制冷端即溶剂泵的出口，制热端即加热解吸卧罐(5)的内部利于热媒流动的带加热套的隔板(17)；所述隔板(17)的上下为两层导热隔板(23)，隔板内部设有利于来自热泵的热媒流动的盘管(22)。

如图1，各装置连接描述如下：(1)铁路油罐车2通过与密闭装车鹤管1来收发油，铁路油罐车2排放气通过集气管与吸收塔3下部相连接；(2)吸收塔3上部与溶剂泵4出口端相连接，底部与解吸卧罐5顶部相连接，上部与排放口10相连接；(3)热解吸卧罐5底部与溶剂泵4进口端相连接，另一顶部(出气端)与回收塔6下部相连接；(4)回收塔6底部与富汽油泵7进口端相连接，上部与贫汽油泵8出口端相连接，顶部排放出的尾气返回到吸收塔3下部而被循环吸收；(5)油罐9与富汽油泵7出口端及贫汽油泵8进口端相连接。

油气回收步骤为：

(1)利用密闭装车鹤管1及油气集气系统，将铁路油罐车2等油品储运设备装油过程产生的油气-空气混合气引到油气回收系统的吸收塔3的下部。

(2)利用高效吸收剂(贫吸收剂)在吸收塔3中吸收回收汽油等轻质油品蒸发排放出来的油气。吸收剂通过溶剂泵4打到吸收塔顶部。未被吸收的空气从排放口13排入大气。吸收塔3中的液位通过调节阀来控制，从而使其液位保持在稳定的水平。

(3)吸收油气后的富吸收剂利用加热解吸的方法在热解吸卧罐5中进行解吸再生，从而可使吸收剂循环使用。

(4)被解吸出来的高浓度油气进入回收塔6而被液态贫汽油本体所吸收，吸收后的富汽油打回原来油罐9或直接外送使用，从而实现油气的回收。贫汽油、富汽油通过泵7、8来实现输送。回收塔6中的液位通过调节阀来控制，从而使其液位保持在稳定的水平。

(5)回收塔6中有部分未被吸收的油气-空气混合气(尾气)重新进入吸收塔3而被循环吸收。

Claims (5)

1.利用加热解吸的油气吸收回收方法，整个油气回收过程包括：吸收塔吸收分离，解吸罐解吸浓缩，回收塔吸收回收，其特征在于还包括解吸罐提供热量的换热过程，具体为：

(1)利用密闭装车鹤管及油气集气系统，将铁路油罐车这些油品储运设备收发油过程产生的各种油气-空气混合气引到油气回收系统；

(2)利用高效吸收剂即贫吸收剂在吸收塔中吸收回收汽油这些轻质油品蒸发排放出来的油气，吸收剂通过溶剂泵打到吸收塔顶部，未被吸收的空气从排放口排入大气；

(3)吸收油气后的富吸收剂在热解吸卧罐中进行加热解吸再生；

(4)富吸收剂解吸出来的高浓度油气进入回收塔而被泵送来的液态贫汽油本体所吸收，吸收后的富汽油通过富汽油泵打回原来油罐或可直接使用；

(5)回收塔中的尾气重新进入吸收塔而被循环吸收；

(6)利用热泵技术，将解吸后的贫吸收剂的余热提取到加热解吸卧罐的入口；

其中，所述的进吸收塔的油气-空气混合气体积流量Q1、进吸收塔的吸收剂体积流量Q2、进回收塔的汽油体积流量Q3之比为：Q1∶Q2∶Q3＝1∶(0.1～0.2)∶(0.03～0.08)。

2.根据权利要求1所述的利用加热解吸的油气吸收回收方法，其特征在于所用的吸收剂为有机吸收剂。

3.根据权利要求2所述的利用加热解吸的油气吸收回收方法，其特征在于所述吸收剂添加少量导静电剂、除泡剂。

4.根据权利要求1所述的利用加热解吸的油气吸收回收方法的装置，其包括：密闭装车鹤管(1)、油品储运设备、吸收塔(3)、溶剂泵(4)、回收塔(6)、富汽油泵(7)、贫汽油泵(8)，其特征在于设有热解吸卧罐(5)，其内部设有2～4层隔板(17)，该隔板(17)均有一定斜度，且方向不同，坡度为0.01～0.03；该隔板上焊有若干道低堰板(18)；设有热泵单元，其包括热泵主机(12)，以及与热泵主机相连的热泵取热端(11)、热泵供热端(13)、制冷端即溶剂泵的出口，制热端即加热解吸卧罐(5)的内部利于热媒流动的带加热套的隔板(17)；所述隔板(17)的上下为两层导热隔板(23)，隔板内部设有利于来自热泵的热媒流动的盘管(22)。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征是热解吸卧罐的低堰板为齿状挡板(18)，其上边缘加工成锯齿状，下边焊在隔板上，高5～8mm，在隔板的高端设有挡板，或中间设置透气管(19)，在热解吸卧罐底部设有贫吸收剂出口(14)。

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