CN1994858A - 加油站油气回收的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及采用“低温冷凝”和“吸附”复合工艺的加油站油气回收的方法和装置。整个油气回收过程可分为三部分：油气收集→油气低温冷凝回收→油气深度吸附回收。其优点在于：(1)油气收集段可收集地下油罐收油和汽车加油时产生的油气。(2)利用加油机自吸自封式加油枪，将加油时排放的油气非严密闭自吸返回到油气收集管，从而不影响加油机加油作业。(3)回收装置采用先“低温冷凝”、后“吸附”的复合工艺，提高了整体回收水平，可使系统尾气油气含量小于120mg/m3，油气回收率大于99.9％。(4)回收装置仅利用1个吸附器来吸附，并利用自带的真空解吸设备进行解吸，解吸时间可调，从而使吸附剂能够长期使用。
Description
技术领域
本发明涉及环境保护及节能技术领域，特指一种采用“冷凝”和“吸附”复合工艺的加油站油气回收的方法和装置。
背景技术
国外先进国家从20世纪80年代起对加油站油气污染进行了控制。在高效、便宜、小型化加油站油气回收设备尚未开发出之前，国内也有实施汽车罐车密闭卸油及油气返回罐车的油气回收方案。作为第一阶段的油气回收方案，可在一定程度上解决罐车卸油时油气回收问题。但此时要将罐车改造，增加了大量罐车改造成本，而且充满油气的罐车在市内流动，给整个城市带来了安全和环境污染隐患。另外，加油过程油气不回收，加油站所谓的“油气回收”，象征意义大于实际意义。国内也有加油站示范投建进口油气回收系统，但高昂的设备成本无法在国内推广，且技术及使用寿命也存在一定的问题。
油气回收处理，第一关键技术在于怎样分离油气和空气。目前，油气与空气的分离回收方法有吸收法、吸附法、冷凝法及膜法等。各种油气回收都具有优缺点及适用范围。吸收法油气回收方法通过油气——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。故吸收法对于处理高浓度、大流量的油气有明显的优势，回收效果的好坏主要取决于吸收剂。如要控制吸收法回收系统尾气中油气浓度在很低的水平，吸收塔的高度可能很高，从而增加了投资及运行费用。吸附法有利于控制回收系统尾气中油气浓度在很低的水平，但其存在吸附热明显、解吸较难、达到吸附平衡时间较长等问题，故特别适合于回收低浓度、小流量的油气，并宜作为某些组合工艺的后续处理。吸附法回收高浓度油气或其它VOC，尤其用于回收酮类、酯类、醇类及不饱和烃时，可能会发生活性炭层劣化(炭化)甚至着火。冷凝法简单，可直接回收到油品，对于处理高浓度、中流量的油气有明显的优势。但单纯的冷凝法冷凝温度要低于-70℃以下，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，投资成本和运行费用都较高。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VOC，但膜使用寿命较短，投资及运行费用较大。
油气回收装置进口油气含量由生产实际决定，因此宜选取合适的出口油气浓度和回收率。如果出口浓度选得太低，虽然回收率略有提高，但对设备性能要求变得非常严格，设备投资也急剧上升，综合经济效益反而下降。从长期的研究结果来看，单一方法的先进的回收系统的回收率一般为大于95％。如果应环保指标的要求，要进一步降低出口浓度，就应采用不同回收方法相结合的集成技术，以取得优势互补，同时投资成本还不能剧增。
根据本发明技术特点检索了国内外数据库，发现有专利“加油站密闭加油回收油气的装置和方法”(申请号：00124339.X)采用了加油站密闭加油回收油气的装置和方法，或用单一回收方法回收加油过程产生的油气的相关专利，如“冷凝式油气回收装置”(专利号：200320102333.2)、“人工制冷油气回收设备”(专利号：01210316.0)，但尚未见有公开发表的与本发明技术特点密切相关的采取“非严密闭、自吸返回油气”的油气收集方法以及先采用“冷凝”回收、后仅用1个吸附筒“吸附”回收油气的复合工艺应用于加油站油气回收的报道，而且已知的加油站油气回收的专利和报道的技术指标也低于本发明。
发明内容
本发明目的是提供一种高效、经济、小型化、自动化程度高的加油站油气回收的方法及装置，基本解决加油站内地下油罐收油及汽车加油时排放的油气回收问题，并且不会再生三废(废水、废气、废渣)排放。本发明全面考虑加油站地下卧式油罐收油及向汽车加油时排放的油气回收问题。其油气来自汽油，而且还可以来自柴油等油品。
实现本发明目的的技术方案为：加油站油气回收过程由3个连续的环节组成，即为“油气收集段”→“油气低温冷凝回收段”→“油气深度吸附回收段”，具体为：
(1)“油气收集段”包括两个部分：其一，地下油罐收油时排放出来的油气经油气回收集气管直接引入冷凝室；其二，利用加油机的自吸自封式加油枪，将加油时排放出来的油气非严密闭、自吸返回到油气回收集气管后再被引入冷凝室，从而不影响加油机的正常加油作业。
(2)“油气低温冷凝回收段”中由油气回收集气管引入的油气经低温冷凝室，80％左右的油气被低温冷凝回收。回收的液态油品通过冷凝室下方的取油口单独收集起来或直接打回原来油罐，含有少量油气的尾气进入吸附筒而被深度吸附回收。由于回收到的油品品质好，因此可单独收集外卖。
(3)“油气深度吸附回收段”中利用合适的吸附剂在吸附筒中吸附回收由冷凝室流出的尾气中的油气；当吸附剂吸附饱和后，利用油气吸附段自带的真空设备来解吸吸附剂，从而使吸附剂能够长期使用。而解吸后出来的高浓度油气再循环进入油气回收集气管，其中部分油气由于自身固有的气/液相平衡关系，自动转变为液态油品，并通过冷凝室下方的取油口单独收集起来或直接打回原来油罐，而其余油气再进入低温冷凝回收段，被低温冷凝回收。
(4)吸附筒中未被吸附的空气从排放口排入大气。
本发明所述装置包括：依次相连的由油气回收集气管组成的油气收集段、油气低温冷凝回收段、油气深度吸附回收段以及尾气排放口。
其中，“油气回收集气管”包括地下油罐收油时排放出来的油气集气管以及加油机加油时排放出来的油气非严密闭、自吸返回到油气集气管，两者进“油气低温冷凝回收段”前合并在一起。
油气低温冷凝回收段包括冷凝室及其低温冷凝机组。冷凝室与地下油罐相连通的油气回收集气管如现场需横向布置时，应坡向油罐，坡度可取3‰。
本发明所述“油气深度吸附回收段”包括1个吸附筒和真空解吸设备，然而传统的油气吸附回收装置一般都有2个及以上的吸附筒，因此可减少投资及运行费用。同时，自带吸附剂自解吸功能，即当吸附剂吸附饱和后，利用真空设备进行解吸。其中，吸附筒中的吸附剂为活性炭、活性炭纤维或其它适合吸附油气组分的高效吸附剂；真空设备可为滑片式、旋片式真空泵，或其它适合抽真空的动力设备。真空设备运行可自动或手动操作，其解吸时间根据使用情况设定。
为防止外部的火源通过通气管引入回收系统及油罐内造成事故，尾气排放口前安装阻火器。
为进一步提高加油站及回收设备的安全性，可在地下油罐与排放口之间连接一套液压安全装置。该装置控制压力根据需要可调；其密封液为油气回收专用吸收剂AbsFOV-97，或其它难挥发、低凝点、油气吸收性能好的石油制品(包括有机溶剂)。该装置可用来监控加油站埋地卧式油罐压力波动情况，并自动保护油罐正压/负压在设定的范围内；同时，其密封液还可在一定程度上吸收一些油气。
整个油气回收设备设计为成套撬装封闭箱式整机结构，结构简单、紧凑、占地面积少。整机可实现人性化设计，自动化程度高，整机操作阀件很少。设备面板上设置控制按钮及显示仪表，机内由电磁阀自动或手动控制，也可配备光电触摸感应面板提供舒适的就地控制界面。回收设备与外部连接、内部连接选用耐油导静电金属软管，方便连接安装。
采用先冷凝、后吸附复合工艺的加油站油气回收系统，总回收率大于99.9％，尾气油气含量小于120mg/m3，应用于年汽油、柴油加油量各5000吨的加油站，静态投资回收期小于2.6年(满负荷)，而且整机占地面积仅4m2，自控程度高。
本发明优点在于：
(1)本发明利用加油机的自吸自封式加油枪，非严密闭自吸引气，不影响加油机的正常加油作业。
(2)集成应用了冷凝、吸附回收复合工艺，提高了回收效率，降低了尾气油气含量，使得整套回收装置的回收率大于99.9％，系统尾气油气含量小于120mg/m3。
(3)本发明仅利用1个吸附筒来吸附，带有吸附剂自解吸功能，从而使吸附剂能够长期使用，又减少设备投资及运行费用。
(4)本发明设计为成套撬装封闭箱式整机结构，占地面积少，而且整机实现人性化设计，自动化程度高。
(5)本发明能基本杜绝加油站油罐收油及汽车加油时排放的油气污染并回收有价值的资源，减少了发生火灾的危险性，既节省能源，保护环境，利于人体健康，而且不会再生三废。另外，本发明同时考虑回收汽油、柴油的油气，可谓为加油站的“绿色革命”。本发明也可用于其它VOC回收。本发明特别适用但不局限于环保要求严格的城市加油站，还可适用于国内外环保要求严格的各种石化、石油企业，如各种油库、炼油厂等油气污染场所。本发明社会效益、经济效益十分明显。
附图说明
图1为加油站油气回收实施例示意图。
1汽车，2自吸自封式加油枪，3加油机，4地下油罐，5汽车油罐车，6量油孔，7油气集气管，8球阀一，9球阀五，10取油口，11低温冷凝机组，12冷凝室，13液压安全装置，14球阀三，15防爆电磁阀一，16排放口，17阻火器，18防爆电磁阀二，19吸附筒，20防爆电磁阀三，21球阀四，22球阀二，23单向阀，24除雾器，25真空设备
具体实施方式
如图1所示，本发明实施例包括：汽车1、加油设备(包括加油机3和自吸自封式加油枪2)、储油设备(包含地下油罐4及量油孔6)、汽车油罐车5、油气集气管7、球阀一8、球阀五9、取油口10、低温冷凝机组11、冷凝室12、液压安全装置13(可选)、球阀三14、防爆电磁阀一15、排放口16、阻火器17、防爆电磁阀二18、吸附筒19、防爆电磁阀三20、球阀四21、球阀二22、单向阀23、除雾器24、真空设备25。
如图1，各装置连接描述如下：
(1)油气集气管7的油气来自两处：(a)油品向汽车加油时产生的，即油品由地下油罐4通过加油机3向汽车1加油时，通过其非严密闭、自吸自封式加油枪2将油气自吸至油气集气管7；(b)汽车油罐车5向地下油罐4卸油过程中的排放气直接进入油气集气管7；
(2)油气集气管7经由球阀一8与冷凝室12下部相连接；
(3)冷凝室12下部设有球阀五9与取油口10相连接，从而回收到的油品可直接通过油气集气管7流回地下油罐4，或通过取油口10单独收集起来。冷凝室12由低温冷凝机组11提供冷媒。冷凝室12右侧出口管线经由防爆电磁阀三20与吸附筒19一端相连接；
(4)来自冷凝室12的尾气在吸附筒19中进一步深度吸附。吸附筒19的出口管线经由防爆电磁阀一15与排放口16相连接，排放口16前安装有阻火器17；
(5)吸附筒19解吸时，吸附筒19经由单向阀23与真空设备25进口端相连，真空设备25进出口前均设有除雾器24，真空设备25出口端与油气集气管7相连接；
(6)地下油罐4上的油气集气管7可经由球阀二22与液压安全装置13入口端连接，液压安全装置13出口端经由球阀三14与排放口16相连接，液压安全装置13底部与球阀四21相连接，可作为液压安全装置13密封液的进料口或排料口。
油气回收步骤为：
(1)利用油气集气管7，将油气引入油气低温冷凝段中的冷凝室12。集气管7油气来源有两部分，其一，地下油罐4收油时排放出来的油气直接进入油气集气管7，其二，利用加油机3的自吸自封式加油枪2将加油时产生的油气非严密闭、自吸至油气集气管7。
(2) 由油气回收集气管7引入冷凝室12的油气经冷凝后，其回收率达到80％左右，冷凝得到的液态油品通过冷凝室12下方的取油口10单独收集起来或打回原来油罐4，从而油气大部分被回收。由于回收到的油品品质好，因此可单独收集外买。
(3)利用吸附筒19中的高效吸附剂吸附回收由冷凝室12出口流出的尾气中的油气。当吸附剂吸附饱和后，利用真空设备25解吸，从而使吸附剂能够长期使用。而解吸后出来的高浓度油气再循环进入油气回收集气管7，其中部分油气由于自身固有的气/液相平衡关系，自动转变为液态油品，并通过冷凝室下方的取油口单独收集起来或直接打回原来油罐4，而其余油气再进入低温冷凝室12，被低温冷凝回收。
(4)吸附筒中未被吸附的空气经排放口16排入大气。
(5)地下油罐4的压力范围可通过液压安全装置13控制，从而使油罐正压/负压控制在设定的范围内。
Claims (9)
1.加油站油气回收的方法，其特征是加油站油气回收过程由3个连续的环节组成，即为油气收集段→油气低温冷凝回收段→油气深度吸附回收段，具体为：
(1)油气收集段中地下油罐收油时排放出来的油气经油气回收集气管直接引入冷凝室；同时利用加油机的自吸自封式加油枪，将加油时排放出来的油气非严密闭、自吸返回到油气回收集气管后再被引入冷凝室；
(2)油气低温冷凝回收段中由油气回收集气管引入的油气经低温冷凝室冷凝回收，回收的液态油品通过冷凝室下方的取油口单独收集起来或直接打回原来油罐，含有少量油气的尾气进入吸附筒而被深度吸附回收；
(3)油气深度吸附回收段中利用合适的吸附剂在吸附筒中吸附回收由冷凝室流出的尾气中的油气；当吸附剂吸附饱和后，利用油气吸附段自带的真空解吸设备来解吸吸附剂；而解吸后出来的高浓度油气再循环进入油气回收集气管，其中部分油气转变为液态油品，并通过冷凝室下方的取油口单独收集起来或直接打回原来油罐，而其余油气再进入低温冷凝回收段，被低温冷凝回收；
(4)吸附筒中未被吸附的空气从排放口排入大气。
2.实施权利要求1所述的加油站油气回收的方法的装置，其特征在于包括：依次相连的油气收集段、油气低温冷凝回收段、油气深度吸附回收段以及尾气排放口；其中，油气收集段包括汽车油罐车(5)向地下油罐(4)卸油时排放出来的油气集气管(7)以及加油机(3)通过加油枪(2)向汽车(1)加油时排放出来的油气非严密闭、自吸合并在油气回收集气管(7)；油气低温冷凝回收段包括冷凝室(12)及其低温冷凝机组(11)；油气深度吸附回收段包括吸附筒(19)、真空设备(25)。
3.根据权利要求2所述的加油站油气回收装置，其特征在于冷凝室(12)与地下油罐相连通的油气回收集气管(7)横向布置时，坡向油罐(4)的坡度取3‰。
4.根据权利要求2所述的加油站油气回收装置，其特征在于所述吸附筒(19)中的吸附剂为活性炭、活性炭纤维或其它适合吸附油气组分的高效吸附剂。
5.根据权利要求2所述的加油站油气回收装置，其特征在于所述真空设备(25)为滑片式、旋片式真空泵，或其它适合抽真空的动力设备。
6.根据权利要求2所述的加油站油气回收装置，其特征在于尾气排放口(16)前安装阻火器(17)。
7.根据权利要求2所述的加油站油气回收装置，其特征在于在地下油罐(4)与排放口(16)之间连接一套液压安全装置(13)。
8.根据权利要求7所述的加油站油气回收装置，其特征在于所述装置的控制压力可调；其密封液为油气回收专用吸收剂AbsFOV-97，或其它难挥发、低凝点、油气吸收性能好的石油制品，其中包括有机溶剂。
9.根据权利要求2所述的加油站油气回收装置，其特征在于整个油气回收设备为成套撬装封闭箱式整机结构；设备面板上设置控制按钮及显示仪表，机内由电磁阀自动或手动控制，或配备光电触摸感应面板。
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