CN207413083U - 油气回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及油气回收技术领域，提供一种油气回收系统。油气回收系统包括：油气输送装置；吸附装置；惰性气体补充装置；液氮冷凝装置；以及催化氧化炉。其中，当吸附装置工作时，原始油气从油气输送装置的送风机经输送管道和入口进入吸附装置并且原始油气中的有机成份被吸附剂吸附，达标气体排出油气回收系统，当吸附装置因吸附剂吸附饱和而停止工作时，比原始油气更少的原始惰性气体倒吹入吸附装置并将吸附的有机成份吹出，吹出吸附装置形成的富气被吹入液氮冷凝装置。根据本实用新型，可以减小所消耗的能量、油气回收系统及催化氧化炉的尺寸规格、油气回收系统的投资及运行成本、安全事故发生率，且提高催化氧化炉的寿命。

Description

油气回收系统

技术领域

本实用新型涉及油气回收技术领域，更具体而言涉及一种油气回收系统。

背景技术

控制VOCs排放的方法基本可以分为两类。第一类是消除法，包括热氧化、蓄热式热氧化(RTO)、催化燃烧(CTO)、蓄热催化氧化(RCO)等。第二类采用物理方法将VOC聚集、回收。第一类方法属于环保型，第二类方法属于节能环保型。目前常见的回收方法包括吸附法、吸收法、冷凝法及膜分离法或者几种方法的集成利用。

石化装置的尾气回收通常是先冷凝接着再采用吸附工艺,或者是冷凝加催化燃烧工艺。

冷凝+吸附工艺是利用尾气中的有机烃凝点比空气高的特点，通过增压或降温，使得烃类蒸汽处于过饱和状态，过饱和蒸汽冷凝成液态，达到回收目的。同时对于尾气中夹带的少量有机废气，再通过以多孔材料组成的吸附剂使有机物吸附在吸附剂的表面，这样就可以排出洁净空气。

而冷凝+催化工艺则是将冷凝后的尾气预热后经过催化氧化炉，该装置通常包括催化氧化炉、热交换室和加热室等。利用固体催化剂将残余的有机物通过氧化作用转化为二氧化碳和水等化合物，从而净化废气中污染物。当废气中有机物能够自持燃烧，即经催化燃烧后所产生的热量 足够维持催化剂床层的反应温度，或者废气本身的温度已经达到或超过催化剂的起燃温度时，系统不需要另外补充热能，从而达到节能效果。

上述工艺中冷凝段制冷方式通常采用三级复叠式机械制冷，并根据回收有机物的物性(熔点、沸点、各温度下的饱和蒸气压等)选择各级的冷凝温度。第三级冷凝温度通常为-75℃，而在这个冷凝温度下，废气中含有的低碳组分往往无法冷凝，废气有机成份回收率通常不足90％，冷凝后的尾气只能再通过活性炭或沸石分子筛等吸附剂吸附才能达标排放。

另外，三级复叠式机械制冷由于使用活塞或螺杆式压缩机等转动部件，同时使用氟利昂等含氟制冷剂，属非环保型制冷工质，且压缩机故障率较高，也容易造成泄漏并破坏环保。

常规催化氧化炉入口废气有机物浓度通常需要控制在低于其爆炸极限下限的25％,如果废气浓度过高，超过有机成份的爆炸极限，极可能发生闪爆，造成安全事故，需要采用稀释等预处理工艺使其降低到其爆炸极限下限的25％后方可进行催化燃烧处理；另外，高浓度废气也容易使得催化剂长期处于高温，贵金属催化剂烧损加速，影响催化剂使用寿命。而常规-75℃以上温度冷凝后的油气尾气，其浓度往往远超过20g/Nm3，安全事故发生几率倍增。

针对大风量或中低浓度的油气废气，直接使用机械/液氮冷凝加催化氧化工艺，将需要更大的冷凝换热面积和更大功率的电加热器，以及更大处理量的催化氧化炉。因而使得投资更大，同时也增加电力及液氮的消耗。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于：提供一种旨在解决或至少减轻上述现有技术中所存在的缺点的油气回收系统。

本实用新型所采用的技术方案如下所述。

根据本实用新型的一方面，提供一种油气回收系统，其中，所述油气回收系统包括：

油气输送装置，所述油气输送装置包括用于供应原始油气的送风机和用于输送原始油气的输送管道；

吸附装置，所述吸附装置经所述输送管道连接至所述送风机，所述吸附装置具有入口和出口并且所述吸附装置中设置有用于吸附原始油气中的有机成份的吸附剂；

惰性气体补充装置，所述惰性气体补充装置经所述输送管道连接至所述吸附装置，以用于将比原始油气更少的原始惰性气体从所述惰性气体补充装置经所述出口倒吹入所述吸附装置并将吸附的有机成份吹出所述吸附装置；

液氮冷凝装置，所述液氮冷凝装置经所述输送管道连接至所述吸附装置，以便吹出所述吸附装置形成的富气被吹入所述液氮冷凝装置；以及

催化氧化炉，所述催化氧化炉连接至所述液氮冷凝装置，以便吹出所述吸附装置形成的富气经所述液氮冷凝装置之后进入所述催化氧化炉进行后续处理。

优选地，所述吸附装置包括并联设置且交替工作的第一吸附装置和第二吸附装置，所述输送管道中在所述第一吸附装置的第一入口的上游设置有第一入口阀门和第二入口阀门、在所述第二吸附装置的第二入口的上游设置有第三入口阀门和第四入口阀门、在所述第一吸附装置的第一出口的下游设置有第一出口阀门、在所述第二吸附装置的第二出口的下游设置有第二出口阀门。

优选地，所述惰性气体补充装置在所述第一出口阀门和所述第二出口阀门的上游设置于所述第一吸附装置的所述第一出口和所述第二吸附装置的所述第二出口处，所述惰性气体补充装置包括惰性气体补充源以及第一 补气阀门和第二补气阀门。

优选地，当所述第一吸附装置或所述第二吸附装置工作时，原始油气从所述送风机经所述输送管道和所述第一入口阀门或所述第三入口阀门进入所述第一吸附装置或所述第二吸附装置并被吸附有机成份，达标气体经所述第一出口阀门或所述第二出口阀门排出所述油气回收系统，

当所述第一吸附装置或所述第二吸附装置吸附饱和而停止工作时，原始惰性气体从所述惰性气体补充源经所述第一补气阀门或所述第二补气阀门倒吹入所述第一吸附装置或所述第二吸附装置并将吸附的有机成份经所述第二入口阀门或所述第四入口阀门吹出。

优选地，在所述第二入口阀门和所述第四入口阀门与所述液氮冷凝装置之间的输送管道中设置有风机，所述风机将富气吸入所述液氮冷凝装置进行处理。

优选地，所述原始惰性气体的量是所述原始油气的量的1/20至1/5。

优选地，所述吸附装置是上下设置的多段塔式吸附装置，每段塔式吸附装置用于吸附特定有机成份。

根据本实用新型的一个或多个实施方式，能够实现如下所述的有益效果。

根据本实用新型的油气回收系统，由于用来脱附的惰性气体的量比原始油气的量小，例如相当于原始油气的量的1/20～1/5，因此脱附出来的富气中的有机成份已经相对于原始油气来说浓度被浓缩例如至5～20倍，这样使得在液氮冷凝时需要消耗的能量以及换热面积都会大大减小，从而可以大大减少所消耗的能量、减小油气回收系统及催化氧化炉的尺℃寸规格、大大降低油气回收系统的投资及运行成本。又由于液氮温度非常低(-196℃)，而相应提高了冷凝效率，可以控制冷凝温度至-80℃～-120℃,因此可以大大提高油气回收效率并使得冷凝后进入催化氧化炉的废气尾气的浓度大大降低，从而使得催化氧化的温升可控、效率提高、催化氧化炉的寿命大大提 高、且大大降低了安全事故发生率。这减轻或避免了现有技术中的缺点。

在一些实施方式中，吸附装置包括并联设置且交替工作的第一吸附装置和第二吸附装置，这样可以使得在第一吸附装置吸附饱和时使用第二吸附装置进行吸附，油气回收系统不用频繁停机。

在另一些实施方式中，所述吸附装置是上下设置的多段塔式吸附装置，每段塔式吸附装置用于吸附特定有机成份，这样可以满足对油气中多种有机成份的吸附。

附图说明

下面参照附图将对实用新型的特征、优点以及示例性实施方式的技术上和工业上的意义进行描述，在附图中，相同的附图标记指示相同的元件，并且其中：

图1是根据本实用新型示例性实施方式的油气回收系统的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本实用新型示例性实施方式进行详细描述。对示例性实施方式的描述仅仅是出于示范目的，而绝不是对本实用新型及其应用或用法的限制。而且，图中各部件的尺寸和比例也仅仅是示意性的，并不严格对应于实际产品。

根据本实用新型的油气回收系统的原理是：油气中的有机成份经多级吸附剂吸附之后，干净达标的气体被排出；而被吸附在吸附剂上的有机成份经少量气体例如氮气脱附出来，用来脱附的惰性气体风量仅相当于原始油气的1/20～1/5，因此脱附出来的富气中的有机成份已经相对于原始油气来说浓度被浓缩、例如被浓缩至5～20倍；富气被吹入后续的装置进行液氮冷凝油气回收。由于富气风量大大减少，因而在液氮冷凝时需要消耗的能量以及换热面积都会大大减小，且由于液氮温度非常低而相应提高了冷凝效 率，通过控制冷凝温度，可以大大提高油气回收效率(通常回收97％以上)。因此，根据本实用新型的油气回收系统可以大大减少所消耗的能量、减小油气回收系统及催化氧化炉的尺寸规格、大大降低油气回收系统的投资及运行成本。又由于回收效率提高，冷凝后进入催化氧化炉的废气尾气的浓度大大降低，远低于25％LEL以下，因而催化氧化的温升可控，效率提高、催化氧化炉的寿命大大提高、且大大降低了安全事故发生率。

图1是根据本实用新型示例性实施方式的油气回收系统的结构示意性立体图。如图1所示，根据本实用新型示例性实施方式的油气回收系统包括送风机1、输送管道、第一吸附装置2、第二吸附装置3以及液氮冷凝装置。第一吸附装置2和第二吸附装置3并联设置且交替工作，即，当第一吸附装置因吸附饱和而停止工作时，第二吸附装置发挥吸附作用，而第一吸附装置进行脱附；当第二吸附装置因吸附饱和而停止工作时，第一吸附装置又发挥吸附作用，而第二吸附装置进行脱附。第一吸附装置和第二吸附装置均优选是上下设置的多段塔式吸附装置，例如均包括上下设置的两段塔式吸附装置，每段塔式吸附装置中设置有特定吸附剂以用于吸附特定有机成份。吸附剂例如包括沸石分子筛或硅铝/分子筛型多种复合吸附剂等。

第一吸附装置2包括第一入口和第一出口，第二吸附装置3包括第二入口和第二出口。输送管道中在第一吸附装置2的第一入口的上游设置有第一入口阀门21和第二入口阀门22、在第二吸附装置3的第二入口的上游设置有第三入口阀门31和第四入口阀门32、在第一吸附装置2的第一出口的下游设置有第一出口阀门23、在第二吸附装置3的第二出口的下游设置有第二出口阀门33。

惰性气体补充装置5在第一出口阀门23和第二出口阀门33的上游设置于第一吸附装置2的第一出口和第二吸附装置3的第二出口处，惰性气体补充装置5包括惰性气体补充源(未示出)以及第一补气阀门51和第二补气阀门52。在图1中，惰性气体示出为氮气，但本领域普通技术人员可以理解 的是，除了氮气之外，其他的惰性气体也是可以的。

当第一吸附装置2或第二吸附装置3工作时，原始油气从送风机1经输送管道和第一入口阀门21或第三入口阀门31进入第一吸附装置2或第二吸附装置3并且由第一吸附装置2或第二吸附装置3吸附有机成份。经吸附后，达标气体经第一出口阀门23或第二出口阀门33、再经烟囱19排出油气回收系统。在此过程中，当第一吸附装置2工作时，第一入口阀门21和第一出口阀门23打开，第二入口阀门22和第一补气阀门51关闭；当第二吸附装置3工作时，第三入口阀门31和第二出口阀门33打开，第四入口阀门32和第二补气阀门52关闭。

当第一吸附装置2或第二吸附装置3因吸附饱和而停止工作时，打开第一补气阀门51或第二补气阀门52，原始惰性气体从惰性气体补充源经第一补气阀门51或第二补气阀门52倒吹入第一吸附装置2或第二吸附装置3。这样，原始惰性气体会将第一吸附装置2或第二吸附装置3之前所吸附的有机成份脱附并携带脱附的有机成份经第二入口阀门或第四入口阀门吹出。在此过程中，第一吸附装置2因吸附饱和而停止工作时，也即，对第一吸附装置2进行脱附时，第一入口阀门21和第一出口阀门23关闭，第一补气阀门51和第二入口阀门22打开；当第二吸附装置3因吸附饱和而停止工作时，也即，对第二吸附装置3进行脱附时，第三入口阀门31和第二出口阀门33关闭，第二补气阀门52和第四入口阀门32打开。

需要说明的是，第一吸附装置2和第二吸附装置3什么时候吸附饱和而是否脱附可以通过监控排出至烟囱的气体的有机成份浓度而进行决定。

在第二入口阀门22和第四入口阀门32与液氮冷凝装置之间的输送管道中设置有风机6，风机6将吹出第一吸附装置2或第二吸附装置3形成的富气(提浓废气)吸入液氮冷凝装置以进行处理。

具体地，液氮冷凝装置包括预冷器7、液氮储罐8、深冷冷凝器9、低温收集罐10等。富气首先进入预冷器7，被液氮冷凝后的废气尾气预冷。液氮 从液氮储罐8经输送管道送入深冷冷凝器9，并且液氮的使用量根据冷凝后的尾气温度进行控制。液氮在深冷冷凝器9中进行热交换而完全气化，释放潜热，并将预冷后的提浓废气中有机成份冷凝成液体或固体。冷凝后的有机成份由低温收集罐10收集，并可以由泵11输送至油气回收系统外部。

气化后的低温氮气经过低温收集罐10，再经过空温式气化器12复温后并入用户氮气管网。空温式气化器12的功能是，冷凝用液氮使用后排出的低温氮气需要用它(或电加热器)换热至室温后才能并入用户氮气管网，否则低温氮气可能造成用户使用设备或管道阀门损坏。

液氮冷凝后的废气尾气经过余热换热器14后，进入缓冲罐15，并被换热器16加热，后经过阻火器17、再经过电加热器18，送入催化氧化炉19，在催化剂表面燃烧。燃烧后的尾气经过换热器16和换热器14，排入烟囱4。

根据深冷冷凝后废气尾气中有机成份的浓度监测，可以经空气供应装置20向催化氧化炉19中供入一定量的空气。这样进入催化氧化炉19的废气尾气的浓度降低，从而使得爆炸极限大大降低。

复温换热器13的功能是：液氮通过空温式气化器直接气化，再减压后供给到用户氮气管网。

在本说明书中，每当提及“示例性实施方式”、“优选实施方式”、“一个实施方式”等时意味着针对该实施方式描述的具体的特征、结构或特点包括在本实用新型的至少一个实施方式中。这些用词在本说明书中不同地方的出现不一定都指代同一实施方式。此外，当针对任一实施方式/实施方式描述具体的特征、结构或特点时，应当认为本领域技术人员也能够在所有所述实施方式中的其它实施方式中实现这种特征、结构或特点。

以上详细描述了本实用新型的实施方式。然而，本实用新型的方面不限于上述实施方式。在不脱离本实用新型的范围的情况下，各种改型和替换均可以应用到上述实施方式中。

Claims (5)

1.一种油气回收系统，其特征在于，所述油气回收系统包括：

油气输送装置，所述油气输送装置包括用于供应原始油气的送风机和用于输送原始油气的输送管道；

吸附装置，所述吸附装置经所述输送管道连接至所述送风机，所述吸附装置具有入口和出口并且所述吸附装置中设置有用于吸附原始油气中的有机成份的吸附剂；

惰性气体补充装置，所述惰性气体补充装置经所述输送管道连接至所述吸附装置，以用于将比原始油气更少的原始惰性气体从所述惰性气体补充装置经所述出口倒吹入所述吸附装置并将吸附的有机成份吹出所述吸附装置；

液氮冷凝装置，所述液氮冷凝装置经所述输送管道连接至所述吸附装置，以便吹出所述吸附装置形成的富气被吹入所述液氮冷凝装置；以及

催化氧化炉，所述催化氧化炉连接至所述液氮冷凝装置，以便吹出所述吸附装置形成的富气经所述液氮冷凝装置之后进入所述催化氧化炉进行后续处理。

2.根据权利要求1所述的油气回收系统，其特征在于，所述吸附装置包括并联设置且交替工作的第一吸附装置和第二吸附装置，所述输送管道中在所述第一吸附装置的第一入口的上游设置有第一入口阀门和第二入口阀门、在所述第二吸附装置的第二入口的上游设置有第三入口阀门和第四入口阀门、在所述第一吸附装置的第一出口的下游设置有第一出口阀门、在所述第二吸附装置的第二出口的下游设置有第二出口阀门。

3.根据权利要求2所述的油气回收系统，其特征在于，所述惰性气体补充装置在所述第一出口阀门和所述第二出口阀门的上游设置于所述第一吸 附装置的所述第一出口和所述第二吸附装置的所述第二出口处，所述惰性气体补充装置包括惰性气体补充源以及第一补气阀门和第二补气阀门。

4.根据权利要求3所述的油气回收系统，其特征在于，在所述第二入口阀门和所述第四入口阀门与所述液氮冷凝装置之间的输送管道中设置有风机，所述风机将所述富气抽入所述液氮冷凝装置进行处理。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的油气回收系统，其特征在于，所述吸附装置是上下设置的多段塔式吸附装置，每段塔式吸附装置用于吸附特定有机成份。