CN208345747U - 一种炼厂区油品装卸平台油气回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了属于油气回收领域的一种炼厂区油品装卸平台油气回收系统，包括依次通过管道连接的吸收装置、脱水装置、冷凝装置、吸附装置及输油装置，所述吸收装置为吸收塔，所述脱水装置由依次连通的预冷器和固碱塔组成，所述冷凝装置由冷凝器和相应制冷机组成，所述吸附装置为吸附塔。本实用新型充分依托炼厂汽油加氢装置和气柜回收装置协同处理挥发的油气，解决脱附再生气的出路问题，并利用预冷器冷凝和固碱塔吸附联合脱水，解决结霜冰堵导致油气回收装置不能持续稳定运行问题，从而保证装置能持续稳定运行和超低达标排放，实现有机废气资源化高价值利用。

Description

一种炼厂区油品装卸平台油气回收系统

技术领域

本实用新型属于油气回收技术领域，具体涉及一种炼厂区油品装卸平台油气回收系统。

背景技术

在炼厂轻质油品储存、运输和装卸过程，易挥发性轻油组分及溶解或携带的轻烃组分，如果不能及时有效地处理，最终都会逸散到空气中，不仅会造成油品的大量损耗，降低油品的品质，同时挥发出的油气也会对环境造成污染，且是安全隐患。

随着人们环保意识和节约意识增强，对有机废气污染物的排放标准日益严格。2015年国家环保部颁发了“石油化学工业污染物排放标准（GB31571-2015）”和“石油炼制工业污染物排放标准（GB31570-2015）”，取代了“大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）”，并进一步明确了生产企业和使用企业污染物排放限值及指标。其中：非甲烷总烃（VOCS）小于120mg/m³，去除效率需达到95%以上，环境脆弱、国土开发密度较高地区需达到97%以上；苯及芳烃化合物等归入特征污染物，排放进一步严格，苯为4mg/m³、甲苯为15mg/m³ 、二甲苯为20mg/m³ 、苯乙烯为50mg/m³；一些常用的化工原料或中间体列入排放标准，如甲醇、乙二醇均为50mg/m³，甲醛为5mg/m³，环氧乙烷为0.5mg/m³，环氧丙烷为1mg/m³，环己烷、正己烷均为100mg/m³，甲基丙烯酸甲酯为100mg/m³。

挥发的油气不仅含有轻油组分（主要指C5、C6），而且含有轻烃气组分（主要指C2、C3、C4）,同时还混有空气和水汽。在新的排放标准和污染物限值指标下，现有油气回收工艺技术，无论吸附、冷凝、吸收、膜分离等单一技术还是两种组合“吸附+冷凝”、“吸收+膜分离”或多种组合技术 “吸收+膜分离+吸附”、“吸附+冷凝+膜分离”，难以满足严格的120mg/m³VOCS的超低排放标准，尤其是特征污染物的限值指标，均存在排放不合格和难达标问题，且不能做到持续稳定达标。

工业上普遍采用的油气回收技术是吸附+吸收和冷凝+吸附，其至少普遍存在如下问题：（1）真空脱附再生过程的尾气轻烃组分（C2、C3、C4），要么在装置内循环，不断循环不断积累，最终恶化吸附过程，导致排放不达标，要么在储油罐和油气回收装置之间循环，回收的轻烃气会从储油罐呼吸阀排放至大气中，造成污染源排放转移。因此，现有的油气回收技术并没真正解决油品损失及VOCS治理问题；（2）尽管冷凝法及其组合工艺，可以直观得到轻油组分，但容易发生冰堵现象。从实际运行来看，发生冰堵问题的关键是油气中的含水没有在深冷之前采取有效措施加以脱除，导致在深冷阶段时油气中的水汽不可避免地结冰结霜附着在管道和冷凝器内，并不断积累导致堵塞；（3）真空脱附再生气在系统内不断循环积累，难以满足VOCS超低排放标准（小于120mg/m³）；(4)冷凝法油气回收中，油气中水汽含量低，水汽分压低，冷凝动力学速率缓慢，即使冷凝温度达到露点温度以下也难以在有限的油气停留时间内彻底冷凝下来，导致水汽在深冷前不能有效去除，在深冷阶段结霜造成冰堵，影响装置稳定运行。

要使VOCS排放真正达标，根本问题是要解决轻烃气组分的出路，目前，一是采用销毁的方法，二是采用回收利用的方法。销毁法的代表性技术是低温催化氧化，低温催化氧化技术是采用高活性高选择性催化剂，在低温下，氧气与有机物反应生成无毒无味的二氧化碳和水，其与上述各技术结合，用以处理尾端低浓度的排放气，可以在回收轻油组分的同时，保证排放指标满足污染物标准要求，但低温催化氧化法最适于连续排气的净化，对气量、浓度变化频繁和幅度大的油气回收而言，不仅每次预热需要耗能，反应热也无法回收利用，会造成很大的能源浪费，而且技术发展还不成熟，工程化过程存在诸多安全隐患和运行成本问题，目前没有得到推广应用。

发明内容

本实用新型的目的是针对炼厂区油品装卸过程中挥发的油气，提供一种炼厂区油品装卸平台油气回收系统，该装置依托炼厂生产工艺和设备设施，联合协同处理挥发的油气，解决炼厂区油品装卸过程中油气回收VOCS排放不达标及冰堵导致油气回收装置不能持续稳定运行问题，并实现VOCS超低排放（小于120mg/m³）和有机废气资源化高价值利用。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术解决方案是：

一种炼厂区油品装卸平台油气回收系统，包括依次通过管道连接的吸收装置、脱水装置、冷凝装置、吸附装置及输油装置，所述吸收装置为吸收塔，所述吸收塔顶部进液口连通进剂泵，所述吸收塔底部出液口连通出剂泵，所述吸收塔下部进气口连通引风机出口端，所述吸收塔顶部出气口连通脱水装置的进气口；所述脱水装置由依次连通的预冷器和固碱塔组成，所述预冷器的热流股进口端与吸收塔顶气相出口端相连通，所述固碱塔顶气相出口端与冷凝器的进气口端相连通；所述冷凝装置由冷凝器和相应制冷机组组成，所述冷凝器的进气口与固碱塔顶的气相出口端相连通，所述冷凝器的出气口端与预冷器的冷流股进口端相连通，所述冷凝器的液相排出口和预冷器的液相排出口都连通储油罐；所述吸附装置为吸附塔，所述吸附塔顶气相出口端通过排气阀连通大气，所述吸附塔顶管道还与补充氮气线通过补气阀相连通，所述吸附塔底气相进口端通过进气阀连通预冷器冷流股出口端，所述吸附塔底气相进口端还通过再生阀与干式真空泵的入口管道相连通，所述干式真空泵的出口管道与炼厂气柜回收装置通过低压瓦斯管网相连通。

优选的，所述冷凝装置由顺次连接的-25℃冷凝机组和-65℃冷凝机组组成，所述-25℃冷凝机组由一级制冷机和一级冷凝器组成，所述-65℃冷凝机组由二级制冷机和二级冷凝器组成。

优选的，所述吸附装置为吸附塔，两个吸附塔并列设置，所述吸附塔出气口各自通过一个排气阀接通大气，所述吸附塔出气口还各自通过一个补气阀与氮气管道连通，两个吸附塔的进气口各自通过一个进气阀接通预冷器冷流股出口端，两个吸附塔的进气口还各自通过一个再生阀接通干式真空泵的入口端。

优选的，所述储油罐底出液口与输油泵入口连通，所述输油泵将冷凝液送至汽油加氢装置处理。

优选的，所述预冷器为板式冷却器，设计大小为处理能力的2～3倍，以增加油气在1～8℃温度区间的停留时间，满足水汽冷凝动力学要求，最大限度地去除水汽，使后续深冷能长时间不发生冰堵现象，从而保证装置能持续稳定运行。

本实用新型的工作原理如下：油气通过引风机加压后进吸收塔，以从汽油加氢装置分流的一部分重汽油组分作吸收剂，进吸收塔进行逆流吸收，吸收后的油送回汽油加氢装置处理。吸收后的油气顺次进预冷器和固碱塔，通过冷凝法和固碱吸附法联合脱除油气中微量水分及部分油气，脱水后的气相进冷凝装置进行二级深冷分离，一级冷凝、二冷凝分别对应的冷凝温度为-20～-30℃和-60～-70℃，通过阶梯深冷除去轻油组分（C5以上组分）,二级冷凝后的气相返回进入预冷器，作为冷却介质与油气换热进行能量回收，油气换热至1～8℃，从底部进入活性炭吸附塔进行吸附,从吸附塔顶出的气体达标排放。每吸附一定时间后切换至另一吸附塔，吸附饱和的吸附塔抽真空，在真空度95KPa下脱附再生，补充气为氮气，将吸附剂微孔的轻烃气组分（C2～C4）脱附出来,真空脱附气通过炼厂低压瓦斯管网进气柜回收装置加以回收,作工艺炉燃料气使用。具体按照如下过程完成：步骤一 剂油吸收，将装卸平台回收的油气通过变频引风机加压送进吸收塔底，与从吸收塔顶引入的吸收剂在吸收塔内逆流充分接触，脱除油气中轻油组分，吸收过的液体由出剂泵从吸收塔底抽出，送至汽油加氢装置；步骤二 固碱脱水，从吸收塔顶出来的气相依次经过预冷器和固碱塔，进行冷凝脱水和吸附脱水，出冷凝装置的低温气体与出吸收塔的油气在预冷器换热，将油气冷却至1～8℃，合理利用能源。油气在预冷器中可将C8以上组分及绝大部分的水分冷凝液化，并经过固碱塔吸附脱除微量的剩余水分；步骤三 深冷分离，从固碱塔出来的气相依次经过-25℃冷凝机组和-65℃冷凝机组，依据沸点差异，将大部分气相都冷凝成液体，冷凝下来的液体靠重力自流进储油罐，再由输油泵送出装置外：步骤四 油气吸附，冷凝过程中未变成液体的气体进入吸附塔进行吸附，除甲烷以外的有机气体分子（VOCS）被吸附在活性炭的微孔内，而甲烷和空气无法被吸附，直接穿透过吸附塔内的活性炭床层排入大气，达标排放；步骤五 真空脱附，吸附饱和的活性炭通过真空脱附再生，补充氮气，真空脱附出的气体导入低压瓦斯管网进气柜回收装置加以回收。

其特征在于，所述吸收塔中所使用的吸收剂为汽油加氢装置分馏塔底的重汽油馏分，馏程为75～208℃,组分不易挥发，与柴油和汽油组分相比，更符合相似相容原理，吸收容量大，是吸收轻油的理想组分。

其特征在于，所述固碱塔以固体氢氧化钠块状装填，要求固碱块度100～200 mm,填充率65%，将油气中的水分脱除到10ppm以下,含水浓碱液定期从固碱塔底由排碱阀排出。

其特征在于，吸附塔真空再生过程的补充气采用惰性介质氮气，真空脱附气不返回油气回收的入口或吸收塔,避开油气爆炸极限，真空脱附气依托炼厂低压瓦斯管网和气柜回收装置进行回收，最终用做生产装置工艺炉燃料气,实现有机废气高价值资源化利用，避免装置内恶性循环和异地排放。

与现有技术相比较，本实用新型的有益效果是：

（1）吸附塔在吸附饱和后，采用真空脱附再生，补充气为氮气，而不是现有技术中的空气，真空脱附气不再混入空气，可以避开油气爆炸极限,为真空脱附气进气柜回收装置创造了必要条件；

（2）充分利用炼厂现有气柜回收装置，协同处理油气回收过程中产生的真空脱附气，将脱附过程产生的真空脱附气引进低压瓦斯管网，通过气柜回收装置，作为全厂生产装置工艺炉燃料气使用，这就彻底解决了油气回收过程中不凝的轻烃气组分的出路，消除了真空脱附气内部循环或转移到罐区异地排放问题，并实现有机废气资源化利用；

（3）充分利用炼厂现有汽油加氢装置,利用加氢重汽油作为吸收剂，同柴油和汽油相比，是最为理想的吸收轻油组分，更符合相似相溶原则；

（4）采用预冷和固碱联合脱水，利用预冷器回收富余冷量，通过预冷器的冷凝脱水和固碱塔的吸附脱水可将油气中的含水在预冷阶段彻底脱除，一方面，可有效避免深冷过程中因水汽的带入在低温冷凝器及其管道结霜结冰造成冷凝能力大幅下降和吸附负荷增大，另一方面可避免冷凝器堵塞导致频繁化霜引起制冷压缩停机，温度场大幅波动导致达标不能持续稳定；

（5）预冷器采用板式换热器，裕度设计，延长停留时间，确保油气中的水汽在预冷阶段能最大限度地冷凝成液态水而加以脱除，消除后续深冷过程的结冰结霜而致的冰堵和停机化霜问题，保证装置持续能持续稳定运行和达标排放。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中，1.引风机；2.进剂泵；3.吸收塔；4.出剂泵；5.预冷器；6.固碱塔；7. 排碱阀；8. 一级冷凝器；9. 一级制冷机；10. 二级冷凝器；11. 二级制冷机；12.储油罐；13.输油泵；14.吸附塔；15.补气阀；16.排气阀；17.再生阀；18.进气阀；19.干式真空泵；20.气柜回收装置。

具体实施方式

以下结合附图说明对本实用新型做进一步的详细描述。

如图1所示，一种炼厂区油品装卸平台油气回收系统，包括依次通过管道连接的吸收装置、脱水装置、冷凝装置、吸附装置及输油装置，所述吸收装置为吸收塔3，所述吸收塔3顶部进液口连通进剂泵2，所述吸收塔3底部出液口连通出剂泵4，所述吸收塔3下部进气口连通引风机1出口端，所述吸收塔3顶部出气口连通脱水装置的进气口；所述脱水装置由依次连通的预冷器5和固碱塔6组成，所述预冷器5的热流股进口与吸收塔3顶气相出口相连通，所述固碱塔6顶气相出口与冷凝器的进气口相连通；所述冷凝装置由冷凝器和相应制冷机组组成，所述冷凝器的进气口与固碱塔6顶的气相出口相连通，所述冷凝器的出气口与预冷器5的冷流股进口相连通，所述冷凝器的液相排出口和预冷器5的液相排出口都连通储油罐12；所述吸附装置为吸附塔14，所述吸附塔14顶气相出口通过排气阀16连通大气，所述吸附塔14顶管道还与补充氮气线通过补气阀15相连通，所述吸附塔14底气相进口通过进气阀18连通预冷器5冷流股出口，所述吸附塔14底气相进口还通过再生阀17与干式真空泵19的入口管道相连通，所述干式真空泵19的出口管道与炼厂气柜回收装置20通过低压瓦斯管网相连通。

在本实用新型实的施例中，所述冷凝装置由顺次连接的-25℃冷凝机组和-65℃冷凝机组组成，所述-25℃冷凝机组由一级制冷机9和一级冷凝器8组成，所述-65℃冷凝机组由二级制冷机11和二级冷凝器10组成。

在本实用新型实的施例中，所述吸附装置为吸附塔14，两个吸附塔14并列设置，所述吸附塔14出气口各自通过一个排气阀16接通大气，所述吸附塔14出气口还各自通过一个补气阀15与氮气管道连通，两个吸附塔14的进气口各自通过一个进气阀18接通预冷器5冷流股出口，两个吸附塔14的进气口还各自通过一个再生阀17接通干式真空泵19的入口端。

在本实用新型实的施例中，所述储油罐12底出液口与输油泵13入口连通，所述输油泵13将冷凝液送至汽油加氢装置处理。

在本实用新型实的施例中，所述预冷器5为板式冷却器，设计大小为处理能力的2～3倍，以增加油气在1～8℃温度区间的停留时间，满足水汽冷凝动力学要求，最大限度地去除水汽，使后续深冷能长时间不发生冰堵现象，从而保证装置能持续稳定运行。

本实用新型的工作原理如下：油气自厂区油品装卸平台通过油气收集管道引入油气入口缓冲罐，脱除管道杂质和液态水，再通过变频引风机1加压至20～30KPa（表压）后送进吸收塔3，以从汽油加氢装置汽油预分馏塔底引出的一部分重汽油组分（实沸点蒸馏馏程75-208℃）作吸收剂，进吸收塔3进行逆流吸收，吸收后的油送回汽油加氢装置处理。吸收后的油气顺次进预冷器5和固碱塔6，通过冷凝法和固碱吸附法联合脱除油气中微量水分及部分油气，脱水后的气相进冷凝装置进行二级深冷分离，一级冷凝、二冷凝分别对应的冷凝温度为-20～-30℃和-60～-70℃，通过阶梯深冷除去轻油组分（C5以上轻油组分）,二级冷凝后的气相（-60～-70℃）返回进入预冷器5作为冷却介质，与油气换热实现能量回收，将油气温度换热至1～8℃，从底部进入活性炭吸附塔14进行吸附,从吸附塔14顶出的气体达标排放。每吸附一定时间（20～30分钟）后切换至另一吸附塔14，吸附饱和的吸附塔14抽真空至真空度95KPa下脱附再生，脱附再生过程的补充气为氮气，将吸附剂微孔的轻烃组分（C2～C4）脱附出来,真空脱附气通过炼厂低压瓦斯管网进气柜回收装置20加以回收,最终作工艺炉燃料气使用。具体按照如下过程进行：

第一步是剂油吸收过程，将装卸平台回收的油气通过变频引风机1加压送进吸收塔3底，与从吸收塔3顶引入的吸收剂在吸收塔3内逆流充分接触，脱除油气中轻油组分（指轻汽油组分），吸收过的液体由出剂泵4从吸收塔3底抽出，送至汽油加氢装置处理；

第二步是固碱脱水过程，从吸收塔3顶出来的气相依次经过预冷器5和固碱塔6，进行冷凝脱水和吸附脱水，出冷凝装置的低温气体作为冷却介质，与出吸收塔3的油气在预冷器5中换热，将油气冷却至1～8℃，合理利用能源，提高制冷效率。油气在预冷器5中可将空气中含有的水分及油气中C8以上轻油组分液化，并经过固碱塔6吸附脱除微量的剩余水分；

第三步是深冷分离过程，脱水过程产生的气相依次经过-25℃冷凝机组和-65℃冷凝机组，依据沸点差异，将绝大部分气相都冷凝成液体，冷凝下来的液体靠重力自流进储油罐12，再由输油泵13送出装置外；

第四步是油气吸附过程，冷凝过程中未变成液体的气体进入吸附塔14进行吸附，除甲烷以外的有机气体分子（VOCS）被吸附在活性炭的微孔内，而甲烷和空气无法被吸附，直接穿透过吸附塔3内的活性炭床层排入大气，达标排放；

第五步是真空脱附过程，吸附饱和的活性炭通过真空脱附再生，补充氮气，真空脱附出的气体导入低压瓦斯管网进气柜回收装置20加以回收，最终用作工艺炉燃料气，脱附再生时吸附塔14控制真空度95KPa 。

在本实用新型实施例中，所述吸收塔3中所使用的吸收剂为汽油加氢装置分馏塔底的重汽油馏分，馏程为75-208℃,组分不易挥发，与柴油和汽油组分相比，更符合相似相容原理，吸收容量大，是吸收轻油的理想组分。

在本实用新型实施例中，所述固碱塔6以固体氢氧化钠块状装填，要求固碱块度100～200 mm,填充率65%，将油气中的水分脱除到10ppm以下,含水浓碱液定期从固碱塔6底由排碱阀7排出。

在本实用新型实施例中，真空脱附再生过程的补充气采用惰性介质氮气，真空脱附气不返回油气回收的入口或吸收塔3, 真空脱附气依托炼厂低压瓦斯管网和气柜回收装置20进行回收，用做生产装置工艺炉燃料气,实现有机废气的高价值资源利用，避免装置内恶性循环或有机废气异地排放。

与现有技术相比较，本实用新型的显著优势在于：

（1）本实用新型充分利用炼厂现有气柜回收装置，协同处理油气回收过程中产生的真空脱附气（循环气），彻底解决循环气的出路，实现有机废气资源化利用；

（2）本实用新型充分利用炼厂现有汽油加氢装置,以加氢重汽油作为吸收剂，同柴油和汽油相比，更符合相似相溶原则，是吸收轻油组分的理想组分；

（3）本实用新型采用预冷和固碱联合脱水，利用预冷器回收富余冷量，可将油气中的含水在预冷阶段彻底脱除，一方面，可有效避免深冷过程中因水汽的带入在低温冷凝器及其管道结霜结冰造成冷凝能力大幅下降和吸附负荷增大，另一方面，可避免冷凝器冰堵导致的频繁化霜，制冷压缩停机，温度场大幅波动，达标不能持续稳定的问题。

以上内容是结合具体实施方式对本实用新型所做的进一步详细说明，不能认为本实用新型的具体实施只局限于这些说明，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，所做出的简单替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种炼厂区油品装卸平台油气回收系统，其特征在于：包括依次通过管道连接的吸收装置、脱水装置、冷凝装置、吸附装置及输油装置，所述吸收装置为吸收塔（3），所述吸收塔（3）顶部进液口连通进剂泵（2），所述吸收塔（3）底部出液口连通出剂泵（4），所述吸收塔（3）下部进气口连通引风机（1）出口端，所述吸收塔（3）顶部出气口连通脱水装置的进气口；所述脱水装置由依次连通的预冷器（5）和固碱塔（6）组成，所述预冷器（5）的热流股进口与吸收塔（3）顶气相出口相连通，所述固碱塔（6）顶气相出口与冷凝器的进气口相连通；所述冷凝装置由冷凝器和相应制冷机组组成，所述冷凝器的进气口与固碱塔（6）顶的气相出口相连通，所述冷凝器的出气口与预冷器（5）的冷流股进口相连通，所述冷凝器的液相排出口和预冷器（5）的液相排出口都连通储油罐（12）；所述吸附装置为吸附塔（14），所述吸附塔（14）顶气相出口通过排气阀（16）连通大气，所述吸附塔（14）顶管道还与补充氮气线通过补气阀（15）相连通，所述吸附塔（14）底气相进口通过进气阀（18）连通预冷器（5）冷流股出口，所述吸附塔（14）底气相进口还通过再生阀（17）与干式真空泵（19）的入口管道相连通，所述干式真空泵（19）的出口管道与炼厂气柜回收装置（20）通过低压瓦斯管网相连通。

2.根据权利要求1所述的一种炼厂区油品装卸平台油气回收系统，其特征在于：所述冷凝装置由顺次连接的-25℃冷凝机组和-65℃冷凝机组组成，所述-25℃冷凝机组由一级制冷机（9）和一级冷凝器（8）组成，所述-65℃冷凝机组由二级制冷机（11）和二级冷凝器（10）组成。

3.根据权利要求1所述的一种炼厂区油品装卸平台油气回收系统，其特征在于：所述吸附装置为吸附塔（14），两个吸附塔（14）并列设置，所述吸附塔（14）出气口各自通过一个排气阀（16）接通大气，所述吸附塔（14）出气口还各自通过一个补气阀（15）与氮气管道连通，两个吸附塔（14）的进气口各自通过一个进气阀（18）接通预冷器（5）冷流股出口端，两个吸附塔（14）的进气口还各自通过一个再生阀（17）接通干式真空泵（19）的入口端。

4.根据权利要求1所述的一种炼厂区油品装卸平台油气回收系统，其特征在于：所述储油罐（12）底出液口与输油泵（13）入口连通，所述输油泵（13）将冷凝液送至汽油加氢装置处理。

5.根据权利要求1所述的一种炼厂区油品装卸平台油气回收系统，其特征在于：所述预冷器（5）为板式冷却器，设计大小为处理能力的2～3倍，以增加油气在1～8℃温度区间的停留时间，满足水汽冷凝动力学要求，最大限度地去除水汽，使后续深冷能长时间不发生冰堵现象，从而保证装置能持续稳定运行。