CN2728600Y

CN2728600Y - 复叠法油气分离回收装置

Info

Publication number: CN2728600Y
Application number: CN 200420080271
Authority: CN
Inventors: 黄道军
Original assignee: Individual
Current assignee: Nanjing Tianmo Technology Co Ltd
Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2004-10-15
Publication date: 2005-09-28
Anticipated expiration: 2014-10-15

Abstract

本实用新型公开了一种复叠法油气分离回收装置，它包括压缩机、预冷器、冷凝器、加热器和膜分离器，并依次相连，膜分离器的出口与压缩机的进口相连。利用本装置进行分离回收方法是：油气经压缩机压缩后进预冷器冷却至常温并切出饱和水分；经压缩并冷却后的油气进冷凝器，冷凝出汽油；不凝油气进加热器加热后，进膜分离器，渗透气回压缩机入口，透余气排空。本实用新型的其显著优点是：系统结构简单，分离回收效果好，运行成本低廉。集压缩、冷凝、膜透分离回收方法的优点为一体，使得本实用新型更能广泛地被运用于各种油气处理场所。

Description

复叠法油气分离回收装置

一、技术领域

本实用新型涉及一种气体分离回收装置，特别是一种复叠法油气分离回收装置。

二、背景技术

燃料油(汽油、柴油、煤油)是我国乃至全球使用量最大的交通能源。作为流通商品，燃油在销售过程中必须经过多层储运环节，在这些环节中，不可避免的挥发损失约占到油品总量的1％。这些挥发损失主要发生在炼油厂与油库、油库与加油站之间的收发油品以及加油站向车辆加油的过程中。据统计，2003年我国拥有各类汽车超过1600万辆，仅消耗汽油就达6000万吨，在销售储运环节“大呼吸”“小呼吸”，以及油品生产环节蒸发损耗超过60万吨，这相当于每年有近20亿人民币被蒸发损失掉。

大量的油品挥发不仅造成经济损失，而且严重污染环境，同时还增加了不安全因素。

在1998年国家确定的《常见危害成份及废物名目》中，汽油、柴油、煤油全部榜上有名。成品燃油主要成份是烷烃、烯烃、芳烃等碳氢化合物，汽油中的芳烃主要是苯、甲苯、混二甲苯等，其中苯是提高汽油抗爆性指标辛烷值的必要组份，但苯本身就是公认的有毒致癌物质并没有安全下限；油气中烯烃化合物在空气中与氮氧化合物(NOx)混合，在强紫外光照射下产生“活化”反应，生成毒性更大的化学烟雾，产生致癌、温室效应，破坏臭氧层，从而造成生态环境混乱灾害。这些物质通过污染空气和水，经呼吸、皮肤接触、饮水等或是直接作用、或是相加作用、或是累积作用而危害人体生命健康。医学界临床学者在编写的《环境中有害因素与人体健康》一书中列举了汽油、煤油、柴油对人体神精系统(神精分裂症、癔病等)、泌尿系统(慢性中毒肾炎等)、呼吸系统(支气管刺激炎症、肺炎等)、循环系统(心血管损伤等)、血液系统(再生障碍性贫血、白血病等)所引发的严重疾病达十多种。

目前人类社会对油品挥发所带来的严重问题已十分关注，并纷纷制定一系列的油气排放标准和措施。

以美国为例，美国环保局1978年就实施了《汽油油罐车和油气收集系统挥发性有机物泄漏控制》的标准(EPA-405/Z-78-051)，美国石油协会1997年发布了《加油站油气回收系统安装和测试推荐方案》(PEI/RP300-97)，1997年又修订了《储油库油气排放标准与检测方法》(40CFR60Subpart XX & 40CFR 63 Subpart R)的内容，美国加州空气资源局2001修订《油气回收检测标准》(CARBTP-201)的内容。与此同时，与这些标准相对应，先后开发出一系列油气回收技术，如吸附、吸收、压缩冷凝、冷冻、膜分离等技术，不仅创造了可观的回收效益，同时保护了大气环境，取得了经济与环保双重效益。

在国内，油库(加油站)油气回收尚处在启步与摸索阶段，目前国内油库(加油站)中只有极小部分实现了油气密闭与回收。绝大多数油库(加油站)仍然将油气直接向大气排放。有些发达地区如北京、上海等地已认识到该问题的重要性。作为2008年奥运会的主办城市北京市已出台了一些地方标准与法规，北京市环保局、质量技术监督局于2003年8月25日联合发布了三个地方性标准《加油站油排放控制与限值》(DB11/208-2003)、《油罐车油气排放控制与检测规范》(DB11/207-2003)、《储油库油气排放控制与限值》(DB11/206-2003)，并在2004年发布的《北京市第十阶段控制大气污染公告》中明确要求“储油库要严格执行《储油库油气排放控制与限值》”，2005年将发布第十一阶段公告并提出更高的要求。国家商务部公布了《成品油零售企业(加油站)市场准入标准(征求意见稿)》，其中6.5.3.2条款要求“大中城市宜采用卸油、加油油气回收系统”。以上标准与法规的出台虽然起步较晚，但起点很高，要求很严。

现有的油气分离回收方法有以下几种：

1、吸附吸收方法。吸附吸收方法是利用活性炭或其它吸附吸收剂对油气中的有机组份进行吸附或吸收，然后利用热能或减压方式进行解吸再生，再生气再用汽油、柴油等进行吸收，从而达到油气分离与回收的目的。这种方法虽可达到理想排放要求，但投资巨大，运行费用高。

2、低温冷冻分离方法。低温冷冻方法是将油气用一级或多级冷冻的方法，在常压下将温度冷却到很低的温度，如-40℃，-80℃等。由于低温下油气中的有机组分饱和蒸汽压较低，从而使有机组分凝结为液态汽油，而不凝性气体排放，从而实现分离回收的目的。用这种分离方法要达到理想的排放要求，必须将油气冷冻到极低的温度，运行费用很高。

3、压缩冷凝方法。压缩冷凝方法是将油气经压缩机压缩到一定压力后，高温高压气体经水冷却到常温，此时有机气体蒸汽分压高于其饱和蒸汽压，从而凝结成优质汽油，不凝性气体排放，从而达到分离与回收的目的。同样这种方法要达到很高的排放要求，从经济上和安全上皆不可行(需要的压力太高)。

4、膜及膜分离方法。膜是90年代以来高速发展的高分子橡胶态气体分离膜，该膜是将非多孔性高分子聚合物(如硅像胶等)在多孔性高分子聚合物(如聚酰亚胺、聚砜等)与支撑层(如无纺布等)组成的基膜上涂覆成膜而形成的气体分离膜，又称有机蒸汽膜。利用这种膜对有机气体和氮气、氧气等常规气体有很大的选择透过性从而达到气体分离的目的。燃油(汽油、煤油、柴油等)蒸汽中主要有机气体组分，如丙烷、丁烷、戌烷、庚烷、辛烷、苯等，在压差的驱动下在膜中溶解、扩散，解溶速率即透过速率比常规气体(如氮气、氧气)快十倍至几十倍，所以在混合气体通过膜组时，渗透侧形成有机气体高浓度渗透流，在高压透余侧形成常规气体富集的透余气流，从而完成气体分离。这种油气分离方法的优点是结构简单、投资省、运行费用低，但缺点也非常明显，剩余气中仍含有一定量的挥发性有机气体，尤其在进气中有机气体浓度较高时(如超过20％)，剩余气中挥发性有机组分无法达标排放。另外，混合气中含有的水蒸汽在膜中透过速度更快，从而无法解决脱水问题。同时，该方法只能回收富含有机组分的气流，无法直接回收液态汽油再用。

综上所述，吸附吸收法可以获得理想的达标排放浓度，但回收效率较低且设备投资较大。如果采用两级变温吸收法，可以取得比较满意的回收效率与排放达标，但设备投资巨大。如200Nm³/h处理量的一套两级变温吸收系统进口的需40-50万美元，即使国产系统亦需超过120万元/套。压缩冷凝法与低温冷冻法虽然投资相对较省，但排放气浓度很难达标，如果一定要达到标准则压缩压力必须很高或制冷温度必须很低，以低温冷冻法为例，要达到《储油库排放标准与限值》(DB11/206-2003)要求，处理装置排放浓度在标准状态下不应大于25g/m³和净化效率E不应低于98％，低温冷冻法的制冷温度需达到-80℃以下，这将使投资与运行费用大增，从而回收装置经济效益大打折扣。

三、发明内容

本实用新型的目的是为了克服现有油气分离回收技术的不足，复叠采用压缩、冷凝、膜分离方法而设计的油气分离回收装置。

本实用新型所述的复叠法油气分离回收装置，包括压缩机、预冷器、冷凝器、加热器和膜分离器，并依次相连，膜分离器的出口与压缩机的进口相连。

在预冷器和冷凝器间设有二级压缩机。

本实用新型所述的复叠法油气分离回收装置的使用方法是：1、油气经压缩机压缩后进预冷器冷却至常温并切出饱和水分；2、经压缩并冷却后的油气进冷凝器，冷凝出汽油；3、不凝油气进加热器加热后，进膜分离器，渗透气回压缩机入口，透余气排空。

本实用新型将压缩、冷凝、透膜分离回收方法复叠使用，其工作原理是：收集的油气经压缩机一级压缩至3-4Kg/Cm²的压力后，经冷却至常温，此时油气中水蒸汽组分的蒸汽分压在空气湿度较高时(50％以上相对湿度)已超过饱和蒸汽压，超过60％的水分被冷凝切出，而同时油气中绝大部分有机气体的蒸汽分压仍低于相应的饱和蒸汽压，有机组分与不凝气体以气态通过，经二级压缩8-12Kg/m²并经冷却至常温后，在冷凝器中有机气体的蒸汽分压将大大超过其相应的饱和蒸汽分压，此时70％以上有机组分冷凝成优质汽油回收再用，而不凝气体加热10-20℃温升后进入膜分离器进一步分离，其中渗透气中富含有机组份气体返回压缩机入口循环处理，透余气中清洁空气排放到大气中去。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点是：1、系统结构简单，分离回收效果好，运行成本低廉。2、集压缩、冷凝、膜透分离回收方法的优点为一体，使得本实用新型更能广泛地被运用于各种油气处理场所。3、排放指标能够符合国内外最严格的环保排放标准要求。

四、附图说明

附图是本实用新型的结构示意图。

五、具体实施方式

如图所示，本实用新型设计的油气分离回收装置，由压缩机1、预冷器2、二级压缩机6、冷凝器3、加热器4和膜分离器5组成，其中各装置均为现有结构和技术，在此不再详述。其连接关系是：压缩机1的出口与预冷器2的进口连接，预冷器2的出口与二级压缩机6的进口连接，二级压缩机6的出口与冷凝器3的进口连接，冷凝器3的出口与加热器4的进口连接，加热器4的出口与膜分离器5的进口连接，膜分离器5的芯管出口与压缩机1的进口连接。冷凝器3设有冷却水进出口和汽油出口。

该分离回收系统为混合气(含一种或多种有机气体，包括但不限于烷烃、烯烃、芳烃、醋酸类、酮类、醚类、卤化碳氢化合物类等，与一种或多种常规气体，包括但不限于氧气、氮气、二氧化碳、一氧化碳等混合的气体)经过任何形式的单级或多级压缩(包括但不限于活塞式、螺杆式、隔膜式等)和冷凝，并充分利用不凝性气体的余压做为非多孔性橡胶态高分子气体分离膜组件的分离动力，膜分离渗透气回压缩机入口循环处理，膜透余气排放。

利用上述系统进行油气分离回收处理时，其主要工艺节点状态参数如下表所示：

	温度	压力Kg/Cm²	有机组份浓度(V/V％)	空气(O₂.N₂)浓度(V/V％)	水份％
	温度	压力Kg/Cm²	有机组份浓度(V/V％)	空气(O₂.N₂)浓度(V/V％)	水份％	进气点	25℃	常压	20％	77-78％	2-3％
预冷器	30℃	3-4	20％	79％	＜1％	进气点	25℃	常压	20％	77-78％	2-3％
预冷器	30℃	3-4	20％	79％	＜1％	冷凝器	30℃	8-12	6％	94％	＜0.1％
渗透气	40℃	常压	＞20％	79％	＜1％	冷凝器	30℃	8-12	6％	94％	＜0.1％
渗透气	40℃	常压	＞20％	79％	＜1％	排放气	40℃	8--10	＜0.3％	99.7％	＜0.1％

以混合气200Nm³/h处理量为例，其主要工艺节点流量复叠结果是：

	进气	压缩机入口	膜组入口	渗透气	排放气
	进气	压缩机入口	膜组入口	渗透气	排放气	流量Nm³/h	200	260	218	60	156

其系统分离效果：

1、处理装置标准状态下排放有机气体≤15g/m³。

2、处理装置净化效率E＝[1-(1-C_进)C_出/(1-C_出)C_进]×100％≥98.8％。

式中：E-净化效率；C_进-进口平均浓度(有机气体V/V％)；C_出-排放平均浓度(有机气体V/V％)。

Claims

1、一种复叠法油气分离回收装置，其特征在于它包括压缩机(1)、预冷器(2)、冷凝器(3)、加热器(4)和膜分离器(5)，并依次相连，膜分离器(5)的出口与压缩机(1)的进口相连。

2、根据权利要求1所述的复叠法油气分离回收装置，其特征在于在预冷器(2)和冷凝器间(3)设有二级压缩机(6)。

3、根据权利要求1或2所述的复叠法油气分离回收装置，其特征在于冷凝器(3)设有冷却水的进出口和汽油出口。