利用吸收與吸附集成技術的油氣回收方法及裝置的製作方法

2023-10-05 07:22:34 2

專利名稱：利用吸收與吸附集成技術的油氣回收方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及環境保護及節能技術領域，特指一種利用吸附過程中採用單塔間歇式吸附的吸收——吸附集成技術，來回收油氣等各種揮發性有機物(VOCs)的方法及裝置。
背景技術：
在石油、石化、油漆(塗料)、交通等領域，由於汽油等各種揮發性有機物(VOCs)在生產、儲存、運輸、銷售、使用等過程中非常容易揮發而產生十分嚴重的蒸發損耗。這種油氣大量蒸發並直接排放到大氣，不僅造成嚴重的數量損失和質量下降(從而帶來了重大的經濟損失)，而且嚴重地汙染了大氣環境及留下重大的火災隱患。目前，油氣與空氣的分離回收方法有吸收法、吸附法、冷凝法及膜分離法等，有些還含有壓縮過程或兒種方法的綜合利用。各種回收原理各不相同，技術經濟性能也相差較大。常用的是吸收法和吸附法。
吸收法油氣回收方法即通過油氣——空氣混合氣與吸收劑接觸，根據不同組分在吸收劑中的溶解度不同，即油氣組分溶解於該吸收劑形成溶液(富吸收劑)，不能溶解的空氣組分則保留在氣相中，於是原混合氣體的組分得以分離。以前國內外用煤油、輕柴油作為吸收劑，吸收回收率低(約為90％)，且在常溫常壓下難以解吸再生，故無法視為獨立成套的回收技術。
吸附法油氣回收方法是利用油氣—空氣混合氣中各組分與吸附劑之間結合力強弱的差別，使難吸附的空氣組分與易吸附的油氣組分分離。目前常用活性炭及其改性物(如活性炭纖維)來吸附油氣。活性炭吸付過程可視為絕熱吸附。如在汽油儲運過程中，蒸發排放出來的油氣流量大、濃度高，國內油氣中還高含烯烴等不飽和烴。吸附法回收方法用來處理這種油氣，吸附熱非常明顯。吸附熱效應將帶來一系列後果，如(1)油氣中不飽和烴及硫等雜質易發生氧化(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積，從而降低其有效吸附容量並影響使用壽命；(2)危及吸附操作安全。另外，其工業化設備也存在不少問題，如易損部件多，因為吸附塔要進行頻繁的吸附——解吸自動循環切換，相應的閥門要能夠自動實現這種操作，程控閥的使用壽命較短。吸附分離的一個優點是可以使尾氣排放濃度控制在較低的指標內。因此，從油氣分離回收技術的發展方向及尾氣排放指標日趨嚴格等方面來看，對於大處理量、高濃度的進料氣，油氣吸附分離回收方法今後將主要用作其它分離方法(如吸收法、膜分離法、冷凝法)的最後把關(輔助)服務。
根據本發明技術特點檢索了國內外資料庫。發現在國內外採用活性炭吸附法回收油氣的專利和報導較多，而吸收法油氣回收技術的報導較少。吸附法和吸收法回收油氣的專利和報導與本發明的技術路線及機理都不相同。
有專利申請號00118594.2，提出了一種吸收吸附組合回收油氣的工藝流程，該工藝吸附過程採用雙塔結構與本發明不同。
有專利申請號200510123016.2，利用特製吸收劑吸收回收油氣的方法及裝置，該油氣回收過程可分為三部分吸收塔吸收分離→解吸罐真空解吸濃縮→回收塔吸收回收。本發明是在該發明的基礎上，加入吸附過程，進一步降低尾氣排放濃度。同時通過適當的調節可以降低投資與運行成本。

發明內容
本發明目的是提供一種吸收——吸附油氣回收集成工藝及裝置，其在常溫常壓條件下，先後通過吸收和吸附兩個過程，實現油氣的回收。其中吸附過程為單塔間歇式吸附。
實現本發明目的的技術方案為整個油氣回收過程可分為四部分吸收塔吸收分離，吸附塔吸附分離，解吸罐解吸濃縮，以及回收塔吸收回收。具體為(1)利用油氣集氣系統，將鐵路油罐車等油品儲運設備收髮油過程產生的各種油氣和空氣混合氣引到油氣回收系統(2)利用高效吸收劑(貧吸收劑)在吸收塔中吸收回收汽油等輕質油品蒸發排放出來的油氣，含少量油氣的尾氣通入吸附塔再深度吸附後，未被吸收的空氣從排放口排入大氣；(3)吸收劑通過溶劑泵打到吸收塔頂部，吸收油氣後的富吸收劑在解吸臥罐中進行解吸再生，從而可使吸收劑循環使用；(4)當吸附塔中活性炭吸附達到穿透點時，進行解吸操作。從吸附劑以及富吸收劑解吸出來的高濃度油氣進入回收塔，被泵送來的液態貧汽油本體所吸收，吸收後的富汽油通過富汽油泵打回原來油罐或可直接使用；(5)回收塔中的尾氣重新進入吸收塔而被循環吸收。
其中，本發明中進吸收塔的油氣和空氣混合氣體積流量Q1、進吸收塔的吸收劑體積流量Q2、進回收塔的汽油體積流量Q3之比為Q1∶Q2∶Q3＝1∶(0.1～0.2)∶(0.03～0.08)。本發明所用的吸收劑為吸收劑AbsFOV-97。該吸收劑可添加導靜電劑、除泡劑。
本發明所述裝置包括吸收塔、吸附塔、溶劑泵、解吸臥罐、回收塔、富汽油泵、貧汽油泵。
本發明特徵在於吸附過程使用單個吸附塔間歇式吸附。
各裝置連接關係為(1)排放氣通過集氣管與吸收塔下部相連接(2)吸收塔上部與溶劑泵出口端相連接，頂部與吸附塔進口端及尾氣排放口相連接，底部與解吸臥罐頂部相連接；(3)吸附塔底部與真空泵進口端相連接，頂部(出氣端)與排放口相連接；(4)解吸臥罐底部與溶劑泵進口端相連接，另一頂部(出氣端)與真空泵進口端相連接；(5)回收塔底部與富汽油泵進口端相連接，上部與貧汽油泵出口端相連接，頂部排放出的尾氣返回到吸收塔下部而被循環吸收。
為了方使提供貧汽油及儲存富汽油，可設置油罐。
本發明優點在於
(1)裝置回收率可達到99.6％以上，可獲得明顯的環境效益和經濟效益。
(2)考慮到油品儲運過程的特點，本發明吸附過程採用單塔間歇式吸附，大大降低了投資成本(10％以上)和運行成本。
(3)本發明可防止各種VOCs帶來的環境汙染及火災爆炸隱患，還可回收有價值的物料，如汽油。


圖1為本發明吸收——吸附油氣回收集成工藝實施例示意圖。1集氣管，2吸收塔，3吸附塔，4解吸臥罐，5尾氣排放口，6溶劑泵，7真空泵，8密封液罐，9回收塔，10富汽油泵，11貧汽油泵，12貧油入口，13富油出口具體實施方式
如圖1所示，本發明實施例包括集氣管1、吸收塔2、吸附塔3、解吸臥罐4、尾氣排放口5、溶劑泵6、真空泵7、密封液罐8、回收塔9、富汽油泵10、貧汽油泵11、貧油入口12、富油出口13。
如圖1，各裝置連接描述如下 排放氣通過集氣管1與吸收塔2下部相連接；吸收塔2上部與溶劑泵6出口端相連接，頂部(出氣端)與吸附塔3下部以及排放口5相連接，底部與解吸臥罐4頂部相連接；吸附塔3底部與真空泵7進口端相連接，頂部(出氣端)與排放口5相連接；解吸臥罐4底部與溶劑泵6進口端相連接，另一頂部與真空泵7進口端相連接；真空泵7出口端連接回收塔9下部；回收塔9底部與富汽油泵10進口端相連接，上部與貧汽油泵11出口端相連接，頂部排放出的尾氣返回到吸收塔2下部而被循環吸收。
油氣回收步驟為(1)利用油氣集氣系統，將油品儲運設備裝油過程產生的油氣和空氣混合氣經集氣管1引到油氣回收系統的吸收塔2的下部。
(2)利用貧吸收劑在吸收塔2中吸收回收汽油等輕質油品蒸發排放出來的油氣。吸收劑通過溶劑泵6打到吸收塔頂部。含少量油氣的尾氣通入吸附塔3深度吸附處理。吸收塔2中的液位通過調節閥來控制，從而使其液位保持在穩定的水平。
(3)吸收油氣後的富吸收劑在解吸臥罐4中進行解吸再生，從而可使吸收劑循環使用。
(4)當吸附塔中活性炭吸附達到穿透點時，進行解吸操作。此時吸收塔尾氣直接排空。
(5)從富吸收劑和吸附劑中解吸出來的高濃度油氣進入回收塔9而被液態貧汽油本體所吸收，吸收後的富汽油打回儲存或直接外送使用，從而實現油氣的回收。貧汽油、富汽油通過泵11、10來實現輸送。回收塔9中的液位通過調節閥來控制，從而使其液位保持在穩定的水平。
(6)回收塔9中有部分未被吸收的油氣和空氣混合氣(尾氣)重新進入吸收塔2而被循環吸收。該裝置吸收回收率η技術特徵示例於表1。
表1吸收回收率η技術特徵示例

本發明司適當調節吸收和吸附過程的回收量，使該工藝達到最好的效益，如集成回收工藝中吸收段回收率η1控制在85％～97％、吸附段回收率η2控制在90％～97％，則相應的整套系統回收率η將大於99％，表2為其實際應用示例。
表2吸收回收率、吸附回收率及相應的裝置回收率示例

權利要求
1.利用吸收——吸附集成技術的油氣回收方法，整個油氣回收過程包括吸收塔吸收分離，吸附塔吸附分離，解吸罐解吸濃縮，以及回收塔吸收回收，其特徵在於吸附過程使用單個吸附塔間歇式吸附；具體為(1)利用油氣集氣系統，將鐵路油罐車等油品儲運設備收髮油過程產生的各種油氣和空氣混合氣引到油氣回收系統；(2)利用貧吸收劑在吸收塔中吸收回收汽油等輕質油品蒸發排放出來的油氣，含少量油氣的尾氣通入吸附塔再深度吸附後，未被吸收的空氣從排放口排入大氣；(3)貧吸收劑通過溶劑泵打到吸收塔頂部，吸收油氣後的富吸收劑在解吸臥罐中進行解吸再生，從而可使吸收劑循環使用；(4)當吸附塔中活性炭吸附達到穿透點時，進行解吸操作；從富吸收劑以及活性炭吸附劑解吸出來的高濃度油氣進入回收塔，被泵送來的液態貧汽油本體所吸收，吸收後的富汽油通過富汽油泵打回原來油罐或可直接使用；(5)回收塔中的尾氣重新進入吸收塔而被循環吸收；其中，本發明中進吸收塔的油氣和空氣混合氣體積流量Q1、進吸收塔的吸收劑體積流量Q2、進回收塔的汽油體積流量Q3之比為Q1∶Q2∶Q3＝1∶(0.1～0.2)∶(0.03～0.08)。
2.根據權利要求1所述的利用吸收和吸附集成技術的油氣回收方法，其特徵在於吸收過程所用的吸收劑為吸收劑AbsFOV-97。
3.根據權利要求2所述的利用吸收和吸附集成技術的油氣回收方法，其特徵在於所述吸收劑添加導靜電劑、除泡劑。
4.根據權利要求1所述的利用吸收和吸附集成技術的油氣回收方法的裝置，其包括吸收塔、溶劑泵、解吸臥罐、回收塔、富汽油泵、貧汽油泵，其中吸收塔(2)上部與溶劑泵(6)相連接，吸收塔(2)底部與解吸臥罐(4)頂部相連接；解吸臥罐(4)底部與溶劑泵(6)進口端相連接，另一頂部經管路與回收塔相連；回收塔(9)底部與富汽油泵(10)進口端相連接，上部與貧汽油泵(11)出口端相連接；其特徵在於設置吸附過程使用的單個吸附塔(2)，吸收塔(2)頂部出氣端與吸附塔(3)下部相連接。
全文摘要
本發明特指採用單塔間歇式吸附的吸收——吸附集成技術的油氣回收方法及裝置。整個油氣回收過程分為四部分吸收塔吸收分離，吸附塔吸附分離、解吸臥罐解吸濃縮以及回收塔吸收回收的過程。其將貧吸收劑通過溶劑泵打到吸收塔頂部，吸收油氣後的富吸收劑在解吸臥罐中進行解吸再生，從而可使吸收劑循環使用；從吸收塔出來的尾氣通入吸附塔吸附回收；從富吸收劑和吸附劑中解吸出來的高濃度油氣進入回收塔而被泵送來的液態貧汽油本體所吸收，吸收後的富汽油通過富汽油泵打回原來油罐或可直接使用，回收塔中的尾氣重新進入吸收塔而被循環吸收。吸附過程採用單塔間歇式吸附，可大大降低投資和運行成本。
文檔編號B01D53/14GK101015760SQ200610161630
公開日2007年8月15日 申請日期2006年12月29日 優先權日2006年12月29日
發明者黃維秋, 林毅, 趙書華, 劉海 申請人:江蘇工業學院