CN105935541B - 一种用于油气回收的中空纤维陶瓷膜吸收装置 - Google Patents

一种用于油气回收的中空纤维陶瓷膜吸收装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及油气回收技术领域，具体涉及一种用于油气回收的中空纤维陶瓷膜吸收装置。包括吸附塔、再生装置和冷凝装置，吸附塔、再生装置和冷凝装置循环连接，吸附塔内设有吸附器，该吸附器由两端的端封和端封之间的若干个吸附管组成，所述吸附管为中空纤维陶瓷膜。该吸收装置的回收率高，相对成本较低，使用寿命长。

Description

一种用于油气回收的中空纤维陶瓷膜吸收装置
技术领域
本发明涉及油气回收技术领域，具体涉及一种用于油气回收的中空纤维陶瓷膜吸收装置。
背景技术
在原油开采、运输、储存、中转、加工以及原油加工产品（汽油、煤油、柴油等）的生产、储存、运输、中转、销售等过程中，都有大量的油蒸汽（本领域一般称为油气，其中一般还含有空气等组分）逸散到大气中，在一些化工溶剂如苯、甲苯、二甲苯生产车间、涂料等有机溶剂中，也具有性质类似的挥发性很大的轻烃类组分。
这些逸散到空气中的油气一方面浪费了大量能源，造成了巨大经济损失，另一方面也降低了油品的质量。并且，由于油气的***极限为1%~6%（体积），逸散油气设施周围的油气浓度很容易达到***极限，聚集在地面附近的高浓度油气给企业和消费者带来了极大的灾害风险，在接卸区、发油区容易发生***事故。另外，地面附近的油气造成了环境污染，对周围的人体健康造成了危害，人体吸入不同浓度的油气后，会引起呼吸道刺激症状，重患者可出现呼吸困难、寒颤发热、支气管炎、肺炎甚至水肿等。油气还会对神经中枢造成危害，轻度中毒症状有头晕、乏力、恶心、呕吐等轻度麻醉症状和流泪、咳嗽、眼结膜充血等粘膜刺激症状。慢性中毒症状主要表现为神经衰弱综合症、多发性周围神经炎。油气中的不饱和烃、芳香烃更有使人体患上白血病等造血***破坏的症状。
空气中的油气在较低浓度时，经过紫外线照射就可以和氧发生反应生成臭氧等氧化物，引起光化学烟雾，这些氧化物可进一步促进氮氧化物和硫氧化物的生成从而造成酸雨。目前的回收设备在回收率、回收成本上存在着不足，还具有改进空间。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种用于油气回收的中空纤维陶瓷膜吸收装置。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于油气回收的中空纤维陶瓷膜吸收装置，包括吸附塔、再生装置和冷凝装置，吸附塔、再生装置和冷凝装置循环连接，吸附塔包括外壳，外壳上设有油蒸汽入口、净化气出口、吸收液入口和吸收液出口，冷凝装置与吸收液入口相连，吸收液出口与再生装置相连；吸附塔内设有吸附器，该吸附器由两端的端封和端封之间的若干个吸附管组成，端封上设有若干进气孔或出气孔，吸附管的管口两端分别与进气孔或出气孔相连，吸附管之间为液体通道，油蒸汽入口位于设有进气孔的端封侧，净化气出口位于设有出气孔的端封侧，吸收液入口与液体通道相连，且位于近油蒸汽入口侧，吸收液出口与液体通道相连，且位于近净化气出口侧；所述吸附管为中空纤维陶瓷膜。
作为优选，所述中空纤维陶瓷膜的制备方法如下：
（1）按重量份数计，将90份的聚醚砜树脂、5-6份的聚乙烯吡咯烷酮、25-26份的二氧化钛、32份的氧化铜加入到340份的N-甲基吡咯烷酮中，将混合物倒入烧杯放入干燥箱50-70℃下放置20min后放入反应釜中，将转速调为250r/min，恒温循环水槽温度调为60℃，搅拌12h后加入8.5份纳米氧化铝粉末，再搅拌2-3h；
（2）将搅拌完全的混合液倒入烧杯放入真空干燥箱中50-60℃下静置2h；
（3）静置结束后取出烧杯，将混合液作为铸膜液倒入1000g圆筒式不锈钢过滤器中，利用管路连接1000g圆筒式不锈钢过滤器、2000g圆筒式不锈钢过滤器、控制箱、蠕动泵、齿轮计量泵，并通过连接氮气瓶调整压力，最后连接喷丝头进行纺丝得到中空纤维膜；
（4）选出合格的中空纤维膜，用蒸馏水浸泡24h，在用30%甘油溶液浸泡24h取出晾干；
（5）将该中空纤维膜在1380-1450℃的烧结温度下烧结20-28小时，并采用首先升温、然后保温的多次循环加入升温方式，循环次数为4-5次，升温速率为100-500℃/h，且多次循环的升温速率逐渐加快，保温时间为0.5-2h；最后得到中空纤维陶瓷膜。
作为优选，所述步骤（1）还加入10-20份重量份数的钛酸钡复合物，所述钛酸钡复合物制备方法如下：将2g的乙酸钡溶解到20ml无水乙醇中，充分溶解；将2-4g钛酸正丁酯溶解到30ml无水乙醇中，搅拌使充分溶解；将两种混合液混合，充分混匀后，在70℃下反应0.5h，最后在室温下陈化24h以上后，得到钛酸钡复合物。
作为优选，所述中空纤维陶瓷膜上设有功能层，功能层的厚度为50-200μm，所述功能层采用如下过程制备而成：按重量份数计取2份硅胶、0.2份硅胶固化剂、0.5份，70-80份石油醚，将各物质混合均匀后涂覆于中空纤维陶瓷膜上
作为优选，吸收装置采用的吸收剂按重量份数计包括以下组分：50-60份的二苄基甲苯，2-5份的二甲基甲酰胺，0.5-1份的N-甲基吡咯烷酮。
本发明与现有技术相比，有益效果是：回收率高，相对成本较低，使用寿命长。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是中空纤维膜的扫描电镜图。
图中：1吸附塔，2再生装置，3冷凝装置，4外壳，5油蒸汽入口，6净化气出口，7吸收液入口，8吸收液出口，9吸附器，10端封，11吸附管，12进气孔，13出气孔，14液体通道。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。
如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
实施例1：
一种用于油气回收的中空纤维陶瓷膜吸收装置，包括吸附塔1、再生装置2和冷凝装置3，吸附塔1、再生装置2和冷凝装置3循环连接，吸附塔1包括外壳4，外壳4上设有油蒸汽入口5、净化气出口6、吸收液入口7和吸收液出口8，冷凝装置3与吸收液入口7相连，吸收液出口8与再生装置2相连；吸附塔1内设有吸附器9，该吸附器9由两端的端封10和端封10之间的若干个吸附管11组成，端封10上设有若干进气孔12或出气孔13，吸附管11的管口两端分别与进气孔12或出气孔13相连，吸附管11之间为液体通道14，油蒸汽入口5位于设有进气孔12的端封10侧，净化气出口6位于设有出气孔13的端封10侧，吸收液入口7与液体通道14相连，且位于近油蒸汽入口5侧，吸收液出口8与液体通道14相连，且位于近净化气出口6侧；所述吸附管11为中空纤维陶瓷膜，中空纤维陶瓷膜上设有功能层，功能层的厚度为50-200μm，所述功能层采用如下过程制备而成：按重量份数计取2份硅胶、0.2份硅胶固化剂、0.5份，70-80份石油醚，将各物质混合均匀后涂覆于中空纤维陶瓷膜上，然好放入干燥箱中，80℃干燥24h。
中空纤维陶瓷膜的制备方法如下：
（1）按重量份数计，将90份的聚醚砜树脂、5-6份的聚乙烯吡咯烷酮、25-26份的二氧化钛、32份的氧化铜加入到340份的N-甲基吡咯烷酮中，将混合物倒入烧杯放入干燥箱50-70℃下放置20min后放入反应釜中，将转速调为250r/min，恒温循环水槽温度调为60℃，搅拌12h后加入8.5份纳米氧化铝粉末，再搅拌2-3h；
（2）将搅拌完全的混合液倒入烧杯放入真空干燥箱中50-60℃下静置2h；
（3）静置结束后取出烧杯，将混合液作为铸膜液倒入1000g圆筒式不锈钢过滤器中，利用管路连接1000g圆筒式不锈钢过滤器、2000g圆筒式不锈钢过滤器、控制箱、蠕动泵、齿轮计量泵，并通过连接氮气瓶调整压力，最后连接喷丝头进行纺丝得到中空纤维膜；
（4）选出合格的中空纤维膜，用蒸馏水浸泡24h，在用30%甘油溶液浸泡24h取出晾干；
（5）将该中空纤维膜在1380-1450℃的烧结温度下烧结20-28小时，并采用首先升温、然后保温的多次循环加入升温方式，循环次数为4-5次，升温速率为100-500℃/h，且多次循环的升温速率逐渐加快，保温时间为0.5-2h；最后得到中空纤维陶瓷膜。
作为优选，所述步骤（1）还加入10-20份重量份数的钛酸钡复合物，所述钛酸钡复合物制备方法如下：将2g的乙酸钡溶解到20ml无水乙醇中，充分溶解；将2-4g钛酸正丁酯溶解到30ml无水乙醇中，搅拌使充分溶解；将两种混合液混合，充分混匀后，在70℃下反应0.5h，最后在室温下陈化24h以上后，得到钛酸钡复合物。
实施例2：
一种用于油气回收的中空纤维陶瓷膜吸收装置，包括吸附塔1、再生装置2和冷凝装置3，吸附塔1、再生装置2和冷凝装置3循环连接，吸附塔1包括外壳4，外壳4上设有油蒸汽入口5、净化气出口6、吸收液入口7和吸收液出口8，冷凝装置3与吸收液入口7相连，吸收液出口8与再生装置2相连；吸附塔1内设有吸附器9，该吸附器9由两端的端封10和端封10之间的若干个吸附管11组成，端封10上设有若干进气孔12或出气孔13，吸附管11的管口两端分别与进气孔12或出气孔13相连，吸附管11之间为液体通道14，油蒸汽入口5位于设有进气孔12的端封10侧，净化气出口6位于设有出气孔13的端封10侧，吸收液入口7与液体通道14相连，且位于近油蒸汽入口5侧，吸收液出口8与液体通道14相连，且位于近净化气出口6侧；所述吸附管11为中空纤维陶瓷膜，中空纤维陶瓷膜上设有功能层，功能层的厚度为50-200μm，所述功能层采用如下过程制备而成：按重量份数计取2份硅胶、0.2份硅胶固化剂、0.5份，70-80份石油醚，将各物质混合均匀后涂覆于中空纤维陶瓷膜上，然好放入干燥箱中，80℃干燥24h。
中空纤维陶瓷膜的制备方法如下：
（1）按重量份数计，将90份的聚醚砜树脂、5-6份的聚乙烯吡咯烷酮、25-26份的二氧化钛、32份的氧化铜加入到340份的N-甲基吡咯烷酮中，将混合物倒入烧杯放入干燥箱50-70℃下放置20min后放入反应釜中，将转速调为250r/min，恒温循环水槽温度调为60℃，搅拌12h后加入8.5份纳米氧化铝粉末，再搅拌2-3h；
（2）将搅拌完全的混合液倒入烧杯放入真空干燥箱中50-60℃下静置2h；
（3）静置结束后取出烧杯，将混合液作为铸膜液倒入1000g圆筒式不锈钢过滤器中，利用管路连接1000g圆筒式不锈钢过滤器、2000g圆筒式不锈钢过滤器、控制箱、蠕动泵、齿轮计量泵，并通过连接氮气瓶调整压力，最后连接喷丝头进行纺丝得到中空纤维膜；
（4）选出合格的中空纤维膜，用蒸馏水浸泡24h，在用30%甘油溶液浸泡24h取出晾干；
（5）将该中空纤维膜在1380-1450℃的烧结温度下烧结20-28小时，并采用首先升温、然后保温的多次循环加入升温方式，循环次数为4-5次，升温速率为100-500℃/h，且多次循环的升温速率逐渐加快，保温时间为0.5-2h；最后得到中空纤维陶瓷膜。
利用增压气泵、油蒸汽发生器，并以0.02MPa氮气为载气，分别收集原始汽油油蒸汽、经过吸附器9后排出的净化气和经过气泵从中空纤维膜渗透的油汽。然后利用色谱柱先将混合物分离，然后利用检测器依次检测已分离出来的组分。最终经计算，上述两个实施例中油气的回收率达到95.7%。
所采用的吸收剂按重量份数计包括以下组分：50-60份的二苄基甲苯，2-5份的二甲基甲酰胺，0.5-1份的N-甲基吡咯烷酮。
吸收剂组分一、按照50份的二苄基甲苯，2份的二甲基甲酰胺，0.5份的N-甲基吡咯烷酮配比进行混合调配。
吸收剂组分二、按照60份的二苄基甲苯， 5份的二甲基甲酰胺，1份的N-甲基吡咯烷酮进行混合调配。
吸收剂组分三、按照56份的二苄基甲苯，4份的二甲基甲酰胺， 1份的N-甲基吡咯烷酮进行混合调配。

Claims (2)

1.一种用于油气回收的中空纤维陶瓷膜吸收装置，其特征在于，包括吸附塔（1）、再生装置（2）和冷凝装置（3），吸附塔（1）、再生装置（2）和冷凝装置（3）循环连接，吸附塔（1）包括外壳（4），外壳（4）上设有油蒸汽入口（5）、净化气出口（6）、吸收液入口（7）和吸收液出口（8），冷凝装置（3）与吸收液入口（7）相连，吸收液出口（8）与再生装置（2）相连；吸附塔（1）内设有吸附器（9），该吸附器（9）由两端的端封（10）和端封（10）之间的若干个吸附管（11）组成，端封（10）上设有若干进气孔（12）或出气孔（13），吸附管（11）的管口两端分别与进气孔（12）或出气孔（13）相连，吸附管（11）之间为液体通道（14），油蒸汽入口（5）位于设有进气孔（12）的端封（10）侧，净化气出口（6）位于设有出气孔（13）的端封（10）侧，吸收液入口（7）与液体通道（14）相连，且位于近油蒸汽入口（5）侧，吸收液出口（8）与液体通道（14）相连，且位于近净化气出口（6）侧；所述吸附管（11）为中空纤维陶瓷膜；
所述中空纤维陶瓷膜的制备方法如下：
（1）按重量份数计，将90份的聚醚砜树脂、5-6份的聚乙烯吡咯烷酮、25-26份的二氧化钛、32份的氧化铜加入到340份的N-甲基吡咯烷酮中，将混合物倒入烧杯放入干燥箱50-70℃下放置20min后放入反应釜中，将转速调为250r/min，恒温循环水槽温度调为60℃，搅拌12h后加入8.5份纳米氧化铝粉末，再搅拌2-3h； 还加入10-20份重量份数的钛酸钡复合物，所述钛酸钡复合物制备方法如下：将2g的乙酸钡溶解到20ml无水乙醇中，充分溶解；将2-4g钛酸正丁酯溶解到30ml无水乙醇中，搅拌使充分溶解；将两种混合液混合，充分混匀后，在70℃下反应0.5h，最后在室温下陈化24h以上后，得到钛酸钡复合物；
（2）将搅拌完全的混合液倒入烧杯放入真空干燥箱中50-60℃下静置2h；
（3）静置结束后取出烧杯，将混合液作为铸膜液倒入1000g圆筒式不锈钢过滤器中，利用管路连接1000g圆筒式不锈钢过滤器、2000g圆筒式不锈钢过滤器、控制箱、蠕动泵、齿轮计量泵，并通过连接氮气瓶调整压力，最后连接喷丝头进行纺丝得到中空纤维膜；
（4）选出合格的中空纤维膜，用蒸馏水浸泡24h，在用30%甘油溶液浸泡24h取出晾干；
（5）将该中空纤维膜在1380-1450℃的烧结温度下烧结20-28小时，并采用首先升温、然后保温的多次循环加入升温方式，循环次数为4-5次，升温速率为100-500℃/h，且多次循环的升温速率逐渐加快，保温时间为0.5-2h；最后得到中空纤维陶瓷膜；
所述中空纤维陶瓷膜上设有功能层，功能层的厚度为50-200μm，所述功能层采用如下过程制备而成：按重量份数计取2份硅胶、0.2份硅胶固化剂、70-80份石油醚，将各物质混合均匀后涂覆于中空纤维陶瓷膜上，经干燥后得到功能层。
2.根据权利要求1所述的一种用于油气回收的中空纤维陶瓷膜吸收装置，其特征在于，所采用的吸收剂按重量份数计包括以下组分：50-60份的二苄基甲苯，2-5份的二甲基甲酰胺，0.5-1份的N-甲基吡咯烷酮。
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