CN111171868A - 一种油气回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种油气回收装置，包括吸收、冷凝、吸附和解吸***，吸收***包括吸收塔、压缩机和储油罐，储油罐经油泵分别与吸收塔的顶部和液环压缩机的进液口连通，液环压缩机的排气口与吸收塔的进气口连通，吸收塔的底部与集油罐连通，集油罐经回油泵与储油罐连通；冷凝***包括第一换热器、第一、第二、第三气液分离器和复叠式制冷机组，第一、第二、第三气液分离器的排液口与集油罐连通；吸附***包括第三气液分离器的出气口连通的吸附塔；解吸***包括液环真空泵，液环真空泵的出气口与集油罐连通。该装置不用深冷即可使C2、C3分子冷凝液化回收，从而达到非甲烷总烃值的毫克（mg/m³）级排放，且油气回收率高，整个装置安全稳定、高效节能作业。

Description

一种油气回收装置

技术领域

本发明涉及油气回收技术领域，具体涉及一种油气回收装置。

背景技术

在石油开采、运送、储存、中转、加工以及原油加工产品（烃类、醇类、苯类等）的生产、储存、运输、中转、销售等过程中，都有大量的油气逸散到大气中。

油气逸散到大气中，造成油品的蒸发损耗，不仅造成资源浪费，而且还带来安全隐患和环境危害。

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，在卸油区、发油区容易发生***事故。

另外，油气是VOCs气体之一，而VOCs是产生臭氧的前驱体，因此油气的排放会造成环境严重污染。①大多数VOCs有毒、恶臭，部分还有致癌作用，而且当大气中几种有毒物质共存时，由于毒性加和作用，产生的危害要大得多。②阳光照射下，VOCs、氮氧化物与氧化剂发生光化学反应，并在一定的气象、地理条件下形成光化学烟雾，对环境中的动植物造成严重危害，并引起人体强烈的呼吸障碍和明显增加呼吸***的疾病。③卤代烃类VOCs（如氟氯烃）微量时就可以破坏臭氧层，引起紫外线辐射增多和地球升温。④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。

油气属于典型的挥发性有机物，在国家明确关注的12个VOCs重点行业中，大部分涉及石油及其产品。中国经过近30年的油气排放机理研究和油气回收技术的研发及推广应用，总体上大幅降低了油气对大气污染的“贡献率”。随着油气污染控制范围的全域化及控制指标更加精细化、油气回收设备有效性的监管力度加大，油气回收技术将面临新的挑战。

目前，油气回收技术通常采用的方法有：“吸附+吸收”、“冷凝+吸附”、“冷凝+膜分离”、“吸收+膜分离+吸附”等，但是现有技术中的这些方法，处理后油气的排放浓度只能够实现≤25g/m³的非甲烷总烃值，随着环保要求日益严格，一些地区和行业已经要求油气回收***的非甲烷总烃排放值达到≤80mg/m³，甚至更高等级的排放要求，目前在优化各自工艺的基础上，有必要研究开发不同工艺集成的油气回收整套工艺。

根据油气的物化性质，非甲烷总烃值若要实现≤80mg/m³的排放，必须要解决含C3以下的轻烃组分油气的有效回收问题。对于含C3以下的轻烃组分油气，制冷机组需要达到-110℃的深冷冷凝，导致低温级的冷凝负荷增大、机组能耗明显增加，故障率增高。另一方面，“冷凝+吸附”的组合工艺中，由于C2在-70℃条件下不易冷凝，从而导致C2分子在整个***内循环累计，最终必然导致排放超标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种油气回收装置，该油气回收装置不用深冷即可使C2 、C3分子冷凝液化回收，从而达到非甲烷总烃值的毫克（mg/m³）级排放，且油气回收率高，整个装置安全稳定、高效节能作业。

为实现上述目的，本发明的油气回收装置采用的技术方案是：所述油气回收装置，包括吸收***、冷凝***、吸附***和解吸***；

所述吸收***包括吸收塔、液环压缩机和储油罐，储油罐具有贫吸收剂出口和富吸收剂进口，储油罐的贫吸收剂出口通过油泵分别与吸收塔的顶部连通和液环压缩机的进液口连通，所述液环压缩机的进气口与油气总进气管路连通，液环压缩机的排气口与吸收塔的进气口连通，吸收塔的底部通过回流管与集油罐的回流口连通，集油罐的出油口通过回油泵与储油罐的富吸收剂进口连通；

所述冷凝***包括第一换热器、第一气液分离器、第二气液分离器、第三气液分离器和复叠式制冷机组，所述复叠式制冷机组包括高温级压缩机、第一冷凝器、第一节流阀、冷凝蒸发器、低温级压缩机、第二冷凝器、第二节流阀、第二换热器和第三换热器，高温级压缩机、第一冷凝器、第一节流阀和冷凝蒸发器形成高温级制冷回路，低温级压缩机、第二冷凝器、冷凝蒸发器、第二节流阀、第二换热器和第三换热器形成低温级制冷回路，吸收塔的排气口与第一换热器的热流体进口连通，第一换热器的热流体出口与第一气液分离器的入口连通，第一气液分离器的排液口与集油罐的回油口连通，第一气液分离器的气体出口与第二换热器的热流体进口连通，第二换热器的热流体出口与第二气液分离器的入口连通，第二气液分离器的排液口与集油罐的回油口连通，第二气液分离器的气体出口与第三换热器的热流体进口连通，第三换热器的热流体出口与第三气液分离器的入口连通，第三气液分离器的排液口与液环压缩机的进气口连通；

所述吸附***包括活性炭吸附塔，活性炭吸附塔的进气口与第三气液分离器的出气口连通；

所述解吸***包括液环真空泵，液环真空泵的进液口通过油泵与储油罐的贫吸收剂出口连通，液环真空泵的进气口与吸附塔的解吸口连通，液环真空泵的出气口与集油罐的回气口连通，集油罐的逸气口通过逸气管路与油气总进气管路管路连通。

优选的，所述第三气液分离器的气体出口与第一换热器的冷流体进口连通，第一换热器的冷流体出口与活性炭吸附塔的进口连通。

优选的，所述活性炭吸附塔并联设置两个，两个活性炭吸附塔的进气口与第一换热器的冷流体出口之间设有第一电动三通阀连通，两个活性炭吸附塔的解吸口与液环真空泵的进气口之间设有第二电动三通阀，两个活性炭吸附塔的排气口之间设有电动三通排气阀。

优选的，所述活性炭吸附塔内的填料为油气回收专用活性炭，油气回收专用活性炭的BET≥1500㎡/g、碘值≥1000mg/g。

优选的，所述回流管上设置有自动排液阀。

优选的，所述液环压缩机用于将气体增压至0.2～0.7Mpa。

优选的，所述第一换热器将油气温度冷凝至2℃，所述第二换热器将油气由2℃冷凝至-35℃，所述第三换热器将油气由-35℃冷凝至-70℃。

优选的，所述吸附***和解吸***交替工作，交替时间为15～25min。

本发明的有益效果：

1、采用液环压缩机对油气进行增压，这样无需对增压后的油气在进行复杂的降温处理，大大增加了油气的安全性；

2、油气经过液环压缩机增压后，有利于吸收塔和冷凝***冷凝，提高了油气的回收率；且油气在增压0.2～0.7Mpa时，只需冷凝至-70℃即可将C2和C3分子冷凝，以对C2和C3分子回收而实现非甲烷总烃值的mg/m³级排放。

3、冷凝***中采用复叠式制冷机组，复叠式制冷机组使制冷***更加紧凑高效节能；同时，复叠式制冷机组也提高了制冷的能效比；

4、采用液环真空泵对吸附后的油气解吸，真空泵边工作边降温，大大提高液环真空泵的工作效率。

附图说明

图1是本发明一种油气回收装置的具体实施例的示意图。

图2是图1中复叠式制冷机组的结构示意图

图中：1、液环压缩机；2、吸收塔；3、第一换热器；4、第一气液分离器；5、第二换热器；6、第二气液分离器；7、第三换热器；8、第三气液分离器；9、复叠式制冷机组；10、第一活性炭吸附塔；11、第二活性炭吸附塔；12、油泵，13、回油泵；14、自动排液阀；15、集油罐；16、液环真空泵；17、第二电动三通阀；18、第一电动三通阀；19、电动三通排气阀；20、储油罐；21、高温级压缩机；22、第一冷凝器；23、第一节流阀；24、冷凝蒸发器；25、低温级压缩机；26、第二冷凝器；27、第二节流阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明一种油气回收装置的具体实施例，如图1所示，所述油气回收装置包括吸收***、冷凝***、吸附***和解吸***。

吸收***包括液环压缩机1、吸收塔2、和储油罐20，储油罐20具有贫吸收剂出口和富吸收剂进口，储油罐20的贫吸收剂出口通过油泵12与吸收塔2的顶部连通，并与液环压缩机1的进液口连通，以为液环压缩机1提供液环。液环压缩机1的进气口与油气总进气管路连通，并通过逸气管路与集油罐15的逸气口连通，以将储油罐1内的油气抽出并增压，液环压缩机1的排气口与吸收塔2的进气口连通，吸收塔2的底部通过回流管与集油罐15的回流口连通，以将贫吸收剂吸收油气而变成的富吸收剂进行回收，回油管上设有自动排液阀14。集油罐15的出油口通过回油泵13与富吸收剂进口连通。

液环压缩机1用于将油气增压至0.2～0.7Mpa，本实施例中，吸收塔2的操作压力(正常运行时所需压力)为0.2～0.7Mpa，因此，使用液环压缩机1将油气增压至0.2～0.7Mpa后，再输送至吸收塔2吸收。由吸收过程中的气液平衡关系可知，压力升高可增加溶质组分的溶解度，即对油气增压更利于吸收塔1对油气的吸收，且由热力学中相平衡关系可知，压力升高可缩小油气的体积，即对油气增压更利于制冷机组对油气的液化。从而通过增压吸收与增压冷凝，大大提高了油气的回收率。

吸收塔2采用的是填料式吸收塔，其通过在吸收塔2的顶部安装喷射装置(如喷淋头)，将贫吸收剂分散成液滴状态，并在吸收塔2的吸收段（中部）安装散装填料或规整填料，液滴状态的贫吸收剂自塔顶均匀淋下并沿填料表面下流，油气通过填料间的空隙上升与贫吸收剂作连续的逆流接触，以实现对油气的回收。液滴状态的贫吸收剂在由上而下喷淋过程中增大了与油气的有效接触面积，从而在一定程度上提高了油气的回收率。

冷凝***包括第一换热器3、第一气液分离器4、第二气液分离器6、第三气液分离器8和复叠式制冷机组9。复叠式制冷机组9包括高温级压缩机21、第一冷凝器22、第一节流阀23、冷凝蒸发器24、低温级压缩机25、第二冷凝器26、第二节流阀27、第二换热器5和第三换热器7，高温级压缩机21、第一冷凝器22、第一节流阀23和冷凝蒸发器24形成高温级制冷回路，低温级压缩机25、第二冷凝器26、冷凝蒸发器24、第二节流阀27、第二换热器5和第三换热器7形成低温级制冷回路。复叠式制冷机组9不但使制冷***更加紧凑高效节能，而且也提高了制冷的能效比。

吸收塔2的排气口与第一换热器3的热流体进口连通，第一换热器3的热流体出口与第一气液分离器4的入口连通，第一气液分离器4的排液口与集油罐15的回油口连通，第一气液分离器4的气体出口与第二换热器5的热流体进口连通，第二换热器5的热流体出口与第二气液分离器6的入口连通，第二气液分离器6的排液口与集油罐15的回油口连通，第二气液分离器6的气体出口与第三换热器7的热流体进口连通，第三换热器7的热流体出口与第三气液分离器8的入口连通，第三气液分离器8的排液口与集油罐15的回油口连通。

第一换热器3将油气温度冷凝至2℃，第二换热器5将油气由2℃冷凝至-35℃，第三换热器7将油气由-35℃冷凝至-70℃。

吸附***包括活性炭吸附塔，本实施例中，第三气液分离器8的气体出口与第一换热器3的冷流体进口连通，第一换热器3的冷流体出口与活性炭吸附塔的进口连通。这样从第三气液分离器8分离出的温度较低油气对第一换热器中的油气进行冷凝，以实现对余冷的利用，进一步的降低了能耗。

本实施例中，活性炭吸附塔并联设置两个，分别定义为第一活性炭吸附塔10、第二活性炭吸附塔11，第一活性炭吸附塔10的进气口、第二活性炭吸附塔11的进气口与第一换热器3的冷流体出口之间设有第一电动三通阀连通18，第一活性炭吸附塔10的排气口和第二活性炭吸附塔11的排气口之间设有电动三通排气阀19。这样当第一个活性炭吸附塔10内的活性炭吸附达到穿透点时，对第一活性炭吸附塔10进行脱附处理，同时切换第二个活性炭吸附塔11对油气进行吸附处理，实现了不停机对油气的脱附处理，提高了工作效率。

第一活性炭吸附塔10内的填料和第二活性炭吸附塔11内的填料为油气回收专用活性炭，油气回收专用活性炭的BET≥1500㎡/g、碘值≥1000mg/g。

解吸***包括用于将被活性炭吸附的油气进行解吸的液环真空泵，液环真空泵16的进液口通过油泵12与储油罐20的贫吸收剂出口连通，液环真空泵16的进气口与第一活性炭吸附塔10的解吸口、第二活性炭吸附塔10的解吸口之间通过第二电动三通阀17连通，液环真空泵16的出气口与集油罐15的回气口连通，以将解吸之后的油气通入集油罐15内进行回收，进一步的提供油气的回收率。

吸附***和解吸***，即活性炭吸附塔和液环真空泵16交替工作，交替时间为15～25min。

本实施例的油气回收装置的油气回收方法包括压缩、吸收、冷凝、吸附、解吸五个过程，具体的包括以下步骤：

S1：通过阻火器、液环压缩机1将油气总进气管路中的油气增压至0.2～0.7Mpa后输送到吸收塔2内。

S2：通过油泵12将储油罐20内的贫吸收剂抽送到吸收塔2内，贫吸收剂由上而下喷淋，与吸收塔2内的油气逆向流动以对油气进行吸收，贫吸收剂对油气吸收后变成富吸收剂，将富吸收剂通过回油管回流到集油罐15内，回油管上设置有自动排液阀14，集油罐15内富吸收剂再经回油泵13抽入到储油罐20内。

S3：将经过吸收塔2吸收后的剩余油气通入到第一换热器3中，使油气冷凝至2℃。

S4：将冷凝为2℃的油气通入第一气液分离器4中进行第一次气液分离，并将分离出的液体排入到集油罐15中。

S5：将从第一气液分离器4分离出来的油气通入第二换热器5中，将油气由2℃冷凝至-35℃；

S6：将冷凝为-35℃的油气通入第二气液分离器6中进行第二次气液分离，并将分离出的液体排入到集油罐15内；

S7：将从第二气液分离器6分离出来的油气通过第三换热器7中，使油气由-35℃冷凝至-70℃，-70℃时可将油气的中的C2和C3分子冷凝，以对C2和C3分子回收。

S8：将冷凝至-70℃的油气通入第三气液分离器8中进行第三次气液分离，并将分离出的液体排入到集油罐15内。

S9：将第三气液分离器8分离出的油气首先从第一换热器3的冷流体进口通入到第一换热器3中，然后再从第一换热器3的冷流体出口通入活性炭吸附塔内进行吸附处理，吸附处理后的达标气体从活性炭吸附塔的排气口排出。

S10：将活性炭吸附塔内被活性炭吸附的油气通过液环真空泵16解吸，并将解吸之后的油气通入集油罐15内进行回收，集油罐的逸气口通过逸气管路与液环压缩机的进气口连通。

S8中的吸附处理和S8中的解吸处理交替工作，交替时间为15～25min。

S1中液环压缩机1的液环和S10中液压真空泵16的液环由油泵12将储油罐20内的贫吸收剂抽入而形成。

在其它实施例中，所述第三气液分离器的出气口也可直接与活性炭吸附塔的进气口连通；所述活性炭吸附塔也可设置一个；所述活性炭吸附塔内的填料也可以用其它型号（BET、碘值）的活性炭。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种油气回收装置，包括吸收***、冷凝***，其特征在于：还包括吸附***和解吸***；

所述吸收***包括吸收塔、液环压缩机和储油罐，储油罐具有贫吸收剂出口和富吸收剂进口，储油罐的贫吸收剂出口通过油泵分别与吸收塔的顶部连通和液环压缩机的进液口连通，所述液环压缩机的进气口与油气总进气管路连通，液环压缩机的排气口与吸收塔的进气口连通，吸收塔的底部通过回流管与集油罐的回流口连通，集油罐的出油口通过回油泵与储油罐的富吸收剂进口连通；

所述冷凝***包括第一换热器、第一气液分离器、第二气液分离器、第三气液分离器和复叠式制冷机组，所述复叠式制冷机组包括高温级压缩机、第一冷凝器、第一节流阀、冷凝蒸发器、低温级压缩机、第二冷凝器、第二节流阀、第二换热器和第三换热器，高温级压缩机、第一冷凝器、第一节流阀和冷凝蒸发器形成高温级制冷回路，低温级压缩机、第二冷凝器、冷凝蒸发器第二节流阀、第二换热器和第三换热器形成低温级制冷回路，吸收塔的排气口与第一换热器的热流体进口连通，第一换热器的热流体出口与第一气液分离器的入口连通，第一气液分离器的排液口与集油罐的回油口连通，第一气液分离器的气体出口与第二换热器的热流体进口连通，第二换热器的热流体出口与第二气液分离器的入口连通，第二气液分离器的排液口与集油罐的回油口连通，第二气液分离器的气体出口与第三换热器的热流体进口连通，第三换热器的热流体出口与第三气液分离器的入口连通，第三气液分离器的排液口与集油罐的回油口连通；

所述吸附***包括活性炭吸附塔，活性炭吸附塔的进气口与第三气液分离器的出气口连通；

所述解吸***包括液环真空泵，液环真空泵的进液口通过油泵与储油罐的贫吸收剂出口连通，液环真空泵的进气口与吸附塔的解吸口连通，液环真空泵的出气口与集油罐的回气口连通，集油罐的逸气口通过逸气管路与液环压缩机的进气口连通。

2.根据权利要求1所述的油气回收装置，其特征在于：所述第三气液分离器的气体出口与第一换热器的冷流体进口连通，第一换热器的冷流体出口与活性炭吸附塔的进口连通。

3.根据权利要求2所述的油气回收装置，其特征在于：所述活性炭吸附塔并联设置两个，两个活性炭吸附塔的进气口与第一换热器的冷流体出口之间设有第一电动三通阀连通，两个活性炭吸附塔的解吸口与液环真空泵的进气口之间设有第二电动三通阀，两个活性炭吸附塔的排气口之间设有电动三通排气阀。

4.根据权利要求3所述的油气回收装置，其特征在于：所述活性炭吸附塔内的填料为油气回收专用活性炭，油气回收专用活性炭的BET≥1500㎡/g、碘值≥1000mg/g。

5.根据权利要求1所述的油气回收装置，其特征在于：所述回流管上设置有自动排液阀。

6.根据权利要求1-5任一项所述油气回收装置，其特征在于：所述液环压缩机用于将气体增压至0.2～0.7Mpa。

7.根据权利要求1-5任一项所述的油气回收装置，其特征在于：所述第一换热器将油气温度冷凝至2℃，所述第二换热器将油气由2℃冷凝至-35℃，所述第三换热器将油气由-35℃冷凝至-70℃。

8.根据权利要求1-5任一项所述油气回收装置，其特征在于：所述吸附***和解吸***交替工作，交替时间为15～25min。

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