CN113318557B - 一种油气回收处理***和油气回收处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种油气回收处理***和油气回收处理方法，该***包括依次通过管路连接的深冷回收***、吸附均化***和生物催化氧化***，所述深冷回收***包括并联的深冷换热器A、深冷换热器B，与深冷换热器A和深冷换热器B连接的液氮罐、凝液罐和氮气缓冲罐，所述吸附均化***包括并联的吸附均化罐A和吸附均化罐B，所述吸附均化罐A和吸附均化罐B通过脱附真空泵连接设置于深冷回收***前端的油气来气管线；所述生物催化氧化***包括生物催化氧化箱以及与其连接的营养液喷淋装置和曝气风机，所述生物催化氧化箱内设置生物填料和附着于生物填料上的生物菌。本发明所公开的***和方法安全性高，无防火间距要求，油气排放可环保达标。

Description

一种油气回收处理***和油气回收处理方法
技术领域
本发明涉及油气回收处理技术领域，特别涉及一种油气回收处理***和油气回收处理方法。
背景技术
控制VOCs排放的方法基本可以分为两类。第一类是采用物理方法将VOCs从气相转移到液相或固相从而消除空气中的污染物，包括冷凝法、吸收法、吸附法等；第二类是破坏法，包括热氧化(TO)、蓄热式热氧化(RTO)、催化燃烧(CO)、蓄热催化氧化(RCO)等高温氧化技术和常温常压下的生物催化氧化技术，以及光氧化技术和低温等离子技术等。
炼油、石化、合成树脂、制药等行业的罐区和装车台、反应釜等高浓度油气的回收和处理，由于气量较小浓度很高，通常采用多段串联的组合工艺，包括各种物理法组合的工艺,如专利CN101462687A公开了一种移动吸收冷凝与吸附变频油气回收法；专利CN102527073A公开了一种吸附－冷凝复合式油气回收装置；专利CN104096452A提供了一种冷却油预吸收吸附法油气回收工艺；专利CN100553740C公开一种有机废气回收方法，有机废气先由过滤器和冷却器进行预处理，再由吸附罐进行吸附；专利CN111111410A公开了一种组合式工业废气VOC处理***及工艺，包括冷却***、化学转化吸附***、物理吸附***等；CN111036040A公开了一种集冷凝-吸附的VOCs循环回收***及回收工艺；更进一步的，CN105032112A提出了一种吸收-吸附-冷凝集成技术的油气回收***。***主要包括油气吸收、吸附、解吸、冷凝四个环节。上述发明集成了多种物理方法用于油气回收处理。
但是，随着环保要求的提高，要求非甲烷总烃在120mg/m3以下甚至更低，单纯的物理方法的组合难以满足这样严格的要求，或者不经济。为此提出了物理法和热氧化法的组合处理工艺，CN 206008466 U公开了一种新型的油气回收***，包括初步冷凝罐，深度冷凝罐，催化反应器等；CN107469555A提供一种油气回收***及油气回收方法，包括：吸附装置、液氮冷凝装置、以及催化氧化炉等。这种物理方法与热氧化法的组合技术，可以满足严格的环保排放要求，但是这种催化氧化炉或蓄热式氧化炉或直热炉为明火设备，要求较大的防火间距，有较大的火灾***风险，因此限制了其使用。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种油气回收处理***和油气回收处理方法，以达到安全、无防火间距要求、油气排放可环保达标的目的。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种油气回收处理***，包括依次通过管路连接的深冷回收***、吸附均化***和生物催化氧化***，所述深冷回收***包括并联的深冷换热器A、深冷换热器B，与深冷换热器A和深冷换热器B连接的液氮罐、凝液罐和氮气缓冲罐，所述吸附均化***包括并联的吸附均化罐A和吸附均化罐B，所述吸附均化罐A和吸附均化罐B通过脱附真空泵连接设置于深冷回收***前端的油气来气管线；所述生物催化氧化***包括生物催化氧化箱以及与其连接的营养液喷淋装置和曝气风机，所述生物催化氧化箱内设置生物填料和附着于生物填料上的生物菌；所述营养液喷淋装置包括营养液罐、营养液泵和设置于生物催化氧化箱内顶部的营养液喷头，所述营养液罐通过管路、营养液泵连接营养液喷头，所述生物催化氧化箱底部通过管路连接营养液罐；所述油气来气管线上沿气流方向依次设置截止阀、阻火器一、压力传感器、油气流量计和油气风机，所述脱附真空泵连接于油气流量计和油气风机之间。
上述方案中，所述生物催化氧化箱通过管路连接排气筒，所述排气筒顶部设置阻火器二。
上述方案中，所述曝气风机与生物催化氧化箱之间的管路上设置温度控制装置。
上述方案中，所述凝液罐上设置液位计。
上述方案中，所述深冷换热器A和深冷换热器B均采用初冷、中冷、深冷三级换热器。
上述方案中，所述脱附真空泵为防爆干式变频真空泵，所述曝气风机为变频防爆风机。
一种油气回收处理方法，采用上述的一种油气回收处理***，包括如下过程：
现场油气通过油气来气管线进入深冷换热器A或深冷换热器B，经过液氮降温后，油气中部分易凝结组分转化为液体进入凝液罐中，之后通过凝液输送泵送入油品储罐；液氮经气化后进入氮气缓冲罐，之后进入氮气储罐用于氮封；油气中的不凝气进入吸附均化罐A或吸附均化罐B，经过吸附剂的吸附后，进一步除去VOCs成分，吸附饱和后通过脱附真空泵将脱附下来的气体送入油气来气管线进行进一步深冷凝结；经吸附后的油气进入生物催化氧化箱内，在微生物作用下，油气中的深冷不凝气和不可吸附的VOCs组分被空气中的氧气氧化为二氧化碳和水，净化后的达标气体通过排气筒排出。
上述方案中，所述深冷换热器A和深冷换热器B采用一冷凝一化霜交替方式运行，所述吸附均化罐A或吸附均化罐B采用一吸附一脱附的交替方式运行。
通过上述技术方案，本发明提供的油气回收处理***和油气回收处理方法具有如下有益效果：
1、本发明采用深冷法、吸附均化法、生物催化氧化法三种方法集成工艺，可以使三者优势互补，减少或避免单一方法使用过程中存在的缺点与安全隐患问题。
2、本发明以价廉易得的低温液氮为冷源，冷凝操作启动速度快，冷凝温度低，可以获得-120～-160℃低温，比传统的机械制冷的-50～-70℃的温度，冷凝去除效果更好，而且储存的液氮可以方便地调节流量以适应冷量的需求。回收的油品洁净，没有受到污染，可以直接回收利用，利用价低的液氮冷凝回收价高的油品，具有很好的经济性。
3、本发明气化后的氮气直接回用作为罐区的氮封使用，充分利用了冷能和氮气，提高了经济性，提高了储罐的安全性。
4、本发明深冷后的出气进入吸附均化罐，可以进一步去除可吸附的VOC成分，在吸附饱和后，可以启动脱附真空泵，并把脱附气送到深冷回收***的入口，可以进一步冷凝回收一次冷凝中没有凝结的物料。同时吸附均化罐起到了成分和浓度的缓冲均和作用，使得进入生物催化氧化箱的进气成分浓度稳定。
5、对于少量深冷不凝气和不可吸附的VOCs组分，进入生物催化氧化箱，在微生物作用下，在常温常压条件下被空气中的氧气氧化为二氧化碳和水，不会形成焚烧法容易产生的氮氧化物、氯代烃、二恶英等二次污染，无防火间距的要求。
6、本发明可根据油气来气情况采用部分流程或完整流程方式运行，节省回收运行成本。
7、本发明所用的方法为降温而非升温、所用液氮和氮气为惰性气体，所用的生物催化氧化为常温常压温和条件下反应，相较于高温的热氧化法和催化氧化法，其安全性要好得多。
8、站在当前碳达峰、碳中和的角度上，本发明首先考虑的是回收，而非焚烧的方式，也是有利于减少二氧化碳排放的技术。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例所公开的一种油气回收处理***示意图。
图中，1、截止阀；2、阻火器一；3、压力传感器；4、油气风机；51深冷换热器A；52深冷换热器B；61吸附均化罐A；62吸附均化罐B；7、生物催化氧化箱；8、生物填料；9、营养液喷头；10、排气筒；11、阻火器二；12、液氮罐；13、氮气缓冲罐；14、单向阀；15、凝液罐；16、凝液输送泵；17、脱附真空泵；18、营养液罐；19、营养液泵；20、曝气风机；21、温度控制装置；22、油气流量计；23、液位计。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供了一种油气回收处理***，包括依次通过管路连接的深冷回收***、吸附均化***和生物催化氧化***。
深冷回收***前端接油气来气管线。油气来气管线上沿气流方向依次设置截止阀1、阻火器一2、压力传感器3、油气流量计22和油气风机4。压力传感器3与油气风机4的转速进行连锁。油气风机4为变频防爆风机，根据进气压力大小来变频调节油气风机4的转速，从而控制油气风机4引风量，一般设定进气压力不低于-500Pa(表压)，不高于500Pa(表压)。油气流量计22用来记录油气的体积流量与累积体积流量。
深冷回收***包括并联的深冷换热器A 51、深冷换热器B 52，与深冷换热器A 51和深冷换热器B 52连接的液氮罐12、凝液罐15和氮气缓冲罐13；深冷换热器A 51和深冷换热器B 52的尾气出口与吸附均化罐A 61和吸附均化罐B 62的进口相连，深冷换热器A 51和深冷换热器B 52的氮气出口与氮气缓冲罐13相连，深冷换热器A 51和深冷换热器B 52的凝液出口连接到凝液罐15，深冷换热器的液氮进口与液氮罐12相连。
凝液罐15上设置液位计23，当检测到液位达到设置的最高液位后，通过凝液输送泵16将液体输送到油品储罐。液氮罐12中储存的冷源为温度为-196℃的液氮。氮气缓冲罐13用于储存气化后的氮气，之后经过单向阀14进入氮气储罐用于氮封。深冷换热器A 51和深冷换热器B 52均采用初冷、中冷、深冷三级换热器，充分利用液氮和尾气的冷能。
吸附均化***包括并联的吸附均化罐A 61和吸附均化罐B 62，吸附均化罐A 61和吸附均化罐B 62通过脱附真空泵17连接设置于深冷回收***前端的油气来气管线，脱附真空泵17连接于油气流量计22和油气风机4之间；脱附真空泵17为防爆干式变频真空泵，干式变频真空泵由吸附均化罐A 61和吸附均化罐B 62内压力控制。吸附均化罐A 61和吸附均化罐B 62的出口与生物催化氧化箱7的入口相连。
生物催化氧化***包括生物催化氧化箱7以及与其连接的营养液喷淋装置和曝气风机20，生物催化氧化箱7内设置生物填料8和附着于生物填料8上的生物菌。生物填料8采用仿生三维丝络填料，具有高的载菌量、高的通透性和低的流通阻力。所用生物菌为适合低水分的高比表面积的丝状菌。
生物催化氧化箱7采用标准化的集装箱式构造，可以在水平方向和垂直方向自由组合，减少占地面积。
营养液喷淋装置包括营养液罐18、营养液泵19和设置于生物催化氧化箱7内顶部的营养液喷头9，营养液罐18通过管路、营养液泵19连接营养液喷头9，生物催化氧化箱7底部通过管路连接营养液罐18，可以回收生物催化氧化箱7底部的营养液。营养液箱的营养液经营养液泵19输送，经营养液喷头9均匀喷洒在生物填料8上，满足微生物的营养和水分需求。生物催化氧化箱7底部的渗滤液再回流到营养液箱。
曝气风机20与生物催化氧化箱7之间的管路上设置温度控制装置21，用于控制生物催化氧化箱7的温度，维持良好的生物活性。曝气风机20为变频防爆风机，以满足微生物的需氧量。曝气风机20的吸口来自大气，出口接入到生物催化氧化箱7，用于补充VOC生物氧化所需的氧气。
生物催化氧化箱7的出口通过管路连接排气筒10，将处理后的油气排放到大气，排气筒10顶部设置阻火器二11。
一种油气回收处理方法，采用上述的一种油气回收处理***，包括如下过程：
现场油气通过油气来气管线进入深冷换热器A 51或深冷换热器B 52，经过液氮降温后，油气中部分易凝结组分转化为液体进入凝液罐15中，之后通过凝液输送泵16送入油品储罐；液氮经气化后进入氮气缓冲罐13，之后进入氮气储罐用于氮封；油气中的不凝气进入吸附均化罐A 61或吸附均化罐B 62，经过吸附剂的吸附后，进一步除去VOCs成分，吸附饱和后通过脱附真空泵17将脱附下来的气体送入油气来气管线进行进一步深冷凝结；经吸附后的油气进入生物催化氧化箱7内，在微生物作用下，油气中的深冷不凝气和不可吸附的VOCs组分被空气中的氧气氧化为二氧化碳和水，净化后的达标气体通过排气筒10排出。生物催化氧化箱7内采用气体与营养液流向一致的气液顺流方式。
深冷换热器A 51和深冷换热器B 52采用一冷凝一化霜交替方式运行，保证工艺流程平稳持续运行。吸附均化罐A 61或吸附均化罐B 62采用一吸附一脱附的交替方式运行，对吸附饱和的吸附剂进行真空脱附再生，从而保证工艺流程平稳持续运行。
在油气浓度较低，VOCs成分露点较高时，仅采用深冷回收***、吸附均化***即可达标时，可以采用部分流程方式，油气不经过生物催化氧化箱7，以便降低运行费用。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种油气回收处理方法，采用一种油气回收处理***，其特征在于，所述油气回收处理***包括依次通过管路连接的深冷回收***、吸附均化***和生物催化氧化***，所述深冷回收***包括并联的深冷换热器A、深冷换热器B，与深冷换热器A和深冷换热器B连接的液氮罐、凝液罐和氮气缓冲罐，所述吸附均化***包括并联的吸附均化罐A和吸附均化罐B，所述吸附均化罐A和吸附均化罐B通过脱附真空泵连接设置于深冷回收***前端的油气来气管线；所述生物催化氧化***包括生物催化氧化箱以及与其连接的营养液喷淋装置和曝气风机，所述生物催化氧化箱内设置生物填料和附着于生物填料上的生物菌；所述营养液喷淋装置包括营养液罐、营养液泵和设置于生物催化氧化箱内顶部的营养液喷头，所述营养液罐通过管路、营养液泵连接营养液喷头，所述生物催化氧化箱底部通过管路连接营养液罐；所述油气来气管线上沿气流方向依次设置截止阀、阻火器一、压力传感器、油气流量计和油气风机，所述脱附真空泵连接于油气流量计和油气风机之间；
所述油气回收处理方法包括如下过程：
现场油气通过油气来气管线进入深冷换热器A或深冷换热器B，经过液氮降温后，油气中部分易凝结组分转化为液体进入凝液罐中，之后通过凝液输送泵送入油品储罐；液氮经气化后进入氮气缓冲罐，之后进入氮气储罐用于氮封；油气中的不凝气进入吸附均化罐A或吸附均化罐B，经过吸附剂的吸附后，进一步除去VOCs成分，吸附饱和后通过脱附真空泵将脱附下来的气体送入油气来气管线进行进一步深冷凝结；经吸附后的油气进入生物催化氧化箱内，在微生物作用下，油气中的深冷不凝气和不可吸附的VOCs组分被空气中的氧气氧化为二氧化碳和水，净化后的达标气体通过排气筒排出；
所述深冷换热器A和深冷换热器B采用一冷凝一化霜交替方式运行，所述吸附均化罐A或吸附均化罐B采用一吸附一脱附的交替方式运行。
2.根据权利要求1所述的一种油气回收处理方法，其特征在于，所述生物催化氧化箱通过管路连接排气筒，所述排气筒顶部设置阻火器二。
3.根据权利要求1所述的一种油气回收处理方法，其特征在于，所述曝气风机与生物催化氧化箱之间的管路上设置温度控制装置。
4.根据权利要求1所述的一种油气回收处理方法，其特征在于，所述凝液罐上设置液位计。
5.根据权利要求1所述的一种油气回收处理方法，其特征在于，所述深冷换热器A和深冷换热器B均采用初冷、中冷、深冷三级换热器。
6.根据权利要求1所述的一种油气回收处理***，其特征在于，所述脱附真空泵为防爆干式变频真空泵，所述曝气风机为变频防爆风机。
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