CN207153398U - 一种活性炭吸附油气回收*** - Google Patents

Abstract

一种活性炭吸附油气回收***，由进气冷却***、油气吸附***、吸收塔***和PLC可编程控制器组成；进气冷却***与油气吸附***相连，油气吸附***与吸收塔***相连，吸收塔***相连顶部有管路与进气冷却***、油气吸附***的连接管路相连；进气冷却***由进气浓度监测器、进气温度监测器、进气阀、进气旁路阀、制冷机及管路组成；进气浓度监测器、进气温度监测器、进气阀依次布置在主管路上，与进气阀并联有进气旁路阀与制冷机；油气吸附***由两套吸附罐组件构成，每套吸附罐组件包括吸附罐、罐内温度监测仪、入口阀、解吸选择阀、排放阀、吹扫阀；吸附罐顶端连接排放阀和吹扫阀，底端连接入口阀和解吸选择阀，中上部连接罐内温度监测仪。

Description

一种活性炭吸附油气回收***

技术领域

本实用新型涉及一种活性炭吸附油气回收***，属于石油化工领域。

背景技术

石油及其产品是多种碳氢化合物的混合产物，其中的轻组分具有很强的挥发性。在石油的开采、炼制、储运、销售及应用过程中，不可避免地会有一部分较轻的液态组分气化，排入大气，从而造成了资源的浪费，环境的污染和严重的安全隐患。

为了减少资源浪费，减少VOCs带来的安全隐患，以及面对日趋严重的环境污染问题，石化炼化企业在努力降低VOCs排放过程中，更加安全、有效地降低VOCs排放，成为企业安全生产的重中之重。

针对VOCs废气处理技术，可分为破坏法和吸收法两大类。VOCs破坏法包括：直接燃烧法，热力燃烧法，催化燃烧法，蓄热氧化法，等方法。VOCs回收法包括：吸附法，吸收法，冷凝法，膜分离法等方法。

通常情况下，炼化废气VOCs浓度较低时，宜采用燃烧(氧化)破坏处理法；当VOCs浓度较大时，宜采用吸附，吸收，冷凝，膜分离及其组合工艺回收处理。

其中，VOCs吸附法对浓度和气量变化适应性强，VOCs去除效率高，在VOCs处理上应用最为广泛。

VOCs吸附法中，用于吸附剂的主要有活性炭，硅胶等。活性炭作为吸附剂因其吸附量大、节省效果好，应用最为广泛；硅胶吸附剂因其亲水性、吸附量小，只有日本应用较多；而其他炭分子筛，硫化橡胶，凹凸棒石黏土等，作为吸附剂在应用中还很难与活性炭吸附剂形成竞争。

活性炭的结构特点是具有非极性的表面，为疏水性和亲有机物质的吸附剂，因而特别适用于气体或液体混合物中有机物的吸附回收。活性炭作为吸附剂有以下3个优点：第一，它是用于完成净化分离与净化过程唯一不需要严格除去湿气的工业吸附剂；第二，它具有尽可能大的内表面，每克活性炭内部自由表面积高达2000平米，因此比其他吸附剂能吸收更多的非极性有机分子；第三，吸附分子解吸较容易，通常采用真空解吸方法，吸附再生时的能耗也比较低。

活性炭作为吸附剂同时也存在以下特点：(1)活性炭的饱和吸附量(吸附率)随吸附操作温度增大而降低较多，新鲜活性炭在20℃时的饱和油气吸附率为34％，30℃时降到30％。温度越低，活性炭的吸附率越强。(2)活性炭吸附过程可认为是绝热吸附，对于高浓度油气吸附分离，吸附热非常明显。吸附热效应会降低活性炭活性吸附表面积，从而降低活性炭的吸附容量并影响活性炭的使用寿命。更为严重的是，某常见国外品牌煤基活性炭与油气的发热温度330℃，着火温度为380℃，炭层温度的剧增，可能会带来自燃着火的危险。

现有活性炭吸附油气处理***中，对于待处理的油气，不进行预处理，这就使得在油气进入吸附罐时(一)由于油气进气温度过高，将额外的热量带入活性炭吸附罐中，使得活性炭吸附罐温度迅速上升；(二)由于油气浓度波动超出正常范围，活性炭吸附升温加速，温度骤然升高。活性炭吸附罐内温度超过安全设定值，使得①活性炭吸附效能降低，②排放气体可能超标，③严重的还会造成活性炭的自燃，从而造成严重的安全事故。

实用新型内容

针对现有技术不足，本实用新型采用的技术方案为：一种活性炭吸附油气回收***，由进气冷却***、油气吸附***、吸收塔***和PLC可编程控制器组成。所述进气冷却***与油气吸附***相连，油气吸附***与吸收塔***相连，并且吸收塔***相连顶部有管路与进气冷却***、油气吸附***的连接管路相连；PLC可编程控制器负责进气冷却***、油气吸附***、吸收塔***的器件控制。

PLC可编程控制器控制实时监测油气进气温度和浓度，以及各个活性炭吸附罐罐内工作温度，根据不同工况，控制油气进气冷却旁路，主动降低油气进气温度，增大油气进口浓度弹性。降低油气进气温度，利用冷却后的油气降低活性炭罐温度，使活性炭工作在安全的低温区，有效控制了吸附升温引起的自燃风险；且较低的工作温度有利于提高活性炭的吸附率，从而增大了活性炭罐的吸附能力，保证在高浓度波动进气条件下的排放达标。

所述进气冷却***由进气浓度监测器、进气温度监测器、进气阀、进气旁路阀、制冷机及管路组成；所述进气浓度监测器、进气温度监测器、进气阀依次布置在主管路上，与进气阀并联有进气旁路阀与制冷机。

所述油气吸附***由两套吸附罐组件构成，每套吸附罐组件包括吸附罐、罐内温度监测仪、入口阀、解吸选择阀、排放阀、吹扫阀；所述吸附罐顶端连接排放阀和吹扫阀，底端连接入口阀和解吸选择阀，中上部连接罐内温度监测仪。

所述吸收塔***由真空泵、吸收塔、进油泵、回油泵及管路组成。

两个吸附罐交替吸附，也就是在吸附罐A处于吸附状态时，吸附罐B处于再生状态，应用交替吸附，再生实现整套装置的连续运行。

状态切换以吸附罐A吸附，吸附罐B再生为例。首先，油气通过进气浓度监测和进气温度监测，当PLC可编程控制器监测到进气浓度未超过弹性设定值，同时进气温度也未超过进气温度设定值时，PLC可编程控制器控制进气阀打开，进气旁路阀保持关闭状态，制冷机保持停机状态。A吸附罐入口阀打开，B吸附罐入口阀关闭，同时关闭A罐解析选择阀和A罐吹扫阀，排放阀保持开启，油气进入吸附罐A，吸附罐A开始吸收油气。同时，A罐温度监测仪实时监测A罐温度，在吸附罐内温度未超过吸附温度安全设定值时，PLC可编程控制器控制进气旁路阀依然保持关闭状态，制冷机保持停机状态。在吸附罐A处于吸附状态时，吸附罐B在完成上一循环的油气吸附后，处于再生状态。此时，B罐排放阀和B罐吹扫阀关闭，待B罐解吸选择阀开启后，真空泵低频启动开始抽真空，将吸附罐B内的油气送至吸收塔，与此同时，进油泵和回油泵开启，吸收塔内喷淋开始，吸附罐B内的油气被贫油吸收。待吸附罐B内压力降低到设定值一定时长后，B罐吹扫阀打开，引入干净空气使更多的烃类从炭床上解吸下来。在吸附罐B再生结束后，B罐排放阀打开，使其恢复常压，同时关闭进油泵和回油泵，停止喷淋，回油泵自动适时起动，保持吸收塔液位平衡，保持在安全范围之下。此后吸附罐B处于等待状态，直到吸附罐A吸附饱和后，与其切换状态。

PLC可编程控制器通过进气浓度监测仪、进气温度监测仪及罐内温度监测仪A、罐内温度监测仪B，对整个扩展浓度弹性活性炭吸附油气回收处理***进行实时监测。当PLC可编程控制器监测到以下情况时：1)进气浓度超过弹性设定值；2)进气温度超过进气温度设定值；3)吸附罐A或吸附罐B在吸附状态时吸附罐温度超过吸附温度安全设定值。以上三种情况视为异常状态，三种状态，其中一种状态单独出现，或两种以至于三种状态同时出现时，PLC可编程控制器即刻打开进气旁路阀，启动制冷机，同时关闭进气阀，使得油气进气经过制冷机冷却降温后，将进气温度控制在高于5℃、低于15℃最佳工作温度范围内。然后，将冷却后的油气送入吸附罐A或吸附罐B进行吸收处理，直至进气浓度，进气温度，及冷却罐温度全部由异常状态恢复到正常状态时，PLC可编程控制器控制打开进气阀，关闭制冷机和进气旁路阀。

本实用新型在油气高浓度波动情况下，有效地将油气进气控制在高于5℃、低于15℃最佳工作温度范围内，提高了整个***对油气浓度的处理弹性：

1)：对于超过进气温度设定值的油气，主动冷却，避免了温度过高的油气进入活性炭吸附罐，而将额外的热量带入罐内，从而造成活性炭吸附罐温度异常升高，影响活性炭的吸收率，同时避免了温度异常升高造成的安全隐患。

2)：对于浓度超过设定值的油气，冷却后的油气进入活性炭吸附罐，有效降低了吸附罐内温度，在提高活性炭吸附率的同时，抑制了油气浓度突然升高造成的吸附热骤增，提高了活性炭吸附操作的安全性。

3)：监测活性炭吸附罐内温度，在罐内温度升高超过安全设定值时，将油气进气冷却后注入罐中，能有效降低活性炭吸附罐内温度，在提高活性炭吸附率的同时，提高了活性炭吸附操作的安全性。

4)：因为气体进气支路制冷机仅用于对油气进气做5-15℃温度目标值降温，制冷机功率不大，与常规活性炭油气吸附回收***相比，增加投资不多。但因为增加主动气体降温手段，使得活性炭油气回收***性能得到明显改善。浓度弹性扩展活性炭吸附油气回收***，在提高***安全性的同时，也提高了***对油气的处理效率，***的适用范围也更广。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种活性炭吸附油气回收***结构示意图；

附图标记：

100、进气冷却***，200、油气吸附***，300、吸收塔***，400、PLC可编程控制器，1、吸附罐A，2、吸附罐B，3、罐内温度监测仪A，4、罐内温度监测仪B，5、入口阀A，6、入口阀B，7、解吸选择阀A，8、解吸选择阀B，9、排放阀A，10、排放阀B，11、吹扫阀A，12、吹扫阀B，13、真空泵，14、吸收塔，15、进油泵，16、回油泵，17、进气阀，18、进气旁路阀，19、制冷机，20、进气浓度监测器，21、进气温度监测器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案进行详细描述。

如图1所示，一种活性炭吸附油气回收***由进气冷却***100、油气吸附***200、吸收塔***300和PLC可编程控制器400组成。所述进气冷却***100与油气吸附***200相连，油气吸附***200与吸收塔***300相连，并且吸收塔***300相连顶部有管路与进气冷却***100、油气吸附***200的连接管路相连；PLC可编程控制器400负责进气冷却***100、油气吸附***200、吸收塔***300的器件控制。

所述进气冷却***100由进气浓度监测器20、进气温度监测器21、进气阀17、进气旁路阀18、制冷机19及管路组成；所述进气浓度监测器20、进气温度监测器21、进气阀17依次布置在主管路上，与进气阀17并联有进气旁路阀18与制冷机19。

所述油气吸附***200由吸附罐A1、吸附罐B2、罐内温度监测仪A3、罐内温度监测仪B4、入口阀A5、入口阀B6、解吸选择阀A7、解吸选择阀B8、排放阀A9、排放阀B10、吹扫阀A11、吹扫阀B12组成；所述吸附罐A1顶端连接排放阀A9和吹扫阀A11，底端连接入口阀A5和解吸选择阀A7，中上部连接罐内温度监测仪A3；所述吸附罐B2顶端连接排放阀B10和吹扫阀B12，底端连接入口阀B6和解吸选择阀B8，中上部连接罐内温度监测仪B4。

所述吸收塔***300由真空泵13、吸收塔14、进油泵15、回油泵16及管路组成。

两个吸附罐交替吸附，也就是在吸附罐A1处于吸附状态时，吸附罐B2处于再生状态，应用交替吸附，再生实现整套装置的连续运行。

状态切换以吸附罐A1吸附，吸附罐B2再生为例。首先，油气通过进气浓度监测20和进气温度监测21，当PLC可编程控制器400监测到进气浓度未超过弹性设定值，同时进气温度也未超过进气温度设定值时，PLC可编程控制器400控制进气阀17打开，进气旁路阀18保持关闭状态，制冷机19保持停机状态。A吸附罐入口阀5打开，B吸附罐入口阀6关闭，同时关闭A罐解析选择阀7和A罐吹扫阀11，排放阀9保持开启，油气进入吸附罐A1，吸附罐A1开始吸收油气。同时，A罐温度监测仪3实时监测A罐温度，在吸附罐内温度未超过吸附温度安全设定值时，PLC可编程控制器400控制进气旁路阀18依然保持关闭状态，制冷机19保持停机状态。在吸附罐A1处于吸附状态时，吸附罐B2在完成上一循环的油气吸附后，处于再生状态。此时，B罐排放阀10和B罐吹扫阀12关闭，待B罐解吸选择阀8开启后，真空泵13低频启动开始抽真空，将吸附罐B2内的油气送至吸收塔14，与此同时，进油泵15和回油泵16开启，吸收塔14内喷淋开始，吸附罐B2内的油气被贫油吸收。待吸附罐B2内压力降低到设定值一定时长后，B罐吹扫阀12打开，引入干净空气使更多的烃类从炭床上解吸下来。在吸附罐B2再生结束后，B罐排放阀10打开，使其恢复常压，同时关闭进油泵15和回油泵16，停止喷淋，回油泵自动适时起动，保持吸收塔液位平衡，保持在安全范围之下。此后吸附罐B2处于等待状态，直到吸附罐A1吸附饱和后，与其切换状态。

PLC可编程控制器400通过进气浓度监测仪20、进气温度监测仪21及罐内温度监测仪A3、罐内温度监测仪B4，对整个扩展浓度弹性活性炭吸附油气回收处理***进行实时监测。当PLC可编程控制器400监测到以下情况时：1)进气浓度超过弹性设定值；2)进气温度超过进气温度设定值；3)吸附罐A1或吸附罐B2在吸附状态时吸附罐温度超过吸附温度安全设定值。以上三种情况视为异常状态，三种状态，其中一种状态单独出现，或两种以至于三种状态同时出现时，PLC可编程控制器400即刻打开进气旁路阀18，启动制冷机19，同时关闭进气阀17，使得油气进气经过制冷机冷却降温后，将进气温度控制在高于5℃、低于15℃最佳工作温度范围内。然后，将冷却后的油气送入吸附罐A1或吸附罐B2进行吸收处理，直至进气浓度，进气温度，及冷却罐温度全部由异常状态恢复到正常状态时，PLC可编程控制器400控制打开进气阀17，关闭制冷机19和进气旁路阀18。

Claims (2)

1.一种活性炭吸附油气回收***，其特征在于：***由进气冷却***、油气吸附***、吸收塔***和PLC可编程控制器组成；所述进气冷却***与油气吸附***相连，油气吸附***与吸收塔***相连，并且吸收塔***相连顶部有管路与进气冷却***、油气吸附***的连接管路相连；所述进气冷却***由进气浓度监测器、进气温度监测器、进气阀、进气旁路阀、制冷机及管路组成；所述进气浓度监测器、进气温度监测器、进气阀依次布置在主管路上，与进气阀并联有进气旁路阀与制冷机；所述油气吸附***由两套吸附罐组件构成，每套吸附罐组件包括吸附罐、罐内温度监测仪、入口阀、解吸选择阀、排放阀、吹扫阀；所述吸附罐顶端连接排放阀和吹扫阀，底端连接入口阀和解吸选择阀，中上部连接罐内温度监测仪；所述吸收塔***由真空泵、吸收塔、进油泵、回油泵及管路组成。

2.根据权利要求1所述一种活性炭吸附油气回收***，其特征在于：PLC可编程控制器用于检测进气浓度监测器、进气温度监测器及罐内温度监测仪的信号，并对进气阀、进气旁路阀与制冷机进行控制。