輕質(zhì)芳烴充裝過程中揮發(fā)油氣的回收工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種輕質(zhì)芳烴儲存運(yùn)輸環(huán)節(jié)中的充裝過程產(chǎn)生的芳烴油氣的回收工藝。確切地說，是一種將苯、甲苯、二甲苯、混合芳烴等輕質(zhì)芳烴裝入汽車槽車、火車槽車、油輪、儲罐等容器的過程中產(chǎn)生的一種揮發(fā)性芳烴油氣的回收工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]苯、甲苯、二甲苯混合芳烴等輕質(zhì)芳烴是重要的工業(yè)原料，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。在這些輕質(zhì)芳徑的儲存運(yùn)輸環(huán)節(jié)，充裝過程十分普遍，如將苯、甲苯、二甲苯、混合芳烴等輕質(zhì)芳烴液體裝入汽車槽車、火車槽車、油輪、儲罐等容器。在充裝過程中，一部分輕質(zhì)芳烴組份會從液體中揮發(fā)出來，與存在于容器中的惰性氣體(如空氣)形成輕質(zhì)芳烴組份與空氣的混合氣體(以下稱為芳烴油氣)，伴隨著輕質(zhì)芳烴液體向容器內(nèi)的充裝，產(chǎn)生的芳烴油氣會被迫排出容器。充裝過程產(chǎn)生的芳烴油氣量和濃度隨芳烴的沸點(diǎn)大小以及充裝溫度不同而不同，如30°C溫度下每充裝Im3苯排出1.1m 3左右的苯油氣，苯油氣的苯濃度可達(dá)5?15v%，相當(dāng)于175?520g/m3，即每充裝It苯，隨油氣跑損0.5kg左右的苯。由于輕質(zhì)芳烴相對于其它重質(zhì)芳烴來說揮發(fā)性更強(qiáng)、毒性更大，如果不對輕質(zhì)芳烴充裝過程產(chǎn)生的揮發(fā)性芳烴油氣進(jìn)行回收處理，不但造成資源的浪費(fèi)，而且影響充裝作業(yè)人員的身體健康，增大火災(zāi)和爆炸的危險(xiǎn)，污染大氣環(huán)境。按照國家《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB16297-1996的規(guī)定，含苯廢氣的排放濃度限值為12mg/m3，甲苯為40mg/m3，二甲苯為70mg/m3。可見輕質(zhì)芳烴充裝過程產(chǎn)生的芳烴油氣不經(jīng)處理是不能達(dá)標(biāo)排放的。
[0003]美國專利US.Pat.N0.4066423,US.Pat.N0.4276058,US.Pat.N0.4462811,US.Pat.N0.5480475，US.Pat.N0.5951741等，相繼提出了從充裝過程產(chǎn)生的烴類組分與空氣的混合氣體中吸附法分離回收烴類組分的方法。根據(jù)上述專利，將充裝烴類液體時(shí)排出的油氣密閉收集進(jìn)入兩個(gè)交替操作的、裝填著活性炭的吸附床，利用活性炭對烴類組份有較強(qiáng)的吸附力而對空氣吸附力較弱的特點(diǎn)，在吸附過程中將烴類組分吸附，而空氣則不發(fā)生吸附直接穿過床層排入大氣。當(dāng)吸附床內(nèi)的吸附劑達(dá)到一定的吸附飽和度時(shí)，將吸附床切換到再生狀態(tài)，通過真空泵提供的負(fù)壓，將吸附在吸附劑上的烴類組份脫附下來，得到比原料氣烴濃度更高的脫附氣，然后經(jīng)過真空泵升壓后被引入吸收塔，最終用吸收劑將烴類組分吸收下來。在再生階段的后期，向處于吸附床內(nèi)注入適量的空氣，使吸附劑得到深度再生。最后將完成再生的吸附床充壓至常壓。兩個(gè)吸附床在程序控制下交替吸附再生操作，使整個(gè)回收過程連續(xù)。這些專利主要適用于回收汽油、石腦油等輕質(zhì)油品充裝過程產(chǎn)生的油氣，這類油氣中的烴類組分主要是C3?C6的烷烴、烯烴和微量芳烴，因此這些技術(shù)解決的是更輕質(zhì)烴類組分的回收問題。
[0004]中國專利申請?zhí)?013105230808.1提出了一種苯在碼頭裝船過程中產(chǎn)生的氣體的回收方法。將苯裝船過程產(chǎn)生的油氣用風(fēng)機(jī)匯集進(jìn)入凝液罐，凝液罐內(nèi)的氣體進(jìn)入吸附罐吸附，經(jīng)過吸附的氣體尾氣排入大氣，吸附罐飽和后開始脫附再生，吸附罐脫附出的物質(zhì)進(jìn)入換熱器冷卻，冷卻后的物質(zhì)進(jìn)入中間儲罐，中間儲罐內(nèi)的氣相返回吸附罐，回收的液相送至儲罐。該專利采用的吸附劑為活性炭，采用抽真空的方式對吸附劑吸附的物質(zhì)進(jìn)行解吸，苯蒸汽的回收率可達(dá)95%以上。該專利實(shí)施例中還介紹其抽真空壓力達(dá)到5kpa后，弓丨入少量氮?dú)鈱钚蕴窟M(jìn)行吹掃。但該專利只是針對苯裝船過程中產(chǎn)生的苯蒸汽的回收。專利中還存在一些不足，首先，由于采用的回收工藝和操作條件與汽油充裝過程產(chǎn)生的烴類組分油氣的回收工藝相近，因此苯蒸汽的回收率只是達(dá)到95%以上，仍有相當(dāng)量的苯?jīng)]有得到回收；其次，由于采用吸附劑是活性炭，存在使用安全性的風(fēng)險(xiǎn)；再次，該專利將冷凝后的不凝氣從中間儲罐返回吸附罐，會降低整個(gè)工藝的回收效率；另外，抽真空后采用氮?dú)膺M(jìn)行吹掃對于很多沒有氮?dú)獾膱龊蠈?shí)現(xiàn)該工藝會有困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提出一種不但適合于苯油氣，而且也適用于其它輕質(zhì)芳烴油氣的芳徑油氣回收工藝；
[0006]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提出一種不但適合于裝船，而且也適用于裝車以及輕質(zhì)芳烴儲罐排放出的芳烴油氣的回收工藝；
[0007]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提出一種回收率更高，回收效果更好的芳烴油氣回收工
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乙；
[0008]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提出一種安全性更好的芳烴油氣回收工藝；
[0009]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提出一種回收過程效率更高的芳烴油氣回收工藝；
[0010]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提出一種更容易實(shí)現(xiàn)的芳烴油氣回收工藝。
[0011]本發(fā)明的解決方案是，采用常壓吸附，真空脫附和真空汽提組合再生的芳烴油氣回收工藝，有兩座或兩座以上內(nèi)部裝填著吸附劑的吸附床，每座吸附床依次經(jīng)歷以下操作步驟:
[0012]a.吸附步驟一一原料氣芳烴油氣自吸附床入口進(jìn)入吸附床，在大氣壓和常溫下穿過吸附床過程中，易被吸附的輕質(zhì)芳烴組分被吸附床內(nèi)裝填的吸附劑吸附，不易被吸附的凈化尾氣從吸附床出口排出，當(dāng)吸附床內(nèi)輕質(zhì)芳烴組分的吸附前沿接近吸附床出口，凈化尾氣濃度接近達(dá)到限定值時(shí)，停止吸附；
[0013]b.抽真空步驟一一用抽真空設(shè)備從吸附床入口對吸附床進(jìn)行抽真空，將吸附床逐步抽真空至抽真空壓力，在抽真空過程中，隨著吸附床壓力的降低，部分吸附在吸附劑上的輕質(zhì)芳烴組分逐漸脫附下來，形成輕質(zhì)芳烴組分濃度逐漸升高的抽真空脫附氣，抽真空脫附氣經(jīng)抽真空設(shè)備升壓至略高于大氣壓后，進(jìn)入由兩段冷凝構(gòu)成的冷凝器，先后冷凝冷卻至第一冷凝溫度和第二冷凝溫度，回收冷凝器底部得到的輕質(zhì)芳烴液體，不凝氣自冷凝器下部循環(huán)返回與原料氣混合；
[0014]c.真空汽提步驟一一在抽真空設(shè)備對吸附床進(jìn)行抽真空的同時(shí)，從吸附床出口連續(xù)或間斷地引入少量空氣，通過抽真空降低總壓和空氣汽提降低分壓的聯(lián)合作用，進(jìn)一步將吸附劑上剩余部分的輕質(zhì)芳烴組分脫附下來，真空汽提過程得到的脫附氣同樣也經(jīng)抽真空設(shè)備升壓至略高于大氣壓后，進(jìn)入冷凝器，先后冷凝冷卻至第一冷凝溫度和第二冷凝溫度，回收冷凝器底部得到的輕質(zhì)芳烴液體，不凝氣自冷凝器下部循環(huán)返回與原料氣混合，真空汽提過程中通過調(diào)整汽提空氣量使吸附床維持在真空汽提壓力范圍；
[0015]d.充壓步驟——緩慢均勻地從吸附床出口向吸附床內(nèi)引入空氣，逐步使吸附床恢復(fù)到常壓；
[0016]e.循環(huán)步驟a至步驟d。
[0017]本發(fā)明所說的輕質(zhì)芳烴指的是苯、甲苯、二甲苯、混合芳烴等單個(gè)輕質(zhì)芳烴組分，或這些輕質(zhì)芳烴組分的混合物，或以這些芳烴為主同時(shí)含有少量其它沸點(diǎn)相近的化合物的混合物；芳烴油氣指的是輕質(zhì)芳烴液體在向汽車槽車、火車槽車、輪船油艙、儲罐等容器內(nèi)充裝過程中從這些容器的排氣口排出的輕質(zhì)芳烴組分與空氣的混合氣體，根據(jù)所充裝輕質(zhì)芳烴組分的組成和充裝溫度的不同，芳烴油氣的平均芳烴濃度在I?15v%左右。
[0018]根據(jù)本發(fā)明人的研宄，孔容、孔徑、比表面積適當(dāng)?shù)臉渲⒐枘z和活性炭對輕質(zhì)芳烴都有良好的吸附脫附性能，這些吸附劑單獨(dú)或它們的復(fù)合都可以作為芳烴油氣回收的吸附劑。但由于芳烴油氣吸附過程中會釋放出吸附熱，導(dǎo)致在床層的吸附區(qū)形成溫度較高