處理大規(guī)模油氣量的吸附法油氣回收工藝的制作方法
【專利摘要】回收大規(guī)模原油、汽油、石腦油等裝船、裝車過程產生的油氣的油氣回收工藝，有多座同時處于吸附步驟的吸附床，多座處于抽真空或真空清洗步驟的吸附床，多個抽真空系統(tǒng)采用多階抽真空工藝，以及1個脫附氣回收系統(tǒng)，常壓吸附，再生過程包含均壓、抽真空、真空清洗等步驟，解決了采用常規(guī)油氣回收工藝在處理大規(guī)模油氣量時遇到的吸附、脫附氣體流量大，氣體流量和組成波動大，再生效率低等問題。
【專利說明】
處理大規(guī)模油氣量的吸附法油氣回收工藝
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及一種處理大規(guī)模油氣量的吸附法油氣回收工藝，特別是一種采用吸附 法回收處理原油、汽油、石腦油等易揮發(fā)油品裝船或其它充裝作業(yè)中產生的大規(guī)模油氣量 的油氣回收工藝。
【背景技術】
[0002] 原油、輕質油品，如汽油、石腦油等在向容器內充裝過程中，其中的部分輕質烴類 組分會逸散進入容器的氣相空間，隨著充裝過程的進行，容器的氣相空間逐漸被液體取代， 從而置換出體積流量略大于液體體積流量的烴類組分與惰性氣體的混合氣體，人們通常稱 之為油氣。油氣的組成和濃度主要隨被充裝原油或油品的性質、飽和蒸氣壓、充裝溫度、充 裝方式等不同而不同。由于油田原油穩(wěn)定操作條件相對煉油廠汽油、石腦油等輕質油品穩(wěn) 定操作條件較為緩和，因此總體上原油油氣比汽油、石腦油等輕質油品的油氣組分偏輕。原 油油氣中的烴類組分主要成分是1~6個碳原子的烴類化合物，而汽油、石腦油等輕質油品 油氣中的烴類組分主要成分是3~7個碳原子的烴類化合物。有些原油油氣中還會含有少 量的硫化氫、硫醇、硫醚等無機或有機硫化物。油氣中的惰性氣體隨被充裝容器的不同有時 會有所不同，通常情況下，裝油前汽車火車槽車氣相空間內存留的主要是空氣，因此汽車、 火車槽車裝油過程產生的油氣中惰性氣體主要成分是空氣；而裝油前的輪船船艙內除了空 氣外，有時還會充入一些發(fā)動機燃燒廢氣，因此，裝油過程中在產生的油氣中的非烴類組分 可能還包括氮氣、氧氣、二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫等氣體。通常情況下，原油充裝過程 產生的油氣濃度在10~30v%之間，充裝損失在0. 5kg/t原油左右；而汽油、石腦油等輕質 油品充裝過程產生的油氣濃度在10~40v%之間，充裝損失在lkg/t油品左右。
[0003] 在原油從油田通過水陸或陸路到達煉油廠、再在煉油廠被加工為油品然后通過水 陸陸或陸路最終進入汽車油箱的整個加工和流通過程中，通常會經歷多次充裝過程。伴隨 這些充裝過程會有大量油氣排入大氣，這不但造成大量的石油資源浪費，同時也造成嚴重 的大氣污染，是造成嚴重霧霾天氣的罪魁之一。因此世界各國政府和相關企業(yè)對油氣回收 都十分重視，自上世紀70年代以來，各國紛紛制定了適合本國國情的油氣回收標準，油氣 回收技術不斷完善，油氣回收的范圍和領域也不斷擴展。美國是開展油氣回收最早的國家， 自1970年《空氣清潔法》實施以來，油氣回收技術和標準不斷進步，目前美國聯(lián)邦標準的油 庫汽油裝油的油氣回收尾氣非甲烷烴排放限值大體相當于< 10g/m3。我國在2007年頒布 了《儲油庫大氣污染物排放標準》GB20950-2007,規(guī)定油庫、煉油廠的汽車槽車、火車槽車汽 油裝油過程產生的油氣必須要進行油氣回收處理，處理后外排尾氣中非甲烷非甲烷烴必須 <25g/m3。在此之后，油氣回收在國內油庫和煉油廠等汽油、石腦油充裝場合得到普遍的推 廣應用。
[0004] 但是，相對于規(guī)模通常在1000m3/h油氣量以下的油庫、煉油廠的油氣回收來說， 規(guī)模更大的裝油過程，比如碼頭原油裝船過程的油氣回收，油氣規(guī)模動輒幾千m3/h，甚至幾 萬m3/h;有些碼頭大宗汽油、石腦油等輕質油品裝船過程的油氣回收，油氣規(guī)模也會達到 幾千m3/h;以及大宗火車原油裝車過程的油氣回收等油氣回收領域，在國家政策法規(guī)、油 氣回收技術成熟度，以及整個油氣回收系統(tǒng)配套等方面都明顯滯后，在國內市場上還幾乎 沒有這方面的商業(yè)案例。
[0005] 從油氣回收技術方面來看，除了美國專利US. Pat. No. 4462811公開的用冷煤油吸 收處理裝船過程油氣的油氣回收工藝外，專利文獻中鮮有適用于大規(guī)模原油和汽油、石腦 油等輕質油品充裝過程的油氣回收技術。技術方面的難點主要體現在，一是由于大油氣量 帶來的設備規(guī)模限制，二是原油中含量相對較高的C2和C3等輕組分需要油氣回收過程比 汽油油氣回收過程更苛刻的操作條件才能達到同等的尾氣排放標準。
[0006] 對于油庫、煉油廠的火車槽車裝油、汽車槽車裝油等輕質油品充裝過程來說，相 對于低溫冷凝法、吸收法、膜分離法，吸附法工藝以其排放尾氣中非甲烷烴低，投資和運行 費用低，技術成熟等特點被認為是最理想的，也是目前工業(yè)應用最為普遍的油氣回收工藝。 該工藝的基本原理是將密閉充裝過程收集的油氣引入油氣回收裝置，利用吸附劑對不同 吸附質吸附力的差異，將油氣中吸附力較強的烴類組分與吸附力較弱的惰性氣體實現分 離，達到回收烴類組分外排清潔惰性氣體的目的。美國專利US. Pat. No. 4066423, US. Pat. No. 4276058, US. Pat. No. 4462811，US. Pat. No. 5480475, US. Pat. No. 5951741 等是這類吸附 法油氣回收工藝的典型代表。這些吸附法油氣回收工藝的主要設備包括兩座內部裝填著吸 附劑（通常是活性炭）的吸附床，一個對吸附床進行再生操作的真空栗，和一個用于吸收脫 附下來的烴類組分的吸收塔。其基本工藝過程是，進入油氣回收裝置的油氣交替地穿過兩 座吸附床，當穿過處于吸附狀態(tài)的吸附床時，油氣中容易被吸附的烴類組分被吸附劑吸附， 不易被吸附空氣則作為尾氣穿透床層排入大氣。當吸附床內的吸附劑達到一定的吸附飽和 度時，兩座吸附床自動切換操作，吸附床切換至再生狀態(tài)，而另一座先前處于再生狀態(tài)的吸 附床轉換為吸附狀態(tài)。吸附床的再生過程是，首先用真空栗對吸附床進行抽真空，通過真空 栗提供的負壓，將吸附在吸附劑上的烴類組份脫附出來，脫附出來的烴類組份與吸附床內 存留的空氣形成非甲烷烴更高的脫附氣，脫附氣經過真空栗升壓至常壓后被引入吸收塔， 最終在吸收塔內脫附氣中的烴類組分被來自罐區(qū)的汽油吸收后隨汽油返回罐區(qū)，而吸收塔 頂與吸收汽油呈相平衡、非甲烷烴30v%左右的塔頂油氣則與原料油氣混合。在吸附床再生 操作的后期，再從吸附床出口側引入少量空氣對床層進行真空清洗，通過注入空氣的降低 油氣分壓作用，進一步將吸附床上吸附的烴類組分脫附下來。真空清洗結束后，從吸附床出 口側引入空氣，將吸附床充壓至常壓，完成吸附床再生過程。兩座吸附床在計算機程序控制 下周期性切換操作，使整個油氣回收工藝連續(xù)。通常油氣回收裝置的切換周期在15min左 右，一方面這樣的切換周期與汽車槽車和火車槽車的裝油時間大體相匹配，這樣可以最大 限度地利用每輛槽車裝油的間隙時間，同時吸附床的尺寸以及再生效率也都在比較合理的 范圍內。
[0007] 但是對于大規(guī)模油氣量的油氣回收，尤其是大規(guī)模原油油氣的油氣回收來說，采 用現有吸附法油氣回收工藝面臨以下幾方面的困難：
[0008] 首先，由于裝置運行時只有一座吸附床處于吸附狀態(tài)，從吸附劑動態(tài)吸附容量、吸 附動力學、吸附床氣相流速和床層壓降、滿足氣體分布要求所需的高徑比等方面看，需要很 大直徑和高度的吸附床才能滿足工藝要求，這會帶來制造安裝方面的困難，投資也會大大 增加。其次，由于抽真空負荷大，尤其是原油油氣回收可能需要更低的抽真空壓力，因而需 要更大負荷的干式抽真空設備，因而投資會顯著增加。還有，整個裝置的管道閥門的尺寸都 會很大，可能超出工業(yè)通用設備的尺寸范圍，這會給制造、安裝和維護帶來困難。再有，吸附 床壓力和再生過程真空栗流量波動都很大；另外，現有兩床吸附法油氣回收裝置的運行效 率也比較低，主要表現在，一是在15min的再生周期內，真空清洗后引入空氣破真空占用時 間1.5min左右，此過程中真空栗負荷閑置。二是在吸附床再生壓力達到40kpa前烴類組分 未出現實質性脫附，這一降壓過程中真空栗抽吸的脫附氣成分主要是空氣，該過程占用時 間0. 5~lmin。三是40kpa之前的抽真空過程抽出的空氣經過后面的吸收塔后與吸收塔頂 貧汽油呈相平衡，最終攜帶汽油中的烴類組分返回原料油氣，這部分烴類組分量約占原料 帶入烴類組分的15%左右。這部分烴類組分既增加了吸附床體積，脫附這部分烴類組分又 額外增加了抽真空負荷?？傮w來看，兩床油氣回收工藝需額外增加15%左右吸附床體積，同 時再生效率降低約30 %左右。
[0009] 正是由于上述原因，現有吸附法油氣回收工藝無法適用于處理大油氣量的油氣回 收。而沒有合適的適用于處理大油氣量的油氣回收工藝技術正是制約國內碼頭原油裝油過 程、碼頭大宗汽油、石腦油裝油過程，大宗火車原油裝油過程等無法實現油氣回收的主要因 素之一。

【發(fā)明內容】

[0010] 本發(fā)明的目的是提出一種適用于處理大規(guī)模原油充裝或大規(guī)模汽油、石腦油等輕 質油品充裝過程產生的油氣的油氣回收工藝。
[0011] 本發(fā)明的另一個目的是提出一種再生效率更高的處理大規(guī)模原油充裝或大規(guī)模 汽油、石腦油等輕質油品充裝過程產生的油氣的油氣回收工藝。
[0012] 本發(fā)明的目的是這樣實現的，一種大規(guī)模原油充裝或大規(guī)模汽油、石腦油等輕質 油品充裝過程產生的大規(guī)模油氣量的油氣回收工藝，包括至少1座同時處于吸附步驟的吸 附床，和至少1座同時處于抽真空或真空清洗步驟的吸附床，和至少1個獨立的抽真空系 統(tǒng)，以及1個脫附氣回收系統(tǒng)，每座吸附床至少依次經歷以下操作步驟：
[0013] a.吸附步驟一一將原料油氣自吸附床入口引入吸附床，在常溫、常壓下油氣穿過 吸附床過程中，其中易被吸附的烴類組分被吸附床內裝填的吸附劑吸附下來，除去烴類組 分的尾氣從吸附床出口排出，當吸附床內烴類組分的吸附前沿接近穿透吸附床時，停止吸 附；
[0014] b.均壓降步驟一一將吸附床與其它處于均壓升步驟的吸附床或其它中間罐連通， 使兩罐之間壓力平衡，排出吸附床內的惰性氣體；
[0015] c.抽真空步驟一一從吸附床入口側用抽真空設備對吸附床進行抽真空，使吸附床 壓力逐步降至抽真空壓力，將吸附在吸附劑上的烴類組分脫附下來，抽真空設備出口得到 的升壓后的烴類組分平均濃度較高的脫附氣排入脫附氣回收系統(tǒng)；
[0016] d.真空清洗步驟一一在抽真空設備維持對吸附床抽真空的同時，從吸附床出口側 引入少量清洗氣對吸附床進行真空清洗，利用清洗氣的降低分壓作用，進一步脫附殘留在 吸附劑上的烴類組分，此過程真空栗出口得到的脫附氣也排入脫附氣回收系統(tǒng)；
[0017] e.均壓升步驟一一將吸附床與其它處于均壓降步驟的吸附床或其它中間罐連通， 使吸附床得到部分升壓；
[0018] f.終充步驟--從吸附床出口側引入新鮮惰性氣體或尾氣，將吸附床充壓至常 壓；
[0019] g.循環(huán)步驟a至步驟f。
[0020] 本發(fā)明所說的大規(guī)模油氣指的是，大規(guī)模原油、輕質油品，如汽油、石腦油等在向 容器內充裝過程中置換出來的油氣，比如碼頭大規(guī)模原油、汽油、石腦油等輕質油品裝船， 油庫、煉油廠等場所的大規(guī)模原油、汽油、石腦油等輕質油品裝車過程產生的油氣，其流量 范圍通常在1000~30000m3/h。原油油氣的組成主要與原油來源，油田處理過程，以及運 輸被充裝容器充裝前存留的氣體組成有關，原油油氣中的烴類組分通常主要是1~6個碳 原子的飽和烴，有時可能含有少量硫化物以及水蒸氣等雜質，油氣中的非甲烷烴濃度通常 在5~30v% ;而汽油、石腦油等輕質油品油氣中的烴類組分通常主要有3~7個碳原子的 烴類化合物，油氣中的非甲烷烴濃度通常在10~40v%。油氣中的惰性氣體隨充裝場合的 不同而有所不同，由于汽車槽車、火車槽車裝油前罐內存留的惰性氣體通常主要是空氣，因 此裝車過程產生的油氣中的惰性氣體主要是空氣；而碼頭裝油時為了提高運輸過程的安全 性，人們往往會在充裝前的輪船船艙內充入一些發(fā)動機燃燒廢氣，因此，裝船過程產生的油 氣中的惰性氣體除氮氣、氧氣外，可能還包含二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫等混合氣體。油 氣的操作條件通常是常溫、常壓。當充裝設施距離油氣回收裝置距離較遠時，可能還需要通 過鼓風機進行升壓。在油氣進入油氣回收裝置吸附床前通常會設置排凝設施，以脫除油氣 輸送過程中因溫度降低而產生的凝液。
[0021] 對于汽油油氣回收工藝來說，合適性能的活性炭已被證明是理想的吸附劑。本發(fā) 明人經過試驗研究證明，活性炭同樣適用于主要烴類組分為C2~C6的原油油氣的分離回 收。在本發(fā)明人對主要烴類組分為C1~C6的原油油氣以及主要烴類組分為C3~C7的汽 油油氣的吸附脫附研究中還注意到，合理選擇的硅膠或分子篩在常溫常壓下對原油油氣或 汽油油氣也有不錯的分離回收效果。由于硅膠和分子篩自身具有的不可燃性特點，將硅膠 或分子篩單獨使用，或與活性炭混合使用，可以減輕人們對因吸附床吸附烴類組分或硫化 物過程中產生的吸附溫升可能導致吸附劑自燃的擔憂。因此，適合本發(fā)明處理大規(guī)模原油 充裝或大規(guī)模汽油、石腦油等輕質油品充裝過程產生的油氣的油氣回收工藝的吸附劑可以 是單獨使用活性炭、硅膠、分子篩；也可以采用活性炭、硅膠、分子篩吸附劑的組合吸附床。 考慮到吸附劑床層阻力降，吸附劑吸附動力學特性等，吸附劑宜選用圓柱形，或球形、或破 碎顆粒形結構，吸附劑平均粒徑最好在巾2~巾6mm。
[0022] 為解決大規(guī)模油氣經過油氣回收裝置吸附過程遇到的問題，本發(fā)明的解決方案 是，根據油氣規(guī)模大小選擇采用至少1座，或者說多座，處于吸附狀態(tài)、不同吸附進程的吸 附床并聯(lián)操作，比如原料油氣量為V，采用n座吸附床同時進行吸附，每座吸附床的進氣量 就是V/n。這樣只要合理選擇同時處于吸附步驟吸附床的數量，大規(guī)模的原料油氣就可以均 勻分配給若干座并聯(lián)操作的吸附床，而將每座吸附床的處理量控制在比較合理的范圍內。 這樣就能很靈活地滿足吸附床吸附動力學空速、吸附床氣體空塔線速、吸附床高徑比、床層 壓降、切換時間等要求，從而獲得理想的吸附效果。同時合理規(guī)格尺寸的吸附床不但可以降 低投資，也給制造、運輸、安裝等帶來方便。與此同時，由于每座吸附床油氣進料量減小，吸 附床進出口管線和程控閥門就可以采用通用尺寸的管道閥門，這也為采購、安裝、維護等提 供了方便。
[0023] 吸附步驟結束后，吸附床空體積內和吸附劑上吸附了大量惰性氣體，若將這些惰 性氣體隨脫附氣進入脫附氣回收系統(tǒng)，會增大脫附氣烴類組分的回收難度，降低回收效率。 根據本發(fā)明人進行的原油油氣在l〇〇kpa壓力下吸附真空脫附試驗研究，當吸附步驟吸附 前沿接近出口側的吸附床停止吸附后，從出口側對其進行泄壓和抽真空，并測定真空栗出 口氣體烴濃度隨吸附床壓力變化情況，結果顯示，吸附床壓力從lOOkpa的常壓降至30kpa 過程中，排出氣體烴濃度呈由低到高緩慢升高的趨勢，但總體一直處于比較低的水平，最高 值不超過3 %。如果將這部分低烴濃度氣體轉移至其它吸附床或外排大氣，將會使吸附床內 烴類組分得到濃縮，從而在抽真空步驟得到烴濃度更高的脫附氣。本發(fā)明步驟b均壓降步 驟和步驟e均壓升步驟是兩個對應步驟，功能是使處于均壓降步驟的吸附床與處于均壓升 步驟的吸附床或其它中間容器通過管線連通，靠兩者之間的壓差，將處于均壓降步驟吸附 床內的低烴濃度惰性氣體轉移到處于均壓升步驟的吸附床或其它中間容器。均壓步驟合適 的均壓次數是0~4次；優(yōu)選地，均壓步驟的均壓次數是1~3次。當然，如果不設置均壓 步驟（相當于均壓次數為0次），即步驟a順放步驟后接著進行步驟c抽真空步驟以及步驟 d真空清洗步驟后接著進行步驟f終充步驟也是可以的，只是裝置效率和脫附氣濃度會有 所降低。設置均壓步驟的好處是顯而易見的，首先，通過均壓步驟將吸附步驟后吸附床內的 大部分惰性氣體轉移至其它吸附床，而不是經由真空栗排入后續(xù)的脫附氣回收系統(tǒng)；其次， 通過均壓降步驟直接將吸附床降至到一定的真空壓力，節(jié)省了這段壓降的抽真空負荷。因 此設置均壓步驟的總體效果是提高了整個裝置的效率。
[0024] 當處理大規(guī)模油氣量，又要求比較低的抽真空壓力以獲得較低的尾氣烴濃度和較 高的脫附氣濃度時，抽真空負荷往往會很大，對于單個抽真空系統(tǒng)來說往往是難以承受的， 尤其是管道閥門系統(tǒng)。本發(fā)明提出的解決方案是，采用至少1個獨立抽真空系統(tǒng)，或者說多 個獨立抽真空系統(tǒng)同時對不同吸附床進行抽真空操作。這樣可以將抽真空負荷分攤給各個 獨立的抽真空系統(tǒng)，使每個抽真空系統(tǒng)的負荷都在合理的范圍內。當采用多個獨立抽真空 系統(tǒng)時，最好采用多階抽真空工藝，即一座吸附床的抽真空步驟從抽真空步驟開始直到真 空清洗步驟結束的整個抽真空任務由不同的獨立抽真空系統(tǒng)接力完成，每個抽真空系統(tǒng)負 責一個壓力區(qū)段的抽真空任務。這樣的最大好處是抽真空步驟前期抽出的脫附氣中含有相 對較多的惰性氣體，如果采用抽氣量大安全性更高的抽真空設備，比如液環(huán)式真空栗，就可 以提高抽真空系統(tǒng)的運行安全性，而抽真空后期的低壓階段可以采用極限真空更高的干式 真空栗，比如螺桿式真空栗、往復式真空栗等；其次根據不同抽真空壓力范圍選擇采用不同 結構形式的抽真空系統(tǒng)，可以獲得更低的投資和更高的運行效率；另外，由于脫附氣是由多 套不同抽真空階段的抽真空設備排出氣體混合而成，因而其流量和組成更均勻，這可以減 輕回收系統(tǒng)的負荷波動。當然也可以采用抽真空系統(tǒng)并行運行工藝，即一座吸附床的抽真 空步驟開始直到真空清洗步驟結束的整個抽真空任務都由一個抽真空系統(tǒng)完成，不同的抽 真空系統(tǒng)承擔不同吸附床的抽真空任務。
[0025] 抽真空步驟和真空清洗步驟的抽真空壓力是原油油氣和汽油、石腦油油氣吸附法 油氣回收工藝的一個重要參數。不但影響尾氣烴濃度，也相當程度上影響著吸附床體積、抽 真空設備規(guī)模等。抽真空壓力越低，吸附床再生得越徹底，吸附步驟尾氣烴濃度就越低；抽 真空壓力越低，吸附劑的動態(tài)吸附容量越大，吸附床體積就越小；但抽真空壓力越低，抽真 空氣體體積量越大，抽真空設備的負荷就越大，抽真空設備的投資和運行能耗就越高。根 據本發(fā)明人的試驗研究，對于大規(guī)模原油油氣，或汽油、石腦油油氣的油氣回收工藝來說， 抽真空步驟和真空清洗步驟合適的抽真空壓力是1~15kpa。優(yōu)選地，抽真空壓力是2~ 10kpa〇
[0026] 本發(fā)明的真空清洗步驟是抽真空步驟之后，在抽真空設備維持對吸附床抽真空的 同時，從吸附床出口側引入少量清洗氣對吸附床進行真空清洗，利用清洗氣的降低分壓作 用，進一步脫附殘留在吸附劑上的烴類組分。所說的清洗氣指的是來自其他吸附床或中間 容器的低烴濃度惰性氣體，或尾氣，或新鮮惰性氣體，或先用低濃度惰性氣體再用尾氣或新 鮮惰性氣體。這里所說的新鮮惰性氣體指得是氮氣或空氣。
[0027] 如果清洗氣采用來自其他吸附床排出的低烴濃度惰性氣體，則可以進一步降低抽 真空步驟之前的吸附床壓力，有利于提高脫附氣烴濃度。當清洗氣采用來自其他吸附床排 出的低烴濃度惰性氣體時，相應地在步驟b均壓降步驟后和步驟c抽真空步驟前增加釋放 清洗氣步驟，即：釋放清洗氣步驟一一將吸附床出口與真空清洗步驟的吸附床連通，進一步 排出吸附床內不易吸附的惰性氣體，同時為真空清洗步驟提供清洗氣。
[0028] 抽真空步驟和真空清洗步驟從抽真空設備出口排出的脫附氣主要成分是烴類組 分、雜質以及惰性氣體的混合氣體，平均烴濃度在60~95v%，脫附氣回收系統(tǒng)的主要目的 是將其中的烴類組分回收下來。根據現場條件可以采用吸收油吸收烴類組分的吸收法回收 工藝，也可以采用壓縮冷凝回收烴類組分液體的壓縮冷凝法回收工藝。當現場具備提供吸 收油條件時，優(yōu)選采用吸收法回收工藝。具體來說，吸收法回收工藝就是將抽真空設備排出 的脫附氣送入吸收塔，用儲罐來的貧吸收油將脫附氣中的烴類組分吸收下來，吸收烴類組 分后的富吸收油循環(huán)返回罐區(qū)，而吸收塔頂氣體則返回原料油氣線與原料油氣混合。吸收 法回收工藝所使用的吸收油最好是與被充裝液體性質相同或相近的有機液體。比如回收原 油油氣時，用原油做吸收油；回收汽油油氣時，用汽油做吸收油。這樣整個油氣回收過程就 做到了烴類組分從哪里來又回到哪里去。當現場不具備提供吸收油條件時，也可采用壓縮 冷凝法回收工藝。就是將抽真空設備排出的脫附氣再經壓縮機壓縮升壓，再經常溫或低溫 冷凝后大部分烴類組分被冷凝為液體回收下來，不凝氣或作燃料氣使用，或循環(huán)返回原料 油氣線與原料油氣混合。具體壓縮冷凝的冷凝壓力和溫度根據脫附氣組成、回收要求以及 回收代價等因素綜合確定。
[0029] 正是由于本發(fā)明的多座吸附床同時吸附，將進入油氣回收裝置的大規(guī)模油氣量平 均分攤給各座合適規(guī)模的吸附床，以及多組抽真空系統(tǒng)將大規(guī)模的抽真空負荷分攤給各組 規(guī)模和選型適當的抽真空系統(tǒng)，解決了處理大規(guī)模油氣量的問題。而較之于現有汽油油氣 回收工藝，本發(fā)明油氣回收工藝中的均壓過程、真空清洗過程采用低烴濃度清洗氣等措施 都顯著提高了油氣回收裝置的吸附和抽真空效率。
[0030] 以下結合附圖對本發(fā)明所說的處理大油氣量的吸附法油氣回收工藝做進一步說 明。需要強調的是，附圖只是為了幫助更好地理解本發(fā)明，不能被理解為是對本發(fā)明權利要 求的限制。
【附圖說明】
[0031] 圖1是擁有3座吸附床同時吸附，2個抽真空系統(tǒng)，1次均壓工藝的處理大油氣量 的吸附法油氣回收工藝流程示意圖。
【具體實施方式】
[0032] 圖1所示的工藝流程主要包含7座吸附床，編號分別為六、8、(：、03、？、6。每座吸 附床入口側管線上設有吸附進口程控閥（VIA~G)，一階抽真空程控閥（V3A~G)和二階抽 真空程控閥（V2A~G)，每座吸附床出口管線上設有吸附出口程控閥（V6A~G)，均壓程控 閥（V4A~G)，清洗程控閥（V5A~G)。兩個抽真空系統(tǒng)的抽真空設備分別是一階抽真空設 備（5)和二階抽真空設備（6)，以及1座吸收塔（8)。
[0033] 充裝過程產生的大規(guī)模油氣經預處理（預處理設施圖中未畫出，預處理設施可能 包含，如果被充裝容器不能承壓或距離油氣回收裝置距離較遠的話，可能需要鼓風機增壓； 如果原油油氣硫含量過高，可能還包括脫硫處理；通常情況下還要設置脫凝液、阻火、安全 泄壓等措施）后沿箭頭（1)所示的方向進入油氣回收裝置，進入油氣回收裝置的油氣分三 路進入7座吸附床中的3座，比如首先進入吸附床A、B、C，表1是各個吸附床運行時序表。
[0034] 表1各吸附床運行時序表
[0036] 注：表中各符號代表的意義是，A-一吸附步驟，D-一均壓降步驟，PP-一釋放 清洗氣步驟，AP-一外供清洗氣步驟，VI -一一階抽真空步驟，V2-一二階抽真空步驟， VP--真空清洗步驟，R--均壓升步驟，FR--終充步驟。
[0037] 根據表1，每座吸附床共有10個步序；第二欄是每個步序的時長，一個循環(huán)周期為 70min，吸附床切換周期為lOmin，第三欄是每個步序結束時的吸附床壓力，第四~第十欄是 每座吸附床所處的運行步驟。下面以吸附床A為例，說明吸附床的運行過程。
[0038] 步序1，A床處于吸附步驟（A)。這時，A床進口程控閥（VIA)和出口程控閥（V6A) 打開，A床的其余程控閥關閉（以下未說明打開的程控閥即是關閉的程控閥），占總原料油 氣1/3的原料油氣從吸附床入口引入吸附床，在lOOkpa吸附壓力下，在穿過吸附床過程中， 油氣中易被吸附的烴類組分（包括硫化物、水分、部分二氧化碳等雜質）被吸附劑吸附下 來，不易吸附的惰性氣體則穿過吸附劑床層，作為尾氣從吸附床出口沿箭頭（2)所示的方 向排入大氣。
[0039] 步序2和步序3與步序1相似，差異只是3個步序A床處于不同的吸附進程。
[0040] 當運行時長達到30min時（也可以根據設在吸附床出口尾氣濃度檢測儀測得的非 甲烷烴濃度控制吸附床切換操作，圖中未畫出），A床烴類組分吸附前沿接近出口，這時切 換操作。
[0041] 步序4, A床處于均壓降步驟（D)。這時，A床出口側程控閥（V4A)打開，處于均壓 升步驟的E床出口側程控閥（V4E)也同時打開。A床與E床連通，直至兩床壓力達到53kpa 左右的平衡壓力。均壓降過程中，低烴濃度的惰性氣體從A床排入E床。均壓降步驟時長 5min〇
[0042] 步序5，A床處于釋放清洗氣步驟（PP)和外供清洗氣步驟（AP)。首先進行的是釋 放清洗氣步驟（PP)。這時A床出口側程控閥（V5A)打開，處于真空清洗步驟的F床出口側 程控閥（V5F)也同時打開。A床與F床連通，通過控制閥門或管路元件阻力降大小，或閥門 開關時間，控制A床釋放的清洗氣量，使A床壓力逐漸降至35kpa，在這個壓力下，釋放清洗 氣的烴濃度不至于太高，進一步排出吸附床內的惰性氣體，同時為真空清洗步驟提供清洗 氣。之后是外供清洗氣步驟（AP)。A床出口側程控閥（V5A)關閉，程控閥（V7)打開，新鮮 惰性氣體經管線（12)為F床提供清洗氣（管線12也可以與尾氣線連通，這時外供清洗氣 步驟（AP)的清洗氣為尾氣）。釋放清洗氣步驟（PP)和外供清洗氣步驟（AP)時長5min。
[0043] 步序6, A床進入一階抽真空步驟（VI)。打開程控閥（V3A)，從吸附床入口側用抽 真空設備（5)對A床進行抽真空，使吸附床壓力逐步降至lOkpa左右。抽真空過程中，隨 著壓力的降低，吸附劑上吸附的烴類組分等易吸附組分逐步被脫附下來，得到的富集烴類 組分的脫附氣經真空栗升壓至略高于常壓的壓力后，進入吸收塔（8)。在吸收塔內與來自 外部系統(tǒng)罐區(qū)（圖中未畫出）、沿箭頭（3)進入吸收塔頂的吸收油在填料（9)上逆流接觸， 脫附氣中的烴類組分被吸收油吸收后，隨塔底富吸收油經栗（10)升壓后沿箭頭（4)所示方 向送至罐區(qū)（圖中未畫出）。而與塔頂吸收油呈相平衡濃度的塔頂氣體則沿管線（7)循環(huán) 返回原料油氣線。一階抽真空步驟時長l〇min。由于一階抽真空步驟的抽真空壓力范圍在 35~lOkpa，因此一階抽真空設備的真空栗可以選用液環(huán)式真空栗。這種真空栗單臺設備 抽氣量大，且價格較低，同時如果脫附氣中含有氧氣，這種真空栗由于沒有金屬機械部件的 接觸，因而是本質安全的。
[0044] 步序7, A床進入二階抽真空步驟（V2)。打開程控閥（V2A)，從吸附床入口側用二 階抽真空設備（6)繼續(xù)對A床進行抽真空，使吸附床壓力逐步由lOkpa降至4kpa左右。二 階抽真空步驟抽真空設備排出的脫附氣與一階抽真空步驟的脫附氣混合后一起進入吸收 塔回收烴類組分。二階抽真空步驟時長5min。二階抽真空設備選用極限真空更高的干式真 空栗，比如螺桿式真空栗。
[0045] 步序8, A床進入真空清洗步驟（VP)。這時二階抽真空系統(tǒng)繼續(xù)維持對吸附床抽 真空，同時打開程控閥（V5A)，先是C床出口側程控閥（V5C)打開，由C床提供清洗氣；之后 關閉程控閥（V5C)，打開程控閥（V7)，用外部系統(tǒng)提供的新鮮惰性氣體沿管線（12)進入吸 附床，進一步對吸附床進行真空清洗。真空清洗步驟時長5min。
[0046] 步序9，A床進入均壓升步驟（R)。打開A床出口側程控閥（V4A)和D床出口側程 控閥（V4D)，A、D兩座吸附床連通，將處于均壓降步驟的D床內的低烴濃度惰性氣體引入A 床，使A床部分升壓。均壓升步驟時長5min。
[0047] 步序10, A床終充步驟（FR)。打開A床出口側程控閥（V4A)和程控閥（V8)，用外 供新鮮惰性氣體將吸附床充壓至l〇〇kpa的吸附壓力（也可以將管線11與尾氣線連通，用 尾氣將吸附床充壓至l〇〇kpa的吸附壓力）。終充步驟時長5min。
[0048] 至此，A床完成一個吸附再生周期，接著進行步序1~10的下一個吸附再生周期。 其它吸附床以與A床相似的步序，按照表1所列的時序相互交錯運行，使整個裝置連續(xù)運 行。
[0049] 實施例
[0050] 某碼頭原油裝船過程產生油氣量5000m3/h，溫度常溫，裝船過程排出的油氣非甲 烷烴濃度20v%，油氣經岸上鼓風機升壓和分液罐排凝后進入油氣回收裝置。油氣回收裝置 工藝流程如附圖1所示，吸附床運行時序表如表1所示，吸附劑采用硅膠和活性炭復合吸附 床，采用3座吸附床同時吸附，2套階梯式抽真空系統(tǒng)，1次均壓，貧吸收劑為來自岸上原油 罐區(qū)的原油，富吸收油返回岸上原油儲罐，真空清洗步驟采用的外供新鮮惰性氣體和終充 步驟使用的外供惰性氣體均為空氣。經油氣回收裝置處理后97%以上非甲烷烴組分被回 收，外排尾氣非甲烷烴濃度< 10g/m3,低于25g/m3的油庫汽油油氣回收排放標準限值。
【主權項】
1. 大規(guī)模原油充裝或大規(guī)模汽油、石腦油等輕質油品充裝過程產生的大規(guī)模原油油氣 或汽油、石腦油油氣的油氣回收工藝，包括至少1座同時處于吸附步驟的吸附床，和至少1 座同時處于抽真空或真空清洗步驟的吸附床，和至少1個獨立的抽真空系統(tǒng)，以及1個脫附 氣回收系統(tǒng)，每座吸附床至少依次經歷以下操作步驟： a. 吸附步驟一一將原料油氣自吸附床入口引入吸附床，在常溫、常壓下油氣穿過吸附 床過程中，其中易被吸附的烴類組分被吸附床內裝填的吸附劑吸附下來，除去烴類組分的 尾氣從吸附床出口排出，當吸附床內烴類組分的吸附前沿接近穿透吸附床時，停止吸附； b. 均壓降步驟一一將吸附床與其它處于均壓升步驟的吸附床或其它中間罐連通，使兩 罐之間壓力平衡，排出吸附床內的惰性氣體； C.抽真空步驟一一從吸附床入口側用抽真空設備對吸附床進行抽真空，使吸附床壓力 逐步降至抽真空壓力，將吸附在吸附劑上的烴類組分脫附下來，抽真空設備出口得到的升 壓后的烴類組分平均濃度較高的脫附氣排入脫附氣回收系統(tǒng)； d. 真空清洗步驟一一在抽真空設備維持對吸附床抽真空的同時，從吸附床出口側引入 少量清洗氣對吸附床進行真空清洗，利用清洗氣的降低分壓作用，進一步脫附殘留在吸附 劑上的烴類組分，此過程真空栗出口得到的脫附氣也排入脫附氣回收系統(tǒng)； e. 均壓升步驟一一將吸附床與其它處于均壓降步驟的吸附床或其它中間罐連通，使吸 附床得到部分升壓； f. 終充步驟--從吸附床出口側引入新鮮惰性氣體或尾氣，將吸附床充壓至常壓； g. 循環(huán)步驟a至步驟f。2. 根據權利要求1所述的工藝流程，其特征在于：大規(guī)模油氣的流量范圍是1000~ 30000m3/h〇3. 根據權利要求1所述的工藝流程，其特征在于：原油油氣中的烴類組分主要是1~ 6個碳原子的飽和烴，有時可能含有少量硫化物以及水蒸氣等雜質，油氣中非甲烷烴濃度通 常在5~30v% ;而汽油、石腦油等輕質油品油氣中的烴類組分主要是3~7個碳原子的烴 類化合物，油氣中的非甲烷烴濃度通常在10~40v% ;裝車過程產生的油氣的惰性氣體組 分主要是空氣；而裝船過程產生的油氣的惰性氣體組分主要成分是氮氣、氧氣、二氧化碳、 一氧化碳、二氧化硫等混合氣體。4. 根據權利要求1所述的工藝流程，其特征在于：適合處理大規(guī)模原油充裝過程或大 規(guī)模汽油、石腦油等輕質油品充裝過程產生的油氣的油氣回收工藝的吸附劑是活性炭，或 硅膠，或分子篩，或是活性炭、硅膠、分子篩的組合吸附床。5. 根據權利要求1所述的工藝流程，其特征在于：至少1座同時處于吸附步驟的吸附 床指得是有多座同時處于吸附步驟、不同吸附進程的吸附床并聯(lián)操作。6. 根據權利要求1所述的的工藝流程，其特征在于：均壓步驟的均壓次數是0~4次。7. 根據權利要求1或6所述的的工藝流程，其特征在于：均壓步驟的均壓次數是1~3 次。8. 根據權利要求1所述的工藝流程，其特征在于：包括至少1個獨立的抽真空系統(tǒng)對 至少1座同時處于抽真空或真空清洗步驟的吸附床采用多階抽真空工藝進行抽真空操作。9. 根據權利要求1所述的工藝流程，其特征在于：抽真空步驟和真空清洗步驟吸附床 的抽真空壓力是1~15kpa。10. 根據權利要求1或9所述的工藝流程，其特征在于：抽真空步驟和真空清洗步驟吸 附床的抽真空壓力是2~lOkpa。11. 根據權利要求1所述的工藝流程，其特征在于：清洗氣是來自其他吸附床或中間容 器的低烴濃度惰性氣體，或尾氣，或新鮮惰性氣體，或先用低濃度惰性氣體再用尾氣或新鮮 惰性氣體。12. 根據權利要求1或11所述的工藝流程，其特征在于：清洗氣采用來自其他吸附床 排出的低烴濃度惰性氣體時，相應地在步驟b均壓降步驟后和步驟c抽真空步驟前增加釋 放清洗氣步驟。13. 根據權利要求1所述的工藝流程，其特征在于：脫附氣回收系統(tǒng)采用吸收油吸收烴 類組分的吸收法回收工藝。14. 根據權利要求1所述的工藝流程，其特征在于：脫附氣回收系統(tǒng)采用壓縮冷凝回收 烴類組分液體的壓縮冷凝法回收工藝。
【文檔編號】B01D53/04GK105879571SQ201410808224
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年12月10日
【發(fā)明人】張國瑞, 胡小鵬
【申請人】北京信諾海博石化科技發(fā)展有限公司