專利名稱：：一種油氣回收方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種油氣回收方法及設(shè)備，特別是涉及一種采用活性炭吸附回收油氣的方法及設(shè)備。
背景技術(shù)：
：在輕質(zhì)油品的儲存、裝卸、運(yùn)輸、銷售等過程中，由于呼吸作用，都有大量的油蒸汽(即油氣)逸散到大氣中，這一方面造成環(huán)境污染，另一方面也浪費(fèi)了油品資源，造成經(jīng)濟(jì)損失，降低油品質(zhì)量。另外，由于油氣和空氣易形成爆炸性混合物(爆炸下限一般為1°/^6%)，致使逸散油氣設(shè)施周圍的油氣濃度很容易達(dá)到爆炸極限，聚集在地面附件的高濃度油氣給企業(yè)和消費(fèi)者帶來了極大的危險隱患。傳統(tǒng)的油氣回收技術(shù)主要包括三種類型一是冷凝法回收，采用兩級或三級機(jī)械制冷深度冷凝，將大部分油氣冷凝回收；二是吸收法回收，采用各種適宜的溶劑吸收油氣；三是吸附回收，采用各種適宜的固體吸附劑如活性炭吸附油氣，然后再生。三種類型的技術(shù)各有其優(yōu)點(diǎn)和不足，在這三種技術(shù)的基礎(chǔ)上，又有各種改進(jìn)工藝產(chǎn)生，在吸附技術(shù)方面，主要在工藝和吸附劑兩方面有所發(fā)展。CN2597058Y中采用活性炭或活性炭纖維為吸附劑，采用此類吸附劑的明顯不足在于吸附劑床層存在熱點(diǎn)，正如CN1334313A中所提到的，活性炭吸附油氣要放出大量的吸附熱，從而使炭發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象，特別是當(dāng)油氣濃度較高時，活性炭的床層極易產(chǎn)生局部過熱的現(xiàn)象，在有氧存在的情況下，吸附劑有發(fā)生日本專利特開平9一141039選用特種硅膠作為吸附劑，消除了發(fā)生自燃的危險性。但硅膠的吸水性較強(qiáng)，水分子與被吸附油氣存在競爭吸附，而且硅膠在吸附過量的水分子后，由于膨脹力使得硅膠的剛性結(jié)構(gòu)遭到破壞。另外，硅膠吸附油氣的容量相對較低。CN1334313A公開了一種吸收一吸附組合回收油氣的工藝流程，先通過吸收回收部分油氣，然后再通過吸附進(jìn)一步回收油氣，實(shí)現(xiàn)尾氣達(dá)標(biāo)排放。該方法是兩種典型油氣回收工藝的組合，不足之處在于流程較長，操作費(fèi)用較高。CN1522785A公開了一種油氣回收方法，將油氣壓縮冷卻，然后在加壓條件下吸收或吸附。該方法的不足之處在于，當(dāng)油氣流量不穩(wěn)定時，特別是油氣量大幅度波動時，壓縮機(jī)很難穩(wěn)定操作。而在實(shí)際應(yīng)用中，特別是油品儲罐呼吸氣的治理中，氣量變化很大，甚至出現(xiàn)氣體倒流進(jìn)入儲罐的現(xiàn)象，因此，在這種情況下，油氣壓縮冷卻一吸附工藝不能適用。如上所述，現(xiàn)有技術(shù)采用吸附法回收油氣時，主要存在兩方面問題一方面是吸附劑床層溫升較大，床層存在熱點(diǎn)，有較大的安全隱患另一方面是由于呼吸作用排放的油氣流量很不穩(wěn)定，波動較大，還可能出現(xiàn)倒吸現(xiàn)象，這對油氣回收裝置的穩(wěn)定操作有較大影響，特別是對含有壓縮工序的技術(shù)影響更大，甚至使其無法正常操作。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種油氣回收技術(shù)，本發(fā)明技術(shù)可以有效控制吸附工藝中床層溫度過高存在的安全隱患問題，同時通過冷量蓄體的蓄集冷量與及時釋放冷量，還可以適應(yīng)油氣流量不穩(wěn)定的特性，保持操作平穩(wěn)，獲得穩(wěn)定的回收效果。本發(fā)明同時還提供一種油氣回收設(shè)備。本發(fā)明油氣回收方法包括以下內(nèi)容采用活性炭吸附/再生技術(shù)回收油氣，在活性炭吸附之前將油氣進(jìn)行冷卻，油氣冷卻采用冷量緩沖器。其中冷量緩沖器采用冷媒壓縮一蒸發(fā)機(jī)械制冷方式，冷媒在冷量緩沖器內(nèi)的盤管內(nèi)蒸發(fā)吸收熱量，降低冷量緩沖器內(nèi)溫度，在冷量緩沖器內(nèi)全部或部分空間設(shè)置金屬填料、金屬絲和金屬網(wǎng)中的一種或幾種，作為吸收與釋放冷量的蓄冷體。冷量緩沖器設(shè)定控制出口氣體溫度為-58"C，優(yōu)選(K4"C，如果氣量波動量較大或持續(xù)時間較長，出口溫度可能偏高，但一般不影響正常操作。本發(fā)明油氣回收設(shè)備包括依次通過管線相聯(lián)通的冷量緩沖器、至少兩個活性炭吸附器和活性炭再生裝置，活性炭吸附器切換使用。其中冷量緩沖器采用冷媒壓縮一蒸發(fā)機(jī)械制冷方式，冷媒在冷量緩沖器內(nèi)的盤管內(nèi)蒸發(fā)吸收熱量，降低冷量緩沖器內(nèi)溫度，在冷量緩沖器內(nèi)全部或部分空間設(shè)置金屬填料、金屬絲和金屬網(wǎng)中的一種或幾種作為吸收與釋放冷量的蓄冷體。本發(fā)明方法及設(shè)備在用于油氣回收過程時具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)可以有效回收油氣，尾氣可以達(dá)標(biāo)排放。(2)消除安全隱患?；钚蕴课接蜌鈺r，具有明顯的溫升。采用本發(fā)明方法后，由于油氣進(jìn)口溫度較低，既使吸附過程放熱，使廢氣溫度升高8(TC，吸附過程仍在安全范圍內(nèi)，不存在安全隱患。(3)能夠適應(yīng)油氣排放量的大幅度波動，保持操作平穩(wěn)和系統(tǒng)安全，獲得穩(wěn)定的油氣凈化效果。即采用專門設(shè)計的冷量緩沖器，可以保證在油氣流量變化較大時，保持良好的油氣冷卻效果，保證活性炭吸附床層入口溫度在很小的范圍內(nèi)波動，保證活性炭床層溫度在安全范圍內(nèi)，防止由于氣量突然增大導(dǎo)致氣體溫度升高而惡化油氣凈化效果。(4)冷量緩沖器的金屬填料或絲網(wǎng)釋放冷量的速度，比采用同樣材質(zhì)蛇管時，冷媒蒸發(fā)釋放冷量的速度快，更適應(yīng)油氣排放量的波動情況，而與按最大氣體流量設(shè)計的冷卻系統(tǒng)相比，設(shè)備成本可以大大降低。圖1是本發(fā)明工藝及設(shè)備中涉及的一種冷量緩沖器結(jié)構(gòu)未意圖。圖2是本發(fā)明工藝及設(shè)備中涉及的另一種冷量緩沖器結(jié)構(gòu)未意圖。圖3是本發(fā)明工藝及設(shè)備中涉及的另一種冷量緩沖器結(jié)構(gòu)未意圖(冷媒蒸發(fā)盤管在中間，蓄冷體在一端或兩端)。圖4是本發(fā)明工藝及設(shè)備中涉及的另一種冷量緩沖器結(jié)構(gòu)未意圖(蓄冷體中設(shè)置氣流通道)。其中1油氣進(jìn)口2冷量緩沖器殼體3冷媒蒸發(fā)盤管4金屬填料或金屬絲、網(wǎng)5油氣出口6冷媒蒸發(fā)盤管翅片7氣流通道具體實(shí)施方式一般情況下，油氣中含有空氣、油氣和少量水蒸汽，油氣主要來自油品(如汽油)的揮發(fā)，油氣體積含量一般為5%70%。油氣溫度一般接近常溫，通常為2(K6(TC左右；散發(fā)的油氣壓力通常為微正壓，有時出現(xiàn)微負(fù)壓，微負(fù)壓時會有空氣進(jìn)入儲罐、儲槽或罐車內(nèi)。采用活性炭吸附工藝時，一般認(rèn)為床層溫度高于120。C時，在有氧的情況下易出現(xiàn)自燃問題，為了安全操作，應(yīng)控制床層溫度不高于80~90°C。而當(dāng)油氣含量不同時，活性炭床層溫升一般為2(K8(TC左右，因此，如果不對油氣溫度加以控制，很容易出現(xiàn)安全問題。由于呼吸作用而散發(fā)的油氣的另一個特征是氣量不穩(wěn)定，有較大幅度的波動。如果采用通常的冷卻方式，當(dāng)油氣量在短時間內(nèi)大幅度增加時，受單位時間制冷能力限制，冷卻后的油氣溫度可能較高，例如2030°C，油氣溫度較高，不僅油氣回收、脫除效果不能保證，而且存在活性炭吸附過程安全隱患。本發(fā)明油氣回收方法和設(shè)備中，采用專門設(shè)計的冷量緩沖器，保證能夠在油氣流量波動較大時，以較小的制冷能力，以較小的制冷裝置規(guī)模和投資，實(shí)現(xiàn)較小的出口氣體溫度波動，特別是在油氣量突然增大時，保證冷(卻)凝器出口氣體溫度沒有大幅度升高，保證活性炭吸附器的安全和有效操作。冷量緩沖器的工作原理是冷量緩沖器內(nèi)裝填金屬填料、金屬絲、或金屬網(wǎng)，金屬填料或金屬絲、網(wǎng)作為蓄冷體和水蒸汽結(jié)霜載體。當(dāng)廢氣流量突然增大時，特別是廢氣流量超過制冷系統(tǒng)在單位時間內(nèi)能夠?yàn)槠涮峁┑淖畲笾评淠芰r，金屬填料或金屬絲、網(wǎng)及時釋放冷量，保持出口氣體溫度穩(wěn)定，其中，填料或金屬絲、網(wǎng)上的霜融化，也起到同樣的作用；當(dāng)廢氣流量低于制冷系統(tǒng)單位時間內(nèi)能夠?yàn)槠涮峁┑闹评淞繒r，制冷系統(tǒng)繼續(xù)工作，將金屬填料或金屬絲、網(wǎng)的溫度降到設(shè)定溫度，廢氣中的水蒸汽凝結(jié)為霜，然后制冷系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài)或低負(fù)荷工作狀態(tài)。冷量緩沖器制冷機(jī)規(guī)模可以參照油氣平均流量、瞬間最大量、大流量油氣可能的持續(xù)時間等因素，按本領(lǐng)域一般知識設(shè)計。金屬填料或金屬絲、網(wǎng)的材料、結(jié)構(gòu)及表面性質(zhì)按照有利于熱量傳導(dǎo)和適宜于水蒸汽結(jié)霜的原則按本領(lǐng)域一般知識選擇。優(yōu)選傳熱效率高、可以制成較大比表面積的銅、鋁、不銹鋼填料或絲網(wǎng)。為了達(dá)到適宜的緩沖效果，金屬填料、金屬絲或金屬網(wǎng)的用量可參考以下計算過程確定。假設(shè)正常氣體排放量120Nni3/h，氣體密度為13kg/m3，在10分鐘內(nèi)氣量階梯式增大30%,然后階梯式恢復(fù)正常，氣體進(jìn)出冷量緩沖器的溫差為30'C，氣體熱容為1.009kJ/kg/K，采用不銹鋼絲網(wǎng)或填料作為蓄冷體，不銹鋼熱容為0.502kJ/kg/K，控制蓄冷體在釋放冷量的同時溫度上升不超過10°C，則需要的蓄冷體質(zhì)量M為M=(120X0.3X(1/6)X30X1.009)/(0.502X10)=36.2kg。實(shí)際設(shè)計時，可根據(jù)包括氣量大小及波動等具體情況做出調(diào)整，一般可按正常氣量30°/^150%的波動范圍設(shè)計。從以上計算可知，冷量緩沖器在氣量增大的一定范圍內(nèi)、且持續(xù)時間不長的情況下緩沖效果較好，一般來說，在設(shè)計冷量緩沖器時，氣量增大沖擊時間不宜超過30分鐘，氣量增大幅度不宜超過正常處理氣量的50%。當(dāng)然，如果冷量緩器設(shè)計時蓄冷體用量較大，并考慮緩沖器中結(jié)霜融化時吸收的熔解熱，則可以適應(yīng)持續(xù)時間更長或氣量波動更大的工況。為了防止水蒸汽結(jié)霜量較大時，堵塞氣體流動通道問題，選擇的填料或絲網(wǎng)的氣體流動通道應(yīng)較大，如絲網(wǎng)的孔徑大于3mm，填料具有大于3mm的通道等，如絲網(wǎng)孔徑為320mrn,填料具有320mm的通道。也可以在填料或絲網(wǎng)之間設(shè)置氣流通道，氣流通道最好為折線形。在垂直氣流流動方向，總氣流通道(包括設(shè)置的氣流通道和蓄冷體中包括的空隙)總截面積占冷量緩沖器截面積的30%~95%，最好為60°/^90%。制冷系統(tǒng)可以設(shè)置自動控制器，出口氣流溫度低于設(shè)置下限時停止工作，高于設(shè)置上限時啟動工作。冷量緩沖器底部設(shè)置排液口，排液口最好設(shè)置靠近油氣入口位置。本發(fā)明油氣回收工藝和設(shè)備中，油氣的活性炭吸附和再生過程是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的內(nèi)容，可以按實(shí)際情況具體確定。如活性炭吸附過程一般采用兩個吸附器，切換操作，當(dāng)一個吸附器的活性炭飽和后，切換另一個吸附器，活性炭吸附飽和的吸附器進(jìn)行再生操作。再生可以釆用常規(guī)的再生方式，如水蒸汽再生、真空再生等。當(dāng)采用水蒸汽再生時，再生氣體通過冷卻器冷凝，冷凝液可分離為油一水兩相，油相回收，水相排入污水處理系統(tǒng)。下面通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明油氣回收方法及設(shè)備的技術(shù)內(nèi)容和效果。實(shí)施例1某輕油儲罐，正常排氣量為30m3/h，在進(jìn)料時由于來料溫度高于儲罐內(nèi)油品溫度，短時間內(nèi)(約15分鐘)最大排氣量可達(dá)5Qm3/11，排氣溫度較高時為45X:，微正壓，排氣中油氣濃度10%("45%~)。冷凝方式為機(jī)械制冷，冷卻器(即冷量緩沖器)出口溫度按一rc控制。制冷系統(tǒng)制冷能力按正常排氣量的120%設(shè)計，B卩30X120%=36m3/h。冷量緩沖器冷媒蒸發(fā)盤管周圍散裝不銹鋼鮑爾環(huán)填料，填料直徑50mm，堆密度355kg/m3，填料用量為0.14m3。吸附劑采用普通市售脫烴活性炭，設(shè)計空速為500h"，兩座吸附塔切換使用，當(dāng)吸附后氣體污染物濃度超過排放標(biāo)準(zhǔn)時進(jìn)行切換再生，再生使用15(TC以上的飽和水蒸汽，再生排放氣體通過循環(huán)水冷卻水冷凝為油一水兩相，油相回收，水相去含油污水處理系統(tǒng)。凈化氣體中非甲垸總烴濃度小于120mg/m3，無惡臭氣味，符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)。表1實(shí)施例1中不同時間監(jiān)測的條件及結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>實(shí)施例2某油品儲罐，正常排氣量為20m3/h，瞬時最大排氣量為30m3/h，最大排氣量持續(xù)時間30min，排氣溫度30°C40°C，微正壓，排氣中油氣濃度為30%(v)50%(v)。冷凝方式為一級機(jī)械制冷，冷卻器(即冷量緩沖器)出口溫度按一rc控制。制冷系統(tǒng)制冷能力按20m3/h設(shè)計，冷量緩沖器冷媒蒸發(fā)盤管兩側(cè)安裝不銹鋼壓延刺空板波紋填料，填料密度200kg/m3，填料用量03m3。吸附劑采用普通市售脫烴活性炭，吸附平均空速為600h"，兩座吸附塔切換使用，吸附后氣體污染物濃度超過排放標(biāo)準(zhǔn)時切換再生，再生使用15(TC以上的飽和水蒸汽，再生排放氣體通過循環(huán)水冷卻水冷凝為油一水兩相，油相回收，水相去含油污水處理系統(tǒng)。表2實(shí)施例2中不同時間監(jiān)測的條件及結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權(quán)利要求1.一種油氣回收方法，采用活性炭吸附/再生技術(shù)回收油氣，其特征在于在活性炭吸附之前將油氣進(jìn)行冷卻，油氣冷卻采用冷量緩沖器，冷量緩沖器采用冷媒壓縮-蒸發(fā)機(jī)械制冷方式，冷媒在冷量緩沖器內(nèi)的盤管內(nèi)蒸發(fā)吸收熱量，降低冷量緩沖器內(nèi)溫度，在冷量緩沖器內(nèi)全部或部分空間設(shè)置金屬填料、金屬絲和金屬網(wǎng)中的一種或幾種，作為吸收與釋放冷量的蓄冷體。2、按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述冷量緩沖器設(shè)定控制出口氣體溫度為-58'C。3、按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述冷量緩沖器設(shè)定控制出口氣體溫度為(MTC。4、按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的油氣中含有空氣、油氣，油氣體積含量為5%70%。5、一種油氣回收設(shè)備，包括至少兩個活性炭吸附器和活性炭再生裝置，其特征在于油氣回收設(shè)備包括冷量緩沖器，冷量緩沖器、活性炭吸附器和活性炭再生裝置依次通過管線相聯(lián)通；其中冷量緩沖器采用冷媒壓縮一蒸發(fā)機(jī)械制冷方式，冷媒在冷量緩沖器內(nèi)的盤管內(nèi)蒸發(fā)吸收熱量，降低冷量緩沖器內(nèi)溫度，在冷量緩沖器內(nèi)全部或部分空間設(shè)置金屬填料、金屬絲和金屬網(wǎng)中的一種或幾種作為吸收與釋放冷量的蓄冷體。6、按照權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于所述的蓄冷體采用銅、鋁或不銹鋼填料或絲網(wǎng)。7、按照權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于所述的蓄冷體用量根據(jù)包括氣量大小及波動的具體情況做出調(diào)整。8、按照權(quán)利要求5或7所述的設(shè)備，其特征在于所述的蓄冷體用量按正常氣量30%~150%的波動范圍設(shè)計。9、按照權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于所述的蓄冷體金屬絲、網(wǎng)的孔徑大于3mm，填料具有大于3mm的通道。10、按照權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于在垂直氣流流動方向，總氣流通道的總截面積占冷量緩沖器截面積的30°/^95%。全文摘要本發(fā)明涉及一種油氣回收方法及設(shè)備，采用活性炭吸附/再生技術(shù)回收油氣，在活性炭吸附之前采用冷量緩沖器將油氣進(jìn)行冷卻，冷量緩沖器采用冷媒壓縮-蒸發(fā)機(jī)械制冷方式，冷媒在冷量緩沖器內(nèi)的盤管內(nèi)蒸發(fā)吸收熱量，降低冷量緩沖器內(nèi)溫度，在冷量緩沖器內(nèi)全部或部分空間設(shè)置金屬填料、金屬絲和金屬網(wǎng)中的一種或幾種，作為吸收與釋放冷量的蓄冷體。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法可以適應(yīng)排放量波動大的系統(tǒng)，具有油氣回收率高、尾氣可以達(dá)標(biāo)排放、無安全隱患、設(shè)備及運(yùn)轉(zhuǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。文檔編號C10G5/00GK101240183SQ20071001039公開日2008年8月13日申請日期2007年2月9日優(yōu)先權(quán)日2007年2月9日發(fā)明者劉忠生,方向晨,王有華申請人:中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院