[发明专利]一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置和油气回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及油气回收技术领域，特别涉及一种有效防止吸附温升的吸附冷凝式油气回收装置和油气回收方法。

背景技术

油气是一种VOC(Volatile Organic Compounds，挥发性有机化合物)气体，一般是含有挥发性有机气体和大量不凝性气体的混合物。

现有的主流油气回收处理工艺的技术方法，一般为冷凝+吸附工艺、压缩冷凝+膜+吸附工艺、吸附+吸收工艺等。

1、冷凝+吸附工艺，由于油气进入吸附系统之前，需要先冷凝，降低了进入吸附系统的温度和浓度，控制了吸附温升，但是，直接对油气降温需要使油气中的挥发性有机气体和不凝性气体未分开时相变，此时挥发性有机气体的分压力非常低，对应地，挥发性有机气体的相变温度点很低，只有降低冷凝温度才能使其相变，比如通常的用于汽油油气的冷凝+吸附工艺，其设计温度为-75℃。冷凝+吸附工艺还对不凝性气体以及不凝性气体中可能的水分相变等提供低温冷量，做了无用功。吸附分离的高浓度油气，引入装置入口与新鲜油气混合，略微提高了进入冷凝系统的挥发性有机气体的分压力，使油气冷凝。但是这样白白浪费了吸附系统的分离作用(脱附出的高浓度油气又在系统入口被新鲜油气稀释)，使脱附气再次循环增加了冷凝和吸附两个系统的负担，再次增大了能耗。

2、压缩冷凝+膜+吸附工艺，通过对油气的压缩使油气中挥发性有机物的分压力升高，从而提高其冷凝相变的温度点，再通过膜及活性炭等的分离作用，使分离的高浓度油气返回入口与进口气体混合继续压缩冷凝，同样地，已分离的油气被再次引入入口与新鲜油气混合，降低了脱附出的高浓度油气的分压力，从而使装置能耗上升，投资加大。

3、吸附+吸收工艺，较好地解决了以上两种工艺分离气再次循环，引起脱附气稀释，而造成能耗增加的缺点。通过把脱附气直接脱出，直接用吸收剂吸收，未被完全吸收的部分油气再与入口新鲜油气混合再次循环处理，这就极大地降低了设备的整体能耗，但若采用与油气不同物质的高效吸收剂时，又引入了新的物质——吸收剂，又牵涉吸收剂的分离再生问题，使问题复杂化。故，目前运行装置多是采用同物质吸收，如汽油油气吸附+吸收回收装置，采用活性炭吸附，油库储罐引过来的冷汽油吸收的工艺。由于汽油油气的浓度非常高，活性炭吸附汽油时会散发大量的吸附热，特别是在大方量油气回收中需要填埋较多活性炭时，由于活性炭的热导率非常差，非常容易造成活性炭局部过热，带来巨大的安全隐患。此外，汽油的吸收效率非常低，需要大量新鲜冷汽油作为吸收剂，而且一般油气回收处理装置都装在装卸油区，离油库储罐区较远，这种工艺将增加吸收剂循环系统的投资，且必须现场安装调试，不能工厂标准化组装成标准设备。

除以上工艺外，现有最接近本发明的油气回收方法是，中国发明专利CN201110090661中提到的一种吸附+冷凝的工艺，此工艺从大思想上解决了冷凝+吸附等类似工艺的能耗问题，又解决了吸附+吸收工艺的吸收剂导致设备成本增加等问题。但是该工艺吹扫时引入了新物质——加热的氮气，浪费了热能和氮气资源；另外，该专利并未考虑吸附时产生的巨大吸附热造成吸附剂和吸附质升温，可能带来安全隐患的问题；而且该工艺只是针对如其专利中的提到的甲苯和空气的混合气等相变温度较高的特殊的单组分油气，这些单组分物质的相变温度高，对能耗不敏感。对于汽油油气等需要低温下的较大相变负荷的混合物油气，是完全无法采用此工艺的。

由于真空泵的实际抽气流量并不是恒定值，在真空泵的起始抽气阶段，其排气量非常大，抽出的需相变的油气较多，此时需要的“冷负荷”很大，采用专利CN201110090661时将无法保证其制冷温度，从而导致大量未相变油气再次循环进入吸附系统。如以1000Nm³/h的汽油油气采用吸附法回收来说，其干式真空泵的配置达到1500～2000Nm³/h，也就是说，在启动瞬间其高浓度油气达到1500～2000Nm³/h，这么大的油气流量其冷凝相变负荷是非常巨大的，经过HYSYS模拟计算，其值近700KW，远大于采用冷凝+吸附工艺的油气回收设备的能耗。若采用变频控制真空泵实际流量，则为了满足在10～20分钟内脱附完成的工艺要求，干式真空泵需要增加几个数量级才能达到此速率要求，造成干式真空泵的投资剧增。

为了防止吸附的超温，有通过在活性炭吸附罐内增加冷却盘管来带走吸附热的设计，如专利CN201020252215，在吸附罐内增加了冷却盘管，通过冷凝下来的冷汽油循环进入吸附罐，带走吸附热。这无疑会增加投资，增加系统复杂程度。