[发明专利]一种处理燃料油含水汽VOCs的冷凝吸附催化氧化装置及方法

说明书

本发明公开了一种处理燃料油含水汽VOC_s的冷凝吸附催化氧化装置及方法，装置包括：VOC_s输送系统、冷凝系统、吸附系统和催化氧化系统；方法包括如下步骤：(1)将高浓度燃料油含水汽VOCs通过冷凝系统，通过第一温度冷场、第二温度冷场及第三温度冷场梯度降温；(2)冷凝过后的常温气体进入吸附系统，吸附系统采用双罐吸附真空解析模式，进一步降低有机废气浓度；(3)将气体浓度波动较小的气体通过催化氧化系统，将低浓度有机废气中的轻组分催化氧化为CO₂和H₂O，完成燃料油含水汽VOCs的达标排放。本发明能够耦合冷凝技术、吸附和催化氧化的技术优点，解决冷凝过程中水蒸气堵塞换热器、吸附过程中温升问题及含有轻组分如碳二达标排放问题。

技术领域

本发明涉及环保技术领域，尤其是一种处理燃料油含水汽VOC_s的冷凝吸附催化氧化装置及方法。

背景技术

原油、汽油和石脑油是石化行业中常见的燃料油，其在运输、储存、生产和使用过程中易蒸发损耗，挥发出来的油气又称有机废气即VOCs中主要是碳四、碳五及碳六，还有少量的碳一、碳二、碳三及碳七。据统计，汽油从油罐挥发出来的油气中，有机溶剂体积分数高达30％左右。石脑油和汽油物化性质类似，特别是轻石脑油，其馏程为70℃～145℃，有些炼厂的轻石脑油比汽油挥发性还要强。原油和原油产地油罐，如中东的南帕斯原油，其轻组分含量高，挥发度和汽油相差无几。

中国每年因为存储、运输浪费的油气资源高达上百万吨，这不仅浪费资源，而且造成环境破坏；同时溢出的油气与空气混合后易达到爆炸极限，从而引发火灾等安全事故。因此需要对挥发的油气资源进行治理，一类为回收技术，另一类为销毁技术。回收技术主要包括冷凝、吸收、吸附和膜分离等技术。回收的挥发性有机物可以直接或经过简单纯化后返回工艺过程再利用，以减少原料的消耗。销毁技术主要包括高温焚烧、催化燃烧、生物氧化、低温等离子体破坏和光催化氧化等技术。

冷凝法油气回收是利用烃类物质在不同温度下的蒸汽分压力差，应用机械制冷技术多采用多元工质复叠逐级降低油气温度，使烃类物质蒸汽分压达到饱和状态，而逐步冷凝成液态的一种油气回收方法。国外早在上世纪中叶就开始油气回收技术的研究工作，至1997年美国爱德华兹公司已在全球安装400多台冷凝法油气回收设备，1989年中国镇海炼油厂引进一套该公司制造的冷凝法油气回收设备，安全运行至今，经济效益显著；中国台湾现有的24座大中型油库全部应用了冷凝法油气回收设备。冷凝法油气回收技术通常依据油气组成、回收率及尾气排放标准，确定冷凝装置的最低温度设置，高效的冷凝流程采用多级降温，末端处理浓度为-110℃方可满足GB20950-2007《储油库大气污染物排放标准》和GB20952-2007《加油站大气污染物排放标准》等国标要求(非甲烷总烃排放限值25g/m3，去除效率≥95)。随着国家排放标准的提高及油气处理设备能耗的要求，单一的处理技术已经不能满足市场的需求，符合工艺的开发和应用方兴未艾。油气吸附回收技术一直是国内外关注的一个研究课题，油气吸附剂的性能影响到整个回收技术的投资成本、运行费用及安全性能。目前可用于油气回收的吸附剂主要是活性炭类、硅胶类和沸石分子筛类，各种吸附剂都存在一些问题，如吸附剂的劣化问题，活性炭导热系数低，具有可燃性，活性炭纤维价格高、填充体积大，硅胶吸水性强等，为此需要筛选或开发适用于油气回收的专用吸附剂。催化氧化技术在石油化工行业中下游的精细化工应用比较广泛，由于原油汽油石脑油等挥发出来的油气组分含有少量的碳一、碳二和碳三，特别是碳二的存在，其不易回收的特点，使得达标排放(120mg/m³)对回收技术压力巨大。催化氧化技术是利用催化剂使有害气体中的可燃组分在较低的温度下氧化分解的净化方法。对于CnHm和有机溶济蒸汽氧化分解生成CO₂和H₂O并释放出热量。其反应方程式为：