专利名称：从烃类和空气的混合气中回收烃类的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种从烃类和空气的混合气中回收烃类的方法及装置，具本地讲，本发明涉及一种结合使用超滤技术和冷凝技术的回收烃类的方法及装置。
在石油加工过程中，尤其是在油品的储运过程中，其轻质油品的损失率约占原油加工的0.35％。近年来随着对环境保护的要求日益提高，企业对油气污染治理的工作也逐步开展。但由于设施不配套，油品周转环节多，调和工艺落后，生产管理水平不高等诸多原因，造成废弃的无组织排放量较大，治理的技术水平也较低，使得我国油品储运系统中含烃气体排放控制方面整体上处于比较落后的水平，与世界上工业发达国家相比还存在较大的差距。又因为成品汽油等轻质油品属挥发的易燃易爆物质，且具有油气聚积性，与空气形成爆炸混合物后容易形成气云，并随着气流四处飘散，最后下沉聚积于洼地或管沟之中，在达到一定浓度之后遇到明火即会引发火灾或爆炸等事故，是生产过程中的安全事故隐患，也是安全事故的根本原因，一旦在装卸油台站处发生火灾或爆炸等重大恶性事故，往往还将造成生命财产的重大损失。目前，随着环境保护要求意识的提高，以及浮顶罐等多项技术的成功应用，近年来人们把更多的注意力集中于利用油气回收技术控制油气的排放浓度，研制了不同类型的回收装置。
美国专利US 4,039,306公开一种从烃类气体和空气混合物中回收烃类气体的自汽提的循环吸附装置。该装置包括两个装有吸附剂材料的吸附塔，其自动控制阀将混合气通入一个吸附塔，并使另一个吸附塔与汽提装置相连，当然还有一种测试装置，以便自动确定流经吸附塔的气流是否需要切换，如果需要切换则驱动自动阀来完成这一切换。汽提装置有一真空泵，其吸入段交替地与两个吸附塔相连并将其抽空，抽出的气体再送至冷凝塔进行烃类冷凝回收。冷凝下来的烃类去贮罐，而未冷凝下来的气体与烃类气体和空气的混合物一起进入活性吸附塔进行处理。该发明结合使用了吸附技术和冷凝回收技术。
欧洲专利EP 298288公开了一种通过冷却气体混合物来降低烃类排放的方法，它采用两个净化段，在第一净化段中部分烃类排放物被冷却并沉降下来，在第二净化段中将仍保留在气体混合物的烃类排放物在内燃机燃烧，利用释放的能量驱动第一净化段中的冷却装置。在第一净化段中气体混合物可以在传质装置中针对烃类化合物进行部分脱气。另外，第一净化段还可含有湍流管装置，以促进冷凝的烃类进一步沉降。
欧洲专利EP 528320公开了一种低温回收C2或更高级烃的工艺，该工艺包括(a)将气态物流进行部分冷凝；(b)将已部分冷凝的气态物流进行相分离，在相分离器中分离成气态组份和液态组份；(c)用低温冷凝法对(b)中的气态组份进行精馏，产生轻烃的气态物流和重烃的液态物流；(d)将来自(b)的液态组份和来自(c)的重质液态物流在汽提塔中进行汽提，汽提塔的塔底物流是重烃产品；(e)工艺的致冷量主要来自采用混合致冷剂的、单程气体再压缩致冷机。这种方法优点在于由于在较低的压力下处理气态物流，因而分离所需的能量较低，而且因采用单个压缩机，设备也较为便宜。
US 5,154,735中则使用固体吸附剂床层回收烃；EP 628336则使用活性炭作吸剂回收烃。
实际上要大规模地回收混合气体中的烃类，一般离不开对气体进行冷凝回收的技术，即使采用吸附剂也需要对烃类进行最终的冷凝回收。然而冷凝过程中一个令人头痛的问题就是水分从气体中冷却下来变为冰而给后续的致冷机操作带来一系麻烦如堵塞。另外，冷凝的温度越低，耗能也就越大。如何节省能耗也是回收气体中烃类时的一个重要问题。
本发明的目的就是提供一种从烃类和空气的混合气体中回收烃类的方法及装置，其不但可以在较高温度下除掉气体混合物中的水分，从而消除结冰对致冷系统带来的影响；而且可以在相对较高的温度下冷凝回收烃类，从而减少能耗。
本发明所提供的从烃类和空气的混合气体中回收烃类的方法，主要包括(a)将烃类与空气的混合气体进行预冷，预冷的温度控制在零度以上、10℃以下；(b)将(a)中预冷后的混合气体进行初级气液分离，分离出其中所形成的液相成份；(c)将(b)中经过初级气液分离后所得的气体组份进行深冷冷凝，冷凝温度控制在-10℃～-70℃，回收其中形成的液体烃。
另外，在步骤(c)的深冷冷凝之后，可以采用二级气液分离，回收其中所形成的液体烃。
在上述的方法中，烃类与空气的混合气进行预冷和初级气液分离的主要目的是脱除混合气中大部分的水分，因为当混合气预冷到零度以上、10℃以下时，混合气中的大部分水分发生雾化，经气液分离可以除掉。优选的预冷温度控制在2℃～6℃之间。
经上述二级气液分离后所得的气体组份，其中还含有微量的、未液化的气体烃。由于不同地区的排放标准可能不同，因而可根据实际情况，对该气体组份进行溶剂吸收或活性炭吸附处理，以进一步降低排放气体中的烃类含量。按照本发明的方法处理后，排放气体的烃类含量一般要低于国家规定的排放标准150mg/Nm3。另外一种方案是将二级气液分离后所得的气体组份作为炼厂或其它装置中火炬的燃烧空气，进行燃烧处理。
实际上，步骤(a)中烃类与空气的混合气在预冷前，可以进行增压处理。增压处理可以采用压缩机，将烃类和空气的混合气压缩至表压为0.3-1.0MPa，优选为0.4-0.8MPa。微正压可采用风机。
步骤(b)中的初级气液分离和/或步骤(c)之后的二级气液分离是采用超滤装置进行的。超滤装置由烧结不锈钢丝毡作过滤介质的分离器和/或由超细玻璃纤维作过滤介质的分离器组成。超滤装置的过滤属于以扩散、拦截、碰撞等综合机理共同作用的深层过滤，可有效捕集亚微米级粒子。气相中残余液态烃含量可小于1mg/m3，过滤精度达到10纳米。超滤装置的滤芯可以是圆桶状滤床结构，滤床由预过滤层、超细纤维层、过渡层和重力沉降层组成。呈悬浮状的液体微粒进入超细纤维层后，微小的油气溶胶粒子在密集纤维床的直接拦截、惯性碰撞与布朗运动等综合作用下，被收集于一根根超细纤维上，并趋于集结、凝聚并产生重力沉降。
在初级气液分离器中采用上述高效的超滤装置，可在较高的预冷温度下如零度以上、10℃以下，除掉大部分的水分，消除了致冷机中的结冰隐患；而在二级气液分离器中采用高效的超滤装置，可在相对较高的温度下回收液体烃，从而达到节能的目的。在本发明中，优选的深冷冷凝温度控制在-20℃～-40℃之间。
另外，步骤(b)中经过初级气液分离的气体组份在进行深冷之前，可以使用分子筛吸附、膜分离或除霜液体来进一步脱除其中的水分，以减少致冷机中冰的累积。除霜液体一般采用醇类。
本发明还提供了一种从烃类和空气的混合气中回收烃类的装置，该装置既可以放置在能够移动的撬板式承载基座上，也可固定于现场地面，其主要的组成部分按顺序地包括(1)预冷却器；(2)初级气液分离器；(3)深度冷凝器。
在深度冷凝器之后还可接有二级气液分离器。
在预冷却器之前还可连结有压缩机或风机，以便为系统提供增压，即为系统中气体流动提供动力，同时还可能提高分离效果。
而所说的初级气液分离器和/或二级气液分离器可由超滤装置构成，而超滤装置又包括烧结不锈钢丝毡作过滤介质的分离器和/或超细玻璃纤维作过滤介质的分离器。
本发明中，在所说的深度冷凝器之前还可连结装有分子筛的干燥器、膜分离器或者装有除霜液体的除霜器，以进行深度脱水。
预冷却器可以采用余冷换热器，即利用处理完毕的排放气体来冷却烃类和空气的混合起始物流。当然也可以使用烃化合物作致冷剂的致冷机来进行预冷却。
深度冷凝器则可以使用烃化合物作致冷剂的致冷机，以便达到冷凝回收烃类的低温。
本发明装置中，可以在二级气液分离器之后连结活性炭吸附器、溶剂吸收塔或燃烧装置，使得最终排放的气体中烃含量达到排放标准或优于排放标准。
在本发明的方法和装置中，由于采用预冷和初级气液分离，尤其采用超滤装置作为初级气液分离装置，而消除了致冷机中的结冰堵塞问题；而采用超滤装置的二级气液分离，又使得深冷冷凝的温度相对可以提高，从而减少了能耗。
下面借助附图用实施例来进一步阐述本发明，但本发明的范围不仅仅限于这些实施例。这些实施例仅是实施本发明的部分优选方式。
图1是可现场装配的、从烃类和空气的混合气中回收烃类的流程示意图。
图2是采用膜分离器的、可现场装配的、从烃类和空气的混合气中回收烃类的流程示意图。
图3是可移动式从烃类和空气的混合气中回收烃类的流程示意图。
其中，1是油气收集器，2是用于预冷的余冷换热器，3是初级气液分离器(超滤装置)，4是换热器，5是用于深冷冷凝的致冷机，6是活性炭吸附器，7是揉性气罐，8是压缩机，9是撬座，10是膜分离器或分子筛干燥器，11是二级气液分离器(超滤装置)，12是溶剂吸收塔。
超滤装置3由两级分离过滤装置构成，第一级滤材为烧结不锈钢丝毡，第二级滤材为平均直径小于1微米的超细玻璃纤维。
权利要求
1.一种从烃类和空气混合气中回收烃类的方法，包括以下过程(a)将烃类与空气的混合气进行预冷，预冷温度控制在零度以上、10℃以下；(b)将(a)中预冷后的混合气进行初级气液分离，分离出其中所形成的液相成份；(c)将(b)中经过初级气液分离后的气体组份进行深冷冷凝，冷凝温度控制在-10～-70℃，回收其中所形成的液体烃。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所说的深冷冷凝之后，采用二级气液分离器回收液体烃。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，二级气液分离后所得的气体组份进行溶剂吸收、活性炭吸附或燃烧处理，然后排空。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，步骤(a)中烃类与空气的混合气在预冷之前进行增压处理。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所说的增压处理是采用压缩机，并将所说的混合气压缩至表压为0.3-1.0MPa。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所说的增压处理是采用风机。
7.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，步骤(a)中所说的预冷温度控制在2～6℃之间。
8.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所说的初级气液分离和/或所说的二级气液分离是采用超滤装置进行气液分离的。
9.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，步骤(b)中经过初级气液分离的气体组份在进行深冷之前，用分子筛吸附、膜分离或除霜液体进一步脱除其中的水份。
10.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，步骤(c)中所说的深冷冷凝温度控制在-20～-40℃之间。
11.一种从烃类和空气的混合气中回收烃类的装置，可以制成能够移动的撬板式，也可以固定于现场地面，它按顺序地包括如下部分(1)预冷却器；(2)初级气液分离器；(3)深度冷凝器。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，在所说的深度冷凝器之后，还接有二级气液分离器。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，该装置在所说的预冷却器之前还包括有压缩机或风机。
14.如权利要求12或13所述的装置，其特征在于，所说的初级气液分离器和/或二级气液分离器由超滤装置构成，该超滤装置包括烧结不锈钢丝毡作过滤介质的分离器和/或超细玻璃纤维作过滤介质的分离器。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，在所说的深度冷凝器之前连结装有分子筛的干燥器、膜分离器或装有除霜液体的除霜器。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所说的预冷却器为余冷换热器或烃化合物作致冷剂的致冷机。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所说的深度冷凝器为烃化合物作致冷剂的致冷机。
18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，该装置在二级气液分离器之后连结活性炭吸附器、溶剂吸收塔或燃烧装置。
全文摘要
本发明涉及一种从烃类和空气混合气中回收烃类的方法及装置。该方法包括:(a)将烃类与空气的混合气进行预冷,预冷温度控制在零度以上、10℃以下;(b)将(a)中预冷后的混合气进行初级气液分离,分离出其中所形成的液相成份;(c)将(b)中经过初级气液分离后的气体组份进行深冷冷凝,冷凝温度控制在－10～－70℃,回收其中所形成的液体烃。另外,在深冷冷凝之后,采用二级气液分离器回收液烃。上述的初级气液分离器和二级气液分离器则使用超滤装置。
文档编号C10G5/00GK1366021SQ01100559
公开日2002年8月28日 申请日期2001年1月15日 优先权日2001年1月15日
发明者张文慧, 周红军, 尤健 申请人:张文慧, 尤健, 周红军