一种油库和加油站油气回收装置的制造方法
【专利摘要】一种油库和加油站油气回收装置，属于回收处理油气的环保技术。本发明将油品在储运过程中产生的各种油气和空气的混合气体，采用油气分离器、有机或无机膜等工艺分离及吸附。油气分离器中设计旋流分离管和粗粒化聚集板。分离膜是具有较强选择性和渗透性的聚辛基甲基硅氧烷为材料的高分子致密膜，膜厚度为1～3μm，支撑层为聚偏乙烯材料或三氧化二铝材料。两个吸附器中的吸附剂为专用于油气回收的柱状活性碳和硅胶等多种吸附剂，两者交替在真空泵P2作用下进行真空脱附，脱附时间设定为15～20分钟。在吸附器中具有空气循环的余热取出设计。本发明油气回收率高达98％以上，排放气中油气几乎接近于零排放，可获得明显的环境效益和经济效益。
【专利说明】
一种油库和加油站油气回收装置
技术领域
[0001]本发明涉及环境保护及节能技术领域的一种油气回收处理系统，特别指一种用于油库和加油站油气回收装置。
【背景技术】
[0002]随着人们生活质量的提高，对环境的保护意识也逐渐增强。而对于建在城镇办公场所和生活社区的加油站和油库，由于很少安装油气回收系统，在给机车加油或向油库充油的过程中就会有一部分油气挥发至空气中，由此不但造成大气污染，连续不断的油气挥发还会造成严重的经济损失。据统计，2003年我国拥有各类汽车超过1600万辆，仅消耗汽油就达6000万吨，在销售储运环节“大呼吸”“小呼吸”，以及油品生产环节蒸发损耗超过60万吨，这相当于每年的经济损失近达20亿人民币。
[0003]2008年北京奥运会、2010年上海世博会和2012年广东亚运会筹备期间，中国政府投巨资在场馆附近和主要市区的油库和加油站增加建设了多套油气回收装置，并逐渐在一些省会城市展开推广。
[0004]目前，人们已经研发出多种油气回收技术方案，如吸收法、吸附法、冷凝法及膜法等。其中吸收法油气回收是指通过油气和空气混合气与吸收剂接触，根据不同组分在吸收剂中的溶解度不同，即油气组分溶解于该吸收剂形成溶液，不能溶解的空气组分则保留在气相中，于是原混合气体的组分得以分离。故吸收法对于处理高浓度、大流量的油气有明显的优势，回收效果的好坏主要取决于吸收剂。如要控制吸收法回收系统尾气中油气浓度在很低的水平，吸收塔的高度可能很高，从而增加了投资及运行费用。吸附法有利于控制回收系统尾气中油气浓度在很低的水平，但其存在吸附热明显、解析较难、达到吸附平衡时间较长等问题，故特别适合于回收低浓度、小流量的油气，并宜作为某些组合工艺的后续处理。冷凝法是利用各种烃类VOCs在不同温度和压力下具有不同的饱和蒸汽压，通过降低温度或增加压力，使某些有机物由气态转化为液态的原理，汽油等轻质油品由原油加热蒸馏而得到，因此只要将油气降温到初馏点以下就能从气态变成液态。冷凝法简单，可直接回收油品，对于处理高浓度、中流量的油气有明显的优势。但单纯的冷凝法冷凝温度要低于_70°C以下，才可保证回收率达到90%左右，相应地制冷系统较复杂。同时，还要用耐低温材料及增加保温、除霜等环节，投资成本和运行费用都较高。膜分离法是利用油气与空气在膜内扩散性能(即渗透速率)的不同来实现分离，即让油气/空气混合物在一定压差推动下经过膜的“过滤作用”，使混合气中的油气优先通过膜得以分离回收，而空气则被选择性截留。膜分离系统负压操作会不可避免地引入空气，所以采用正压操作，采用专用的防爆油气压缩机，在提高膜件推动力的同时渗余气保持较高的压力有利于吸附系统的操作，提高吸附效率。膜分离法油气回收技术作为一门新技术，尚处于研究开发中，尤其对高性能的膜材料的开发研制。目前，虽然膜技术还没有成熟，但可在组合工艺中作为一种预处理，其效果比其他工艺要明显的多。
[0005]由于单一工艺很难达到环保排放标准，故目前通常采用几种工艺相结合的方式，这样不同工艺的组合以取得优势互补，并在一定程度上减少环境污染，提高其操作安全性。根据本发明的技术特点检索了相关专利数据库，发现有以下几种组合工艺:
[0006]申请号200620168794.3专利“膜法油气回收系统”和申请号200720305625.5专利“用于加油站的油气回收处理系统”，两种专利都只单纯采用了膜分离法，正如上文提到目前在膜组件还没有成熟的情况下，单纯的某一工艺是很难到达国家规定的油气浓度排放标准。
[0007]申请号200410064973.8的专利“复叠法油气分离回收系统及其分离回收方法”、申请号200610135849.5的专利“冷凝和膜分离组合式油气回收工艺技术”和申请号200720089596.2的专利“用于加油站或油库油气回收处理的膜式冷凝油气液化装置”都采用了“冷凝”和“膜分离”组合工艺方法。申请号200710003055.8的专利“一种油气回收处理方法”和申请号200710131549.4的专利“利用吸收法和膜分离法集成技术的油气回收”采用了“吸收”和“膜”的组合工艺方法。目前尚未公开发表的与本发明技术特点密切相关的采取“膜分离和吸附复合工艺”的油气回收方法应用于加油站或油库油气回收的报道。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是为克服现有油气分离回收技术的不足，是对单吸附技术的改进，克服了单吸附工艺吸附时间长，处理量小的缺点。针对现有技术上述的不足，本发明所提供的是工艺简单、设备紧凑、能耗较小、运行成本低、操作费用低、投资回收期短，占地面积小、无二次污染回收益好的膜分离和吸附工艺方法。
[0009]本发明为膜分离与吸附工艺油气回收系统，包括压缩机、油气分离器、膜组件、吸附单元和真空栗，按图所示连接在一起。在吸附单元设有两个吸附器进行交替吸附和脱附，并设计了吸附过程中放热的取出，从而保证了活性碳的活性和寿命，达到很好的吸附效果。
[0010]本发明所述的膜分离与吸附工艺相结合的油气回收方法是:通过压缩机压缩油气混合气然后经油气分离器除去其中的固体颗粒以及气雾状油滴后，进入膜分离系统；经过膜分离系统后，渗余气进入吸附单元，含有富集油气的渗透气返回到地下储罐；经过吸附器的吸附与解析后，解吸气通过真空栗送入地下储罐，装置排放气接近于零排放。
[0011]本发明所采用的工艺可分为油气回收膜系统和油气吸附/脱附系统，其实现的途径是:收集的油气混合气经压缩后，进入油气回收膜系统中的油气分离器，油气分离器中设计旋流分离管和粗粒化聚集板。其中颗粒大的油滴就被分离出来，其余的油气及空气进入膜分离系统进一步分离。分离膜是具有较强选择性和渗透性的聚辛基甲基硅氧烷高分子致密膜，膜厚度为I?3μπι，以聚偏乙烯材料或三氧化二铝作为支撑层的膜结构。在膜分离器前后的的压差作用下，大部分的油气被富集在渗透气一侧并从膜分离器出来与油气分离器中分离出液态油一起进入地下储罐，其余含有少量油气的渗余气进入吸附系统进一步被吸附。吸附器中用于油气吸附处理的吸附剂为柱状油气专用活性碳和硅胶等多种吸附剂。在吸附系统中系统工艺设置初始状态默认吸附器A吸附油气，当由膜系统中分离出来的渗余气进入量达到饱和状态时，工艺控制程序自动将油气输送切换给吸附器B，吸附器B开始吸附油气。于此同时真空栗Ρ2启动，吸附器A进行真空脱附，脱附时间设定为15?20分钟。脱附完后，吸附器A缓慢释放负压状态，并对活性碳进行吹扫，回复常态进入待命工作状态。待吸附器B中油气进入量再次达到饱和值时，再切换到吸附器Α，同时吸附器B脱附，脱附的油气被送入地下储罐中。在吸附器A (4)和吸附器B (5)中具有空气循环的余热取出设计，避免吸附过程中发热后达到热平衡后，吸附过程的停止，确保了吸附剂的活性和长周期稳定运行。如此循环。未被吸附的空气进入大气排放。通过此工艺过程排放的油气浓度远远低于排放标准中的25g/m3。
[0012]本发明相对于传统的冷凝加吸附工艺及单纯的膜工艺相比，其显著的特点是:1、系统结构简单，自动化程度高，运行成本低廉；2、集膜分离与吸附回收方法的优点为一体，使得本发明更能广泛的被运用于各种油气处理场所；3、排放指标远远符合国内外最严格的环保排放标准要求；4、分离效果显著，其回收率可达98%以上，可获得明显的环境效益和经济效益；5、噪音小，能耗小，适合于居民居住场所的油气回收处理。
【附图说明】
[0013]图1是膜加吸附组合油气回收工艺流程图
[0014]图1中的说明:
[0015]1-集气管 2-压缩机Pl 3-油气离器
[0016]4-膜分离器 5-吸附器A 6-吸附器B
[0017]7-真空栗P2 8-回油管 9-排放口
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例对本发明的工艺作进一步的阐述。
[0019]如图1所示，本发明具体工艺从左至右依次设有集气管(I)、压缩机Pl (2)、油气分离器⑶、膜分离器(4)、吸附器A (5)、吸附器B (6)、真空栗P2(7)、回油管⑶以及两个吸附器上方的排放口(9)。
[0020]图中各部分的连接情况如下:集气管⑴经过压缩机Pl (2)与油气分离器(3)进口端相连接；油气分离器(3)顶部出口端与膜分离器(4)进气端相连接，油气分离器(3)底部出口与回油管(8)相连接；膜分离器(4)渗余气出口端与吸附器A(4)、吸附器B(5)的进气口相连接，膜分离器⑷渗透气出口端与回油管⑶相连接；吸附器A(5)及吸附器B(6)的解析气出口端与真空栗P2 (7)进气口端相连接，真空栗P2 (7)的出气口与回油管(8)相连接；吸附器A(4)及吸附器B(8)并联，其上部与排气口(9)相连接。
[0021]本工艺在运行时，利用油气集气系统，将油品储运设备在收发由过程中产生的各种油气和空气的混合气体通过集气管(I)经过压缩机Pl (2)送入油气分离器(3)，油气分离器(3)中设计旋流分离管和粗粒化聚集板。利用油气分离器(3)自身的结构和分离原理将大颗粒油滴分离出来，其余油气和空气混合气经油气分离器(3)进入膜分离器(4)在压力差作用下作进一步分离处理，大部分的油气被富集在渗透气一侧并从膜分离器出来与油气分离器中分离出的大颗粒油滴一起经回油管(8)返回到地下储罐或直接外送使用。分离膜是具有较强选择性和渗透性的聚辛基甲基硅氧烷高分子致密膜，膜厚度为I?3 μπι，以聚偏乙烯材料或三氧化二铝作为支撑层的膜结构。从膜分离器(4)中分离出来的含有少量油气的渗余气被送至系统默认的吸附器Α(5)中进一步吸附分离。吸附器Α(4)和吸附器B(5)中用于油气吸附处理的吸附剂为柱状油气专用活性碳和硅胶等多种吸附剂。在吸附器Α(4)和吸附器Β(5)中具有空气循环的余热取出设计，这样使吸附放热反应一直向正方向进行，避免到达热平衡，吸附反应停止。当由膜分离器(4)中分离出来的渗余气进入量达到饱和状态时，工艺控制程序自动将油气输送切换给吸附器B (6)，吸附器B (6)开始吸附油气。于此同时真空栗P2(7)启动，吸附器A(5)进行真空脱附，脱附时间设定为15?20分钟。脱附完后，吸附器A(5)缓慢释放负压状态，并对活性碳进行吹扫，回复常态进入待命工作状态。待吸附器B(6)中油气进入量再次达到饱和值时，再切换到吸附器A(5)，同时吸附器B(6)脱附，脱附的油气被真空栗P2 (7)送入地下储罐或直接外送使用，如此循环。未被吸附的空气经排气口(9)进入大气排放，从而实现了油气的回收利用，并防止环境污染。
[0022]该分离系统中，压缩机Pl (2)、膜分离器(4)、吸附器A(5)、吸附器B(6)以及真空栗P2(7)的启动与停止都是由各处的压力传感器感应此处的压力值与系统自动控制程序中的压力范围对比进行自动控制。其中吸附器A(5)及吸附器B(6)中所使用的吸附剂为专门研究用于油气回收的柱状活性碳和硅胶，且三苯不易使该活性碳中毒失效，其吸附/脱附效果远远大于普通活性碳，使用后可进行二次开发利用，不会造成二次污染。
【主权项】
1.一种油库和加油站油气回收装置，其特征是:该装置从左至右依次设有集气管(I)、压缩机Pl (2)、油气分离器(3)、膜分离器(4)、吸附器A(5)、吸附器B(6)、真空栗P2(7)、回油管(8)以及两个吸附器上方的排放口(9)。各部分连接情况如下:集气管(I)通过压缩机Pl (2)与油气分离器(3)进口端相连接；油气分离器(3)顶部出口端与膜分离器(4)进气端相连接，油气分离器(3)底部出口与回油管(8)相连接；膜分离器(4)渗余气出口端与吸附器A(5)、吸附器B(6)的进气口相连接，膜分离器(4)渗透气出口端与回油管(8)相连接；吸附器A(5)及吸附器B(6)的解吸气出口端与真空栗P2(7)进气口端相连接，真空栗P2 (7)的出气口与回油管(8)相连接；吸附器A(5)及吸附器B(6)并联，其上部与排气口(9)相连接。2.根据权利要求1所述的油库和加油站油气回收装置，其特征在于:油气分离器(3)中设计旋流分离管和粗粒化聚集板。3.根据权利要求1所述的油库和加油站油气回收装置，其特征在于:分离膜是具有较强选择性和渗透性的聚辛基甲基硅氧烷高分子致密膜，膜厚度为I?3 μπι，以聚偏乙烯材料或三氧化二铝作为支撑层的膜结构。4.根据权利要求1所述的油库和加油站油气回收装置，其特征在于:吸附器Α(5)和吸附器B (6)交替在真空栗Ρ2 (7)下脱附，其脱附时间设定为15?20分钟。5.根据权利要求1所述的油库和加油站油气回收装置，其特征在于:吸附器Α(4)和吸附器B (5)中用于油气吸附处理的吸附剂为柱状油气专用活性碳和硅胶等多种吸附剂。6.根据权利要求5所述的油库和加油站油气回收装置，其特征在于:在吸附器Α(4)和吸附器B (5)中具有空气循环的余热取出设计。
【文档编号】B01D53/22GK105883711SQ201410724408
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年11月27日
【发明人】王洪福, 任迪, 韦伟
【申请人】长江(扬中)电脱盐设备有限公司, 江苏三星能源装备有限公司