一种过程防爆油气处理装置及油气处理方法与流程

本发明涉及一种过程防爆油气处理装置及油气处理方法，属于石油化工、环境保护领域。

背景技术：

石油及其产品是多种碳氢化合物的混合物，其中的轻烃组分具有很强的挥发性。在油品生产、储运和销售过程中，不可避免会有一部分轻质液态组分汽化，混入到大气中形成油气。以码头油品转运为例，油气一般是在将油品从存储容器转移到接收容器的过程中产生的。接收容器的内部空间在接收油品之前被空气占据，油品从存储容器输入到接收容器的过程中，一部分油品挥发进入位于接收容器内部空间的空气中成为油气，未挥发的油品逐渐占据接收容器的内部空间，并驱赶油气从接收容器的排气口向外排出。如果任凭油气在空气中自然散逸，不仅会产生巨大的资源浪费，而且会造成巨大的环境污染。

现在国内外常用的处理油气的方式有破坏法和回收法。破坏法指用燃烧的方法来处理油气，存在耗能大、事故率高、资源浪费等缺陷。回收法包括吸附法、吸收法、冷凝法和膜分离法，前述回收法均存在处理方式单一、成本高、处理不彻底、排放浓度高无法实现达标排放等缺陷(GB31571-2015标准要求有组织排放大气污染物排放限值120mg/m3)，现有也有采用组合的方法对油气处理，但现有方法存在风机防爆的安全问题，且现有所用吸收剂多为柴油等油溶剂，存在成本高，再生费用高，自身存在挥发、排放不达、再生过程操作复杂、吸附后处理吸附剂效率低、易失活等问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中油气处理成本高，回收不彻底、排放不达，安全性差、易爆炸等问题，本发明提供一种过程防暴油气处理装置及油气处理方法。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种过程防爆油气处理装置，包括的循环水泵、多级喷射泵、气-液-液分离器罐、吸收冷凝塔、吸附塔和油水分离器，其中，多级喷射泵由一个以上的喷射泵串联形成；多级喷射泵、气-液-液分离器罐、吸收冷凝塔和吸附塔顺序相接；气-液-液分离器罐、循环水泵、油水分离器、多级喷射泵和气-液-液分离器罐循环连通。

本申请以水基溶液或纯水为吸收剂，使用时，水基溶液和油气进入多级喷射泵，油气由水基溶液吸收和冷凝后，所有物料进入气-液-液分离器罐实现气水油的分离，所得气体依次进入吸收冷凝塔和吸附塔处理后，放空；所得油直接回收，所得水经油水分离器处理后，循环到多级喷射泵循环使用，经过上述处理后的油气浓度可从1万mg/m³以上，降到标准要求以下。

为了进一步节约能源，气-液-液分离器罐、循环水泵、油水分离器和吸收冷凝塔依次连通。这样经油水分离器出来的水可循环到吸收冷凝塔作为冷凝吸收剂。

为了提高分离效率，作为本申请的一种优选方案，气-液-液分离器罐包括密闭性储罐、溢流板和挡液板，溢流板和挡液板依次竖直插在密闭性储罐内直至密闭储罐的低部、并将密闭性储罐内部依次分割为储油区、油水混合区和储水区，储油区和储水区分别位于油水混合区的两边，溢流挡板的高度低于挡液板的高度；挡液板的中下部设有出水孔；循环水泵与储水区的底部连通；多级喷射泵通过连接管道与气-液-液分离器罐相连通，连接管道伸入气-液-液分离器罐内直至油水混合区的底部；吸收冷凝塔从上到下依次包括除液区、吸收区和进出料区，其中，进出料区伸入气-液-液分离器罐内落在油水混合区的底部，进出料区的底部设有第一出液孔，进出料区的中上部设有进气孔。

使用时，多级喷射泵中的液体经过连接管道进入油水混合区，上层的油经过溢流挡板流入储油区，下层的水经过出水孔进入储水区；储水区中的水被循环水泵抽出经过油水分离器后循环使用(作为多级喷射泵的水源和/或冷凝吸收塔的吸收液)；储油区的油直接回收利用；气-液-液分离器罐分离所得气体经过进气孔进入吸收冷凝塔与冷凝吸收溶剂逆流接触，所得液体直接回落从第一出液孔进入气-液-液分离器罐进行气油水的分离，所得气体进入吸附塔进行进一步处理。使用时，密闭储罐内的液面不超过进气孔，将出液孔设在底部防止了对液面的扰动。

吸收冷凝塔内的冷凝吸收液从除液区和吸收区之间的部分进入。

进一步优选，储油区和油水混合区内设有液位计。

为了进一步提高分离效果，挡液板的出水孔上设有油水分离填料。

为了提高装置的稳定性，连接管道可选用硬管，直接通到储水区的底部，此时，要在连接管道的底端开设出气液孔。上述管道的底端指连接管道与油水混合区的底部接触的一端。

为了进一步防止对液面的扰动，连接管道的外围设有内径大于连接管道外径的敞口套管，敞口套管低部设有第二出液孔。这样气体从敞口套管顶部溢出，液体从第二出液孔流出。

为了提高物料的回收利用率，过程防爆油气处理装置，还包括再生喷射泵或再生真空泵，当为再生喷射泵时，吸附塔、再生喷射泵和储油区依次连通，储水区、循环水泵、油水分离器和再生喷射泵依次连通；当为再生真空泵时，吸附塔、再生真空泵和储油区底部依次连通。

本申请再生真空泵为机械式真空泵。

当对吸附塔进行再生处理时，吸附塔所产生的油气通过再生喷射泵进入油水混合区或通过再生真空泵进入储油区；油水分离器出来的水可作为再生喷射泵的水源。

作为本申请的另一种方案，气-液-液分离器罐包括密闭性储罐和溢流板，溢流板竖直插在密闭性储罐内直至密闭储罐的低部、并将密闭性储罐内部依次分割为油水混合区和出料区；循环水泵与出料区的底部连通；多级喷射泵通过连接管道与气-液-液分离器罐相连通，连接管道伸入气-液-液分离器罐内直至油水混合区的底部；吸收冷凝塔从上到下依次包括除液区、吸收区和进出料区，其中，进出料区伸入气-液-液分离器罐内落在油水混合区的底部，进出料区的底部设有第一出液孔，进出料区的中上部设有进气孔。

使用时，多级喷射泵中的液体经过连接管道进入油水混合区，上层的油、水经过溢流挡板流入出料区，出料区中的液体被循环水泵抽出经过油水分离器后循环使用；溢流挡板的设置防止了气-液-液分离器罐内油料的沉积；气-液-液分离器罐分离所得气体经过进气孔进入吸收冷凝塔与冷凝吸收溶剂逆流接触，所得液体直接回落从第一出液孔进入气-液-液分离器罐进行气油水的分离，所得气体进入吸附塔进行进一步处理。

为了提高物料的回收利用率，过程防爆油气处理装置，还包括再生喷射泵或再生真空泵，当为再生喷射泵时，吸附塔、再生喷射泵和油水混合区依次连通，出料区、循环水泵、油水分离器和再生喷射泵依次连通；当为再生真空泵时，吸附塔、再生真空泵和油水混合区依次连通。无论是再生喷射泵还是再生真空泵，只要将出来的油气送入油水混合区的液面下即可。

当对吸附塔进行再生处理时，吸附塔所产生的油气通过再生喷射泵或真空泵进入油水混合区；油水分离器出来的水可作为再生喷射泵的水源。

吸附塔内所用吸附剂可以为活性炭、硅胶、氧化铝或分子筛等中的至少一种。为了提高吸附效率，吸附塔优选分层装填，进一步优选，吸附塔内填料从下到上依次包括活性氧化铝层、硅胶层和活性炭层。本申请上下指装置正常使用时的相对位置。待处理油气从下到上进入吸附塔内。

申请人经研究发现，上述吸附塔的装填方案:自下至上依次装填活性氧化铝(脱除水分保护上层吸附剂)、硅胶(去除C5+，易于再生)、活性炭(去除C5以下烃类，减少重组分的吸附，有利于再生)，较单独使用单一填料的方案去除有机挥发物效果更好，更易再生，再生耗能低，为节能型方案。

为了提高油气处理效率，吸附塔有并联的两个以上。这样当吸附塔之间可切换使用，轮流再生。

经过多级喷射泵和吸收冷凝塔处理后的尾气进入吸附塔的压力较低，为此吸附塔采用低压降设计，优选，吸附塔采用小于10Pa的压降。

利用上述油气处理装置处理油气的方法，以水基溶液作冷却剂和吸收剂，对油气进行处理。

为了进一步提高油气处理效果，利用上述油气处理装置处理油气的方法，包括顺序相接的如下步骤：

1)油气和水基溶液在喷射泵中混合，由水基溶液对油气实现冷凝液化和吸收；

2)步骤1)所得的混合物料进入气-液-液分离罐，实现油气、水基溶液和油的分离，将分离所得水基溶液由循环水泵送到油水分离器进行油水分离后，循环到多级喷射泵中继续利用，将分离所得油回收利用；

3)步骤2)所得的油气部分进入吸收冷凝塔中，与冷凝塔中的吸收液逆流接触，吸收冷凝塔中所用吸收液来自步骤2)中油水分离器所得的水基溶液或采用新鲜的水基溶液；4)步骤3)所得的油气进入吸附塔进行吸附处理后，放空。

上述方法采用喷射泵实现一级冷凝、吸收，也可采用多级喷射冷凝吸收(多级喷射冷凝吸收也即多个喷射泵串联)；申请人经研究发现：喷射泵抽真空过程体积膨胀吸热，使水基溶液的温度有所降低，亦可采用冷却系统对水基溶液进行冷却，效果更佳。

本申请由于油气收集动力来源采用水喷射泵等，消除了油气回收过程中风机防爆的风险，实现了过程防爆。

油气浓度为10000mg/m3以上，经过步骤1)处理后的油气浓度为800mg/m3左右，经过步骤4)处理后的浓度为标准要求以下。

为了减少能源损耗，步骤2)所得分离所得水基溶液由循环水泵送到油水分离器进行油水分离后，分支为三路，一路作为多级喷射泵的水源、一路作为再生喷射泵的水源、一路作为吸收冷凝塔的吸收液。

为了降低成本、保证油气的处理效率，同时避免爆炸等安全性问题，优选，上述水基溶液为纯水。用水作吸收剂，环保、完全，无挥发性问题。

为了提高处理的适应性，提高防腐、防冻和吸收效率，水基溶液为质量浓度为10％的氯化钠水溶液。

为了进一步提高适应性及油气处理效果，水基溶液由如下组分组成：卡松0.0005-0.01％，氯化钠3-20％，氯化钙等2-10％，次氯酸钠0.1-2％，氢氧化钠0.5-3，AEO 1-3％和余量的水，其中，百分比为质量百分比。

本发明未提及的技术均参照现有技术。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：1)选用水作吸收剂，安全性能高，解决了现有技术中防爆的问题；2)使用范围广，适于对各种油气的处理；3)油气中大部分C6以上的有机物被液化，通过油水分离后回收利用，降低了重组份对吸附剂吸附性能的影响，提高再生效率及使用寿命；C5以下的有机物通过吸附处理，处理彻底、排放达标；4)硫化氢或其它有毒气体可直接通过水溶液去除，避免了直接吸附所造成的安全问题；5)成本低廉，简单易操作。

附图说明

图1为本发明实施例2过程防爆油气处理装置的结构示意图；

图2为本发明实施例3过程防爆油气处理装置的结构示意图；

图中，1循环水泵、2喷射泵、3气-液-液分离器罐、4吸收冷凝塔、5吸附塔、6油水分离器、7密闭性储罐、8溢流板、9挡液板、10储油区、11油水混合区、12储水区、13除液区、14吸收区、15进出料区、16第一出液孔、17进气孔、18出气液孔、19出料区、20油水分离填料、21流量计、22再生真空泵、23为再生喷射泵、24为回收油出口、25为油气源、图中箭头方向为物料流动方向。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

一种过程防爆油气处理装置，包括的循环水泵、多级喷射泵、气-液-液分离器罐、吸收冷凝塔、吸附塔和油水分离器，其中，多级喷射泵由一个以上的喷射泵串联形成；多级喷射泵、气-液-液分离器罐、吸收冷凝塔和吸附塔顺序相接；气-液-液分离器罐、循环水泵、油水分离器、多级喷射泵和气-液-液分离器罐循环连通；气-液-液分离器罐、循环水泵、油水分离器和吸收冷凝塔依次连通。

气-液-液分离器罐包括密闭性储罐、溢流板和挡液板，溢流板和挡液板依次竖直插在密闭性储罐内直至密闭储罐的低部、并将密闭性储罐内部依次分割为储油区、油水混合区和储水区，储油区和储水区分别位于油水混合区的两边，溢流挡板的高度低于挡液板的高度；挡液板的中下部设有出水孔；循环水泵与储水区的底部连通；多级喷射泵通过连接管道与气-液-液分离器罐相连通，连接管道伸入气-液-液分离器罐内直至油水混合区的底部；吸收冷凝塔从上到下依次包括除液区、吸收区和进出料区，其中，进出料区伸入气-液-液分离器罐内落在油水混合区的底部，进出料区的底部设有第一出液孔，进出料区的中上部设有进气孔。储油区和油水混合区内设有液位计。吸附塔内所用填料层为活性炭。

实施例2

与实施例1基本相同，所不同的是：挡液板的出水孔上设有油水分离填料；连接管道的底端开设有出气液孔；连接管道的外围设有内径大于连接管道外径的敞口套管，敞口套管低部设有第二出液孔；过程防爆油气处理装置，还包括再生真空泵，吸附塔、再生真空泵和储油区底部依次连通。

实施例3

与实施例1基本相同，所不同的是：气-液-液分离器罐包括密闭性储罐和溢流板，溢流板竖直插在密闭性储罐内直至密闭储罐的低部、并将密闭性储罐内部依次分割为油水混合区和出料区；循环水泵与出料区的底部连通；多级喷射泵通过连接管道与气-液-液分离器罐相连通，连接管道伸入气-液-液分离器罐内直至油水混合区的底部；吸收冷凝塔从上到下依次包括除液区、吸收区和进出料区，其中，进出料区伸入气-液-液分离器罐内落在油水混合区的底部，进出料区的底部设有第一出液孔，进出料区的中上部设有进气孔。

实施例4

与实施例1基本相同，所不同的是：吸附塔有并联的两个；防爆油气处理装置，还包括再生喷射泵，吸附塔、再生喷射泵和油水混合区依次连通，出料区、循环水泵、油水分离器和再生喷射泵依次连通。

实施例5

与实施例1基本相同，所不同的是：吸附塔内填料从下到上依次包括活性氧化铝层、硅胶层和活性炭层。

应用例1

所处理油气为：3#白油装船尾气；浓度10000mg/m3,装船速度300吨/小时。

所用过程防爆油气处理装置分别为实施例1-5中的装置；吸附塔内采用5Pa的压降；所用水基溶液为水；

油气的处理方法包括顺序相接的如下步骤：

1)油气和水基溶液在喷射泵中混合，由水基溶液对油气实现冷凝液化和吸收；

2)步骤1)所得的混合物料进入气-液-液分离罐，实现油气、水基溶液和油的分离，将分离所得水基溶液由循环水泵送到油水分离器进行油水分离后，出来的水路分支为三路，一路作为多级喷射泵的水源、一路作为再生喷射泵的水源、一路作为吸收冷凝塔的吸收液，将分离所得油回收利用；

3)步骤2)所得的油气部分进入吸收冷凝塔中，与冷凝塔中的吸收液逆流接触，吸收液不足部分用新鲜的水基溶液补充；

4)步骤3)所得的油气进入吸附塔进行吸附处理后，放空。

利用实施例1-5中的装置的放空浓度均在10mg/m³以下。

上述由于水基溶液和水喷射泵的使用，消除了油气回收过程中风机防爆的风险，实现了过程防爆。

应用例2

与应用例1基本相同，所不同的是：水基溶液为质量浓度为10％的氯化钠水溶液，环境温度-4℃。

利用实施例1-5中的装置的放空浓度均在10mg/m³以下。

应用例3

与应用例1基本相同，所不同的是：所处理油气为：污水处理厂含有机硫化物油气，油气浓度2000mg/m3，有机硫化物有异味。

水基溶液由如下组分组成：卡松0.001％，氯化钠5％，氯化钙等6％，次氯酸钠0.9％，氢氧化钠1.8，AEO 2％和余量的水，其中，百分比为质量百分比。

利用实施例1-5中的装置的放空浓度均在10mg/m³以下，且均无有机硫臭味。