一种吸附剂再生方法及油气回收系统与流程

1.本发明涉及一种吸附剂再生方法及油气回收系统，还涉及一种油气回收系统。


背景技术：

2.目前，大气污染困扰着人类生活，为此国家环保政策要求污染物排放气体必须经过处理后才能排放。
3.汽柴油等有机溶剂属于vocs，vocs是挥发性有机化合物(volatile organic compounds)的英文缩写。在我国，vocs是指常温下饱和蒸汽压大于70pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物，或在20℃条件下蒸汽压大于或者等于10pa具有相应挥发性的全部有机化合物。
4.vocs具有挥发性，在常温条件下很容易挥发形成vocs气体，vocs和氮氧化物发生光化学反应生成o3、过氧乙酰硝酸脂等二次有机污染物，这些二次有机污染物形成高氧化性的混合气团，成为光化学烟雾同时形成气溶胶。许多城市光化学烟雾，对人类健康产生更大的危害。此外，气溶胶是颗粒物pm2.5的前体物之一，是造成雾霾的重要原因。
5.因此，国家从环保角度要求对污染源排放进行治理后，方可排到大气，以减轻大气容污能力，保持良好的大气环境，利于人民健康。
6.汽柴油等vocs有机污染源在存储和充装过程存在污染源挥发，储存过程储罐在进液过程，随着液位上升，储罐顶部挥发的汽柴油等vocs从呼吸阀排出形成污染源；充装过程即汽柴油等vocs在装车过程鹤管部位和槽罐车进液时，汽柴油等vocs排出形成废气污染源。这些废气污染源排放大气，造成大气污染，必须要进行治理，目前主要采用冷凝+吸附技术，此技术利用蒸汽压缩制冷提供冷源，利用冷源将汽柴油等有机溶剂vocs废气进行降温冷凝，由气态变为液态，冷凝后的废气不凝气中污染物大大降低，再将废气不凝气通入活性炭中进行吸附，将废气不凝气中的污染物转入固体中，废气此时即能达到排放标准，合格排放至大气，但是目前的冷凝+吸附技术采用常温真空脱附解析，由于汽柴油有机物沸点高的常温再生效果差，导致活性炭再次吸附效率非常低。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种更好的吸附剂再生方法。
8.为了实现上述目的，本技术采用的技术方案是一种吸附剂再生方法，用于有机溶剂废气的排放回收工艺中，该排放回收工艺包含将原料气通过制冷剂蒸发器后进入吸附塔，所述吸附剂再生方法包括以下操作：制冷剂蒸发后进入压缩机，使制冷剂压力温度上升，利用制冷剂的热量给流向制冷剂蒸发器的再生气进行换热升温，使流向吸附塔的再生气升温。
9.目前，汽柴油等vocs罐区和充装治理，考虑到现场条件和安全，主要采用冷凝+吸附技术，此技术利用蒸汽压缩制冷提供冷源，利用冷源将汽柴油等有机溶剂vocs废气进行降温冷凝，由气态变为液态。冷凝后的废气不凝气中污染物大大降低，但还达不到排放要
求，再将废气不凝气通入活性炭中进行吸附，将废气不凝气中的污染物转入固体中，废气此时即能达到排放标准，合格排放至大气。活性炭吸附饱和后，进行真空解析，将活性炭吸附的汽柴油等有机物解析出来，返回到蒸汽压缩制冷入口，再次循环进行冷凝。此种技术冷凝温度至关重要，冷凝温度是根据排放要求组分排放浓度，折算分压，再根据此分压(饱和蒸汽压)查找出对应的饱和温度，即为冷凝温度。冷凝温度越低，不凝气中污染物就越少。但温度越低，系统能耗增加很大。因此，一般选择
‑
20～
‑
90℃之间。
10.因为目前冷凝+吸附技术存在低温蒸发过程，汽柴油等有机物和水形成冰点后粘度加大，造成运行一段时间后，制冷剂蒸发器换热效果低，汽柴油等有机物冷凝不下来。通常现有技术补入常温氮气进行除霜，但除霜效果差，制冷剂蒸发器换热效果差。另外，冷凝后端吸附采用常温真空脱附解析，由于汽柴油有机物沸点高的常温再生效果差，导致活性炭再次吸附效率非常低。基于以上两个缺点，所以发现现有冷凝+吸附技术长期运行基本只能满足油气回收设备要求的排放浓度25g/m3，长期运行很难达到国标及行业标准。
11.而本发明的方法提高冷凝机组制冷剂蒸发器长时间传热效果，保证汽柴油等有机物vocs冷凝到指定温度；同时提高吸附剂如活性炭部分再生效果，再次吸附效率高，整个过程利用制冷剂压缩机出口产生的高温进行回收，达到环保治理效果。本方法采用的再生气可采用氮气。
12.具体的是，所述制冷剂经压缩机压缩后，温升升高。
13.这里特意选择了冷凝机组制冷剂压缩出口作为制冷剂(图3中换热介质)的吸热热源，让制冷剂可吸收更高的热量，使再生剂与吸附物能充分分离，同时保障再生剂的安全。制冷剂被压缩机压缩后，温度上升；将压缩机出口的高温高压制冷剂与流向制冷剂蒸发器的再生气进行换热后使再生气达到80℃以上、81℃以上、82℃以上、83℃以上、84℃以上、85℃以上、86℃以上、87℃以上、88℃以上、89℃以上或90℃以上，110℃以下。
14.具体的是，吸附剂再生方法包含设置两个换热器，两个换热器分别对输入的两路再生气进行加热，所述制冷剂所在管路将该两个换热器串联。
15.除了上述的设置方式外，所述制冷剂所在管路也可并联该两个换热器。
16.这里采用串联的方式还是并列的方式根据具体的设置需要，如通入的再生气量、换热器布置的空间限制等等确定。
17.具体的是，将制冷剂与流向吸附塔的再生气进行换热后再次与升温后的制冷剂换热，然后该再生气回流至制冷剂蒸发器原料气入口端与进入制冷剂蒸发器的原料气混合，使再生气在制冷剂蒸发器与吸附塔循环流动。
18.即再生气热量传递给吸附剂后，再生气和吸附的物质一起从吸附塔输出，此时再生气和吸附的物质的温度已经降低，这时再生气再次进行加热，加热后再进入吸附塔，保持进行该循环，直到吸附剂再生完成，脱附完成后的高浓度再生气(高浓度再生气即包含有气态有机溶剂的再生气)与原料气混合，再次进入制冷剂蒸发器进行冷凝。
19.进一步地是，将换热后的再生气通入吸附塔进行加热再生，将吸附塔内的吸附物质与吸附剂分离，使吸附物质变成气态，变成气态的吸附物质与再生气混合后回流至制冷剂蒸发器原料气入口端。
20.进一步地是，将压缩后的高温高压制冷剂给再生气升温，升温的再生气进入蒸发器进行化霜，提高蒸发器换热效率。再生气可以是氮气，也可以是二氧化碳。
21.本发明的另一个方面还提供了一种使吸附剂再生效果更好的油气回收系统，包括制冷剂蒸发器和吸附塔，油气原料气经过制冷剂蒸发器后进入吸附塔后回收油气，该油气回收系统还包括制冷压缩机，所述制冷剂蒸发器的制冷剂管路与制冷压缩机热传导连接，用于使制冷剂通过制冷压缩机升温；所述油气回收系统还包含两个换热器，所述两个换热器均接入有连通到制冷剂蒸发器和吸附塔的再生气管路，用于对所述再生气进行升温。
22.通过采用本油气回收系统，在对油气能更为充分回收的同时，使吸附剂能更好的重复利用，保障了吸附剂能较长时间处于较高的吸附效率，使本油气回收系统能长期运行并且运行效能达到、超过行业要求。
23.进一步地是，所述再生气管路包含除霜管路和脱附管路，所述除霜管路和脱附管路分别经过一个所述换热器；所述除霜管路与制冷剂蒸发器连通，用于对制冷剂蒸发器内壁附着的粘性物质进行加热；所述脱附管路与吸附塔连通，用于对吸附塔内的吸附剂或吸附物质加热。
24.本油气回收系统设置的除霜管路和脱附管路同时运作，利用冷凝机组制冷剂压缩出口高温热量回收，一个换热器将制冷剂压缩出口的高温换热，给再生气加热，再生气温度升高后再去吸附剂如活性炭脱附再生，将大大的增加活性炭脱附再生效果；另一个换热器将制冷剂压缩出口的高温换热，给除霜的再生气加热，通入制冷剂蒸发器对制冷剂蒸发器升温，将汽柴油等有机物和冰进行融霜，制冷剂蒸发器除霜后传热能力恢复，即可保证冷凝效果。
25.进一步地是，所述制冷剂蒸发器的制冷剂管路将制冷剂蒸发器、制冷压缩机、两个换热器形成的换热器组依次连接以形成制冷剂回路，所述制冷剂蒸发器的制冷剂入口设置有控制阀门。
26.进一步地是，所述吸附塔包含两个罐体，一个罐体与再生气管路连接，所述吸附塔的排放端口设置在另一个罐体上，所述蒸发器并联两个罐体。
27.进一步地是，两个所述换热器的制冷剂出口连接有空冷器。
28.下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显。或通过本发明的实践了解到。
附图说明
29.构成本发明的一部分的附图用来辅助对本发明的理解，附图中所提供的内容及其在本发明中有关的说明可用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。在附图中：
30.图1为用于说明本实施例一的吸附剂再生方法流程示意图；
31.图2为用于说明本实施例二的吸附剂再生方法流程示意图；
32.图3为用于说明本油气回收系统的示意图；
33.图中标记为：：1
‑
制冷剂蒸发器、2
‑
吸附塔、3
‑
制冷压缩机、4
‑
换热器、5
‑
除霜管路、6
‑
脱附管路、7
‑
空冷器、8
‑
氮气回路。
具体实施方式
34.下面结合附图对本发明进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些
说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：
35.本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。
36.此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
37.关于本发明中术语和单位。本发明的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”以及它的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
38.参照图1，实施例一：一种吸附剂再生方法，用于有油气的排放回收工艺中，该排放回收工艺包含将原料气在风机的推动下通过制冷剂蒸发器后进入吸附塔，吸附塔中的吸附剂为活性炭，本实施方式中采用氮气作为再生气对活性炭进行再生,所述吸附剂再生方法包括以下操作：
39.s1.1、除霜氮气换热：氮气加热升温，热量来自于制冷压缩机出口的高温制冷剂；
40.s1.2、脱附氮气加热：氮气加热升温，热量来自于制冷压缩机出口的高温制冷剂；
41.s2.1、除霜：加热后的氮气进入制冷剂蒸发器，对制冷剂蒸发器内壁附着的粘性物质进行加热，粘性物质升温后粘度降低，达到除霜目的；
42.s2.2、吸附剂热氮气脱附：加热后的氮气进入吸附塔，用热氮气给吸附剂升温，吸附剂升温后，吸附的物质从吸附剂活性中心脱离出来，通过孔道进入气态中，吸附剂得到再生；
43.s3a、脱附再生氮气循环：氮气热量传递给吸附剂后，和吸附的物质一起从吸附塔出来，温度降低，再生气再次去加热，加热后再进入吸附塔，一直循环，直到吸附剂再生完成，脱附完成后的高浓度再生气去和原料气混合，再次进入制冷剂蒸发器进行冷凝。
44.参照图2，实施例二：与实施例一不同的是，在本脱附再生氮气循环中，进行步骤s3b：
45.s3b、脱附再生氮气循环：氮气热量传递给吸附剂后和吸附的物质一起从吸附塔出来，温度降低，再生气再次去加热，加热后一部分氮气加热后再进入吸附塔，一直循环，加热后另一部分高浓度氮气去和原料气混合，再次进入制冷剂蒸发器进行冷凝。
46.以上两种实施例，通过不同的阀门控制对管路的开闭进行控制进行。在进行具体控制时，可以在吸附塔到换热器之间的管路上设置油气浓度检测仪，当达到浓度达到预定标准后，打开吸附塔回流到蒸发器的氮气管路。
47.本实施方式中的方法提高冷凝机组制冷剂蒸发器长时间传热效果，保证汽柴油等有机物vocs冷凝到指定温度；同时提高吸附剂如活性炭部分再生效果，再次吸附效率高，整个过程利用制冷剂压缩机出口产生的高温进行回收，达到环保治理效果。本方法采用的再生气可采用氮气。
48.上述的两个换热器串联在制冷剂所在管路上可以串联，也可以并联。
49.参照图3，本实施方式中采用了一种油气回收系统，包括制冷剂蒸发器1和吸附塔2，油气原料气经过制冷剂蒸发器1后进入吸附塔2后回收油气，该油气回收系统还包括制冷压缩机3，所述制冷剂蒸发器1的制冷剂管路与制冷压缩机3热传导连接，用于使制冷剂通过制冷压缩机3升温；所述油气回收系统还包含两个换热器4，所述两个换热器4均接入有连通
到制冷剂蒸发器1和吸附塔2的再生气管路，用于对所述再生气进行升温。吸附塔2中的氮气混合从活性炭中分离的吸附物通过氮气回路8管路回流至制冷剂蒸发器1的入口端，再次进行冷凝。
50.通过采用本油气回收系统，在对油气能更为充分回收的同时，使吸附剂能更好的重复利用，保障了吸附剂能较长时间处于较高的吸附效率，使本油气回收系统能长期运行并且运行效能达到、超过行业要求。
51.优选的，吸附塔2可以设置两个罐体，一个罐体作为氮气循环路线中的一个节点使用，另一个作为最后排放时的末端罐体，该末端罐体不参与氮气循环路线，这样设置可以有效的保障吸附塔2的可靠运行的同时，也方便维护。
52.再生气管路包含除霜管路5和脱附管路6，所述除霜管路5和脱附管路6分别经过一个所述换热器4；所述除霜管路5与制冷剂蒸发器1连通，用于对制冷剂蒸发器1内壁附着的粘性物质进行加热；所述脱附管路6与吸附塔2连通，用于对吸附塔2内的吸附剂或吸附物质加热。
53.本油气回收系统设置的除霜管路5和脱附管路6同时运作，利用冷凝机组制冷剂压缩出口高温热量回收，一个换热器4将制冷剂压缩出口的高温换热，给再生气加热，再生气温度升高后再去吸附剂如活性炭脱附再生，将大大的增加活性炭脱附再生效果；另一个换热器4将制冷剂压缩出口的高温换热，给除霜的再生气加热，通入制冷剂蒸发器1对制冷剂蒸发器1升温，将汽柴油等有机物和冰进行融霜，制冷剂蒸发器1除霜后传热能力恢复，即可保证冷凝效果。
54.制冷剂蒸发器1的制冷剂管路将制冷剂蒸发器1、制冷压缩机3、两个换热器4形成的换热器4组依次连接以形成制冷剂回路，所述制冷剂蒸发器1的制冷剂入口设置有控制阀门。两个所述换热器4的制冷剂出口连接有空冷器7，使对进入制冷剂蒸发器1前的制冷剂进行降温。
55.以上对本发明的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。基于本发明的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。