一種油氣吸附與吸收的工藝方法
【專利摘要】本發明提出的是一種油氣吸附與吸收的工藝方法。利用油氣吸附與吸收設備，通過蒸發油氣吸收、尾氣的深度吸附和解吸、富吸收劑解吸與濃縮和高濃度油氣回收步驟進行油氣吸附與吸收處理。本發明與現有技術相比，能夠吸附和吸收同時解吸和回收油氣，調適能力好，設備利用率高，方便快捷；采用自動旋轉噴淋裝置，散化進口液流，使吸收劑分布均勻，避免溝流，消除吸收劑分布不良；進氣口浸沒于吸收劑液面之下，能使油氣在進入填料被吸收之前就已經被底部存液吸收了一部分，增加了一次吸收過程；擋板能使氣體流經路線加長，充分利用吸收塔空間，發揮吸收塔性能，提高了設備和吸收劑的吸收效率，適宜作為油氣吸附與吸收工藝方法應用。
【專利說明】一種油氣吸附與吸收的工藝方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及油氣回收【技術領域】，特指基于一種新型吸收塔、采用全流程系統控制運行的吸收和吸附集成方法，來吸附與吸收油氣及各種揮發性有機物，特別是一種油氣吸附與吸收的工藝方法。
【背景技術】
[0002]石油及各種化工產品在開采、煉制、運輸、儲存等過程中，都會不可避免地發生油品蒸發過程，造成油品損耗及油氣污染。控制油品損耗，大力開發推廣油氣回收技術和裝置
正變得日益重要。
[0003]油氣回收技術原理上可分為吸收法，吸附法，冷凝法及膜分離法等。其中吸收法工藝流程簡單，技術成熟、適應性廣，尤其對高濃度的油氣回收，更體現出其優越性。吸附法工藝流程簡單，對低濃度油氣的吸附具有突出優勢，但是吸附油氣回收裝置需要頻繁地解吸，操作彈性小。現在主要的研究趨勢是基于組合工藝的油氣回收技術，即同時使用兩種及以上回收方法，集成到一個裝置中，形成優勢互補。其中，吸收和和吸附的組合工藝比單純吸收法有更高的回收效率和更高的安全性，是當前世界油氣回收行業綜合效益最高，應用最為廣泛的技術。
[0004]工業裝置吸收塔內的噴淋器的液體分布器通常采用管式噴淋器或蓮蓬頭式噴淋器，各有優劣，但由于開孔較小容易堵塞，實用上不易均勻打散溶液，并未起到良好的分散作用，整體效率偏低。另一方面，進料氣相入塔有多種形式，對于直徑大于2.5m的吸收塔，多采用底部敞開式進口管，該裝置性能良好，應用廣泛，對于大直徑、高氣相負荷時有較好的適用性，吸收塔底部需要設有一定高度的存液，且其液位一般低于進氣管管口高度，避免吸收劑倒流，但此時吸收劑塔底的吸收劑靜置，未被充分利用。
[0005]中國專利CN201389417提出了一種新型的液體噴淋裝置，該噴淋器由圓錐形殼體、防沖板、噴孔板和螺釘組成，能緊湊設計部件結構、擴大噴淋范圍，工藝簡單，成本低廉。但吸收劑可能會產生大尺度不良分布，集中在軸線附近，特別在需要較大流量吸收劑時，液體分布器的分離效果較難達到要求。
[0006]為此，針對目前吸收塔存在的問題，本發明提出了一種改進型的吸收塔結構，并用于油氣吸收和吸附集成回收方法。
【發明內容】
[0007]本發明針對現有油氣回收存在的缺陷，提出了一種油氣吸附與吸收的工藝方法。該方法通過蒸發油氣吸收、尾氣的深度吸附和解吸、富吸收劑解吸與濃縮和高濃度油氣回收步驟進行油氣處理與回收，解決油氣處理與回收的技術問題。
[0008]本發明解決技術問題所采用的方案是:
油氣吸附與吸收設備組成:在吸收塔下部一側設有進口管，吸收塔下部經由管路與解吸罐相連接，吸收塔上部經過管路與吸附塔相連接，吸附塔下部的管路與真空泵進口相連接，解吸罐上部出口管路與真空泵相連接，解吸罐下部出口管路與溶劑泵相連接，溶劑泵出口管與吸收塔上部相連接，真空泵出口管路與回收塔下部相連接，回收塔下部的管路與富油泵進口相連接，回收塔上部的管路與吸收塔的進口管相連接，貧油泵出口管與回收塔上部相連接。
[0009]吸收塔結構:孔管式氣體進口管安裝在吸收塔的塔體底部，在吸收塔底部連接有吸收劑出口管，在塔體底部所伸入的孔管式氣體進口管上部設有擋板，在吸收塔塔體一側安裝有液位計，在吸收塔內部的吸收液位上部設有填料區，填料區上部設有盤式孔流分布器，在盤式孔流分布器上部的錐形罩下部安裝有葉輪，錐形罩上部連接有吸收劑進口管，在吸收塔上部設有氣體出口管，氣體出口管伸入吸收塔上端部位設有除霧器。
[0010]所述旋轉噴淋裝置下部的平面上設有若干個透孔。
[0011]所述塔底部液位下擋板上有部分空體，形成擋板。
[0012]所述孔管式氣體進口截面上設有多個間隔排列的開孔。
[0013]利用油氣吸附與吸收設備進行油氣吸附與吸收和回收步驟:
1、蒸發油氣吸收:來自油品儲運過程蒸發的油氣進入吸收塔，大部分油氣被塔頂噴淋下來的吸收劑吸收；
2、尾氣的深度吸附和解吸:含有少量油氣的尾氣進入吸附塔深度吸附，吸附飽和后進行解吸。兩個吸附塔可同時進行吸附和解吸，通過閥門自動或手動控制切換；
3、富吸收劑解吸與濃縮:吸收了油氣的富吸收劑進入解吸罐解吸濃縮，再生后的貧吸收劑由泵送至吸收塔頂循環使用；
4、高濃度油氣回收:從吸附劑和富吸收劑中解吸出來的高濃度油氣被送至回收塔，被噴淋下的貧汽油吸收，未被吸收的少量油氣由塔頂再進入吸收塔被循環吸收。
[0014]積極效果，本發明與現有技術相比，優點在于:(I)對于不同油氣和空氣混合氣的分離吸收收，有較好的調適能力，吸收和吸附同時進行解吸和回收的工作，設備利用率高，方便快捷。(2)采用自動旋轉噴淋裝置，散化進口液流，使吸收劑分布更均勻，流動過程可避免溝流，消除進口階段吸收劑形成不良分布造成的影響。(3)將進氣口浸沒于吸收劑液面之下，可使油氣在進入填料被吸收之前就已經被底部存液吸收了一部分，即增加了一次吸收過程，擋板的設計使氣體流經路線加長，充分利用吸收塔空間，發揮吸收塔性能，提高了設備和吸收劑的吸收效率。適宜作為油氣回收的方法應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明油氣吸收和吸附回收流程設備組成圖 圖2為本發明吸收塔結構圖
圖3為本發明A-A旋轉噴淋裝置剖面俯視圖 圖4為本發明B-B塔底部液位下擋板俯視圖 圖5為本發明C-C孔管式氣體進口開孔仰視圖
圖中，1.吸收塔，2.吸附塔，3.解吸罐，4.回收塔，5.溶劑泵，6.真空泵，7.富油泵，
8.貧油泵，9.氣體出口管，10.除霧器，11.吸收劑進口管，12.葉輪，13.錐形罩，14.盤式孔流分布器，15.填料區，16.孔管式氣體進口管，17.液位計，18.擋板，19.吸收劑出口管。
[0016]【具體實施方式】 油氣吸附與吸收設備組成:據圖1所示，在吸收塔下部一側設有進口管，吸收塔I下部經由管路與解吸罐3相連接，吸收塔上部經過管路與吸附塔2相連接，吸附塔下部的管路與真空泵6進口相連接，解吸罐上部出口管路與真空泵相連接，解吸罐下部出口管路與溶劑泵5相連接，溶劑泵出口管與吸收塔上部相連接，真空泵出口管路與回收塔4下部相連接，回收塔下部的管路與富油泵7進口相連接，回收塔上部的管路與吸收塔的進口管相連接，貧油泵8出口管與回收塔上部相連接。
[0017]吸收塔結構:據圖2所示，孔管式氣體進口管16安裝在吸收塔的塔體底部，在吸收塔底部連接有吸收劑出口管19，在塔體底部所伸入的孔管式氣體進口管上部設有擋板18，在吸收塔塔體一側安裝有液位計17，在吸收塔內部的吸收液位上部設有填料區15，填料區上部設有盤式孔流分布器14，在盤式孔流分布器上部的錐形罩13下部安裝有葉輪12，錐形罩上部連接有吸收劑進口管11，在吸收塔上部設有氣體出口管9，氣體出口管伸入吸收塔上端部位設有除霧器10。
[0018]旋轉噴淋平面透孔結構:據圖3所示，旋轉噴淋裝置下部的平面上設有若干個透孔。
[0019]塔底部液位下擋板結構:據圖4所示，塔底部液位下擋板上有部分空體，形成擋板。
[0020]孔管式氣體進口開孔結構:據圖5所示，孔管式氣體進口截面上設有多個間隔排列的開孔。
[0021]油氣吸附與吸收的工藝步驟:
1、蒸發油氣吸收:來自油品儲運過程蒸發的油氣進入吸收塔，大部分油氣被塔頂噴淋下來的吸收劑吸收；
2、尾氣的深度吸附和解吸:含有少量油氣的尾氣進入吸附塔深度吸附，吸附飽和后進行解吸。兩個吸附塔可同時進行吸附和解吸，通過閥門自動或手動控制切換；
3、富吸收劑解吸與濃縮:吸收了油氣的富吸收劑進入解吸罐解吸濃縮，再生后的貧吸收劑由泵送至吸收塔頂循環使用；
4、高濃度油氣回收:從吸附劑和富吸收劑中解吸出來的高濃度油氣被送至回收塔，被噴淋下的貧氣油吸收，未被吸收的少量油氣由塔頂再進入吸收塔被循環吸收。
[0022]具體操作方法:
油氣收集系統將油氣空氣混合氣體經風機送入吸收塔下部氣體進口管,溶劑泵將吸收劑打到吸收塔塔頂，并從吸收劑進口管經噴淋再分布后與混合氣體接觸吸收，吸收塔出來的尾氣進入吸附塔進一步被深度吸附回收。吸收塔底部與解吸罐相連，富吸收劑進入解吸罐內解吸，吸附塔底部與真空泵進口端相連接，解吸罐底部與溶劑泵進口端相連接，另一頂部與真空泵進口端相連接；真空泵出口端連接回收塔下部，回收塔底部與富油泵進口端相連接，上部與貧油泵出口端相連接，頂部排放出的尾氣返回到吸收塔下部而被循環吸收。
[0023]在全過程回收工藝中，兩個吸附罐分別處于吸附和解吸狀態，通過控制兩個吸附罐底部閥門的開閉并結合真空泵抽真空，可以實現吸附/解吸狀態的切換，并使整體系統始終處于運行中。與此同時，由于解吸罐正處于真空解吸狀態，通過控制閥門，可使吸收塔底部中的富吸收劑自吸到解吸罐中，真空泵產生真空度將富吸收劑中油氣解吸出來，并送至回收塔底部，該油氣向上流動的過程中，被來自貧油泵打來的貧汽油所噴淋吸收回收，吸收油氣后的富汽油經富油泵輸出到指定儲罐或管線。而在解吸罐中解吸完的貧吸收劑由溶劑泵送至吸收塔頂部繼續作為吸收溶劑，實現全過程循環。
[0024]本發明的優點:
整套系統可以以全流程控制的方式，使吸收、吸附、解吸及回收操作同時運行。根據不同的油氣量，自動或手動關閉解吸，整套裝置回收快速，簡便，油氣吸附吸收率高。
[0025]針對進料氣相管進入吸收塔方式進行技術改進，即將進氣口位置向下調整，浸沒于吸收塔內吸收劑液面之下，并將增長的進氣管向下斜插入吸收塔底部，以避免吸收劑倒流，從而使油氣在剛進入吸收塔時就被吸收塔底部的吸收劑進行了一次吸收，使塔底吸收劑重復利用，尤其對高濃度的油氣和空氣的分離回收，提高了吸收劑的吸收效率。
[0026]針對吸收塔上部吸收劑入口噴淋裝置的液體分布器進行技術改進，即通過機械自旋轉方式，增大吸收劑在入口的離散程度，從而使氣液能更好地接觸，充分發揮吸收塔的吸收性能，也提高了吸收劑的吸收效率。
[0027]針對高濃度、大流量的油氣和空氣混合氣的分離吸附與吸收，吸附與吸收系統設置在全流程方式下運行，即所有動力設備，包括風機、溶劑泵、真空泵、富油泵、貧油泵都處于運行狀態，在吸收和吸附操作進行的同時，富吸收劑在解吸罐中，富吸附劑在吸附塔中分別進行解吸操作。解吸出來的高濃度油氣由塔底部進入塔中，使用汽油進行吸附與吸收，未被吸附與吸收的油氣回到吸收塔循環吸收。
[0028]氣相入塔采用塔底進料，進口管采用孔管式，即一根橫向布置的分布管，在管子下半部的管面開孔或開槽，可以將氣相進料分成多股細流進入吸收塔，管徑根據進料流量不同可取8-30cm。將進氣口插入罐內吸收劑中，管口浸沒液下30-80cm，增長進氣管在吸收塔設備外的長度，并向上傾斜，使管體與塔壁有一夾角α，可取范圍15° -45°，從而使進氣管塔外管口高度高于吸收塔內存液高度，避免塔內存液倒流。最高液位約為50cm-100cm，并通過風機施加0.01-0.018MPa的壓力，使油氣能順利進入吸收塔內，并與塔底吸收劑充分接觸，存液高度可通過液位計觀察并由塔底吸收劑出口管出口閥門調節。氣相進氣管在塔內橫向分布管長度約50_100cm,占吸收塔徑60%-75%，進口管的橫向分布管開孔總面積宜為進氣管截面積的1.5-2倍，分布管向下開設2-3排孔，每排10-15孔，孔徑約l-2cm，油氣由進口管進入吸收劑后經過三道擋板向上折流，延長了氣體行進路徑，三塊擋板間隔為12-15cm,板長55cm-100cm，擋板面積為吸收塔截面積的75%_85%，使油氣與吸收劑的接觸時間增長，吸收效果得以進一步加強。
[0029]吸收塔吸收劑進口管由兩段直管和三段圓弧彎管組成，使吸收劑進口管出口偏離塔徑中心軸15cm-25cm，偏心值取決于葉輪大小與進液流量動力學分析。管徑根據吸收劑流量大小可取5cm_15cm。
[0030]整個液體分布器由碳纖維及輕質材料制成的錐形罩、葉輪、盤式孔流分布器三部分組成。錐形罩可旋轉可拆卸，通過滾動軸承，掛在位于吸收塔中軸線的進液管上，能自由轉動不致脫落；簡易葉輪采用類似風扇葉片的設計，通過葉軸與錐形罩固定相連，進液管偏心垂直于葉片上，當進液流量達到一定大小時，吸收劑沖擊葉輪可以帶動葉片旋轉，進而帶動整個錐形罩旋轉；錐形罩底部是留孔的圓盤，旋轉后散開的液體通過圓盤底部留孔，均勻灑在塔內填料上。根據吸收劑沖擊產生流量大小，為使罩體能自由轉動。
[0031]根據吸收劑沖擊產生流量大小，為使罩體能自由轉動，錐形罩高度30-60cm ;簡易葉輪半徑25-30cm，距離吸收劑進口管出口約6-8cm ;盤式孔流分布器距塔頂80_100cm，底部最大半徑30-50cm，盤式孔流分布器的溢流小孔在圓平面內均勻分布，使錐形罩在轉動中能將吸收劑由溢流小孔排出，不形成溝流，較均勻地散在填料上。根據吸收劑流量確定開孔率及孔數,一般孔徑為3-4cm。填料位距塔頂100-120cm，填料高度由有機廢氣處理量及回收率而確定。
[0032]實施例:
本實施例中，油品儲運過程中排放的油氣和空氣混合氣流量為300 m3/h，吸收塔塔徑設計為80cm。吸收塔的吸收劑進口管管徑為10cm，通過彎管連接，其出口偏離塔徑中心16cm。葉輪在進氣管出口下方6cm,半徑25cm,軸部與底盤、錐形罩固定相連,形成簡易固定軸流式葉輪，將進液口流量壓力轉換為機械動能，帶動噴淋裝置錐形罩整體轉動。錐形罩采用輕質碳纖維材料，高度50cm。盤式孔流分布器距塔頂100cm,底部最大半徑38cm,排有溢流小孔50個，孔徑32mm，圓平面內均勻分布。本例采用不銹鋼規整填料，填料位置距塔頂120cm,填料高度300cm。
[0033]吸收塔下部氣體進口管采用孔管式氣體進料分布器，管徑10cm，管體與塔壁夾角α=30°，風機施加0.012MPa壓力使油氣能順利進入吸收塔內，塔內吸收液最高液位為80cm,管體在罐內長度約56cm，為吸收塔徑的70%，開孔總面積取為進氣管截面積的1.5倍，排氣管向下開設3排孔，每排13孔，孔徑2cm。油氣由進口管進入吸收劑后經過三道擋板18延長氣體行進路徑，三塊擋板間隔12cm，板長60cm，擋板面積占吸收塔截面積的80%。對于高濃度油氣的吸收，油氣在吸收劑中這個過程的預吸收，稱為第一次吸收，能初步回收10%-15%，充分利用設備空間，顯著提升了吸收塔的吸收效率。
【權利要求】
1.一種油氣吸附與吸收的工藝方法，其特征是: 油氣吸附與吸收設備組成:在吸收塔下部一側設有進口管，吸收塔(I)下部經由管路與解吸罐(3)相連接，吸收塔上部經過管路與兩個并列設置的吸附塔(2)相連接，吸附塔下部的管路與真空泵(6)進口相連接，解吸罐上部出口管路與真空泵相連接，解吸罐下部出口管路與溶劑泵(5)相連接，溶劑泵出口管與吸收塔上部相連接，真空泵出口管路與回收塔(4)下部相連接，回收塔下部的管路與富油泵(7)進口相連接，回收塔上部的管路與吸收塔的進口管相連接，貧油泵(8)出口管與回收塔上部相連接； 吸收塔結構:孔管式氣體進口管(16)安裝在吸收塔的塔體底部，在吸收塔底部連接有吸收劑出口管(19)，在塔體底部所伸入的孔管式氣體進口管上部設有擋板(18)，在吸收塔塔體一側安裝有液位計(17)，在吸收塔內部的吸收液位上部設有填料區(15)，填料區上部設有盤式孔流分布器(14)，在盤式孔流分布器上部的錐形罩(13)下部安裝有葉輪(12)，錐形罩上部連接有吸收劑進口管(11)，在吸收塔上部設有氣體出口管(9)，氣體出口管伸入吸收塔上端部位設有除霧器(10)； 所述旋轉噴淋裝置下部的平面上設有若干個透孔； 所述塔底部液位下擋板上有部分空體，形成擋板； 所述孔管式氣體進口截面上設有多個間隔排列的開孔； 油氣吸附與吸收的工藝步驟: 1)、蒸發油氣吸收:來自油品儲運過程蒸發的油氣進入吸收塔，大部分油氣被塔頂噴淋下來的吸收劑吸收； 2)、尾氣的深度吸附和解吸:含有少量油氣的尾氣進入吸附塔深度吸附，吸附飽和后進行解吸； 兩個吸附塔可同時進行吸附和解吸，通過閥門自動或手動控制切換； 3)、富吸收劑解吸與濃縮:吸收了油氣的富吸收劑進入解吸罐解吸濃縮，再生后的貧吸收劑由泵送至吸收塔頂循環使用； 4)、高濃度油氣回收:從吸附劑和富吸收劑中解吸出來的高濃度油氣被送至回收塔，被噴淋下的貧氣油吸收，未被吸收的少量油氣由塔頂再進入吸收塔被循環吸收。
2.根據權利要求1所述的一種油氣吸附與吸收的工藝方法，其特征是: 具體操作方法: 油氣收集系統將油氣空氣混合氣體經風機送入吸收塔下部氣體進口管,溶劑泵將吸收劑打到吸收塔塔頂，并從吸收劑進口管經噴淋再分布后與混合氣體接觸吸收，吸收塔出來的尾氣進入吸附塔進一步被深度吸附回收；吸收塔底部與解吸罐相連，富吸收劑進入解吸罐內解吸，吸附塔底部與真空泵進口端相連接；解吸罐底部與溶劑泵進口端相連接，頂部與真空泵進口端相連接；真空泵出口端連接回收塔下部，回收塔底部與富油泵進口端相連接，上部與貧油泵出口端相連接，頂部排放出的尾氣返回到吸收塔下部而被循環吸收； 在全過程回收工藝中，兩個吸附罐分別處于吸附和解吸狀態，通過控制兩個吸附罐底部閥門的開閉并結合真空泵抽真空，可以實現吸附/解吸狀態的切換，并使整體系統始終處于運作中；與此同時，由于解吸罐正處于真空解吸狀態，通過控制閥門，可使吸收塔底部中的富吸收劑自吸到解吸罐中，真空泵產生真空度將富吸收劑中油氣解吸出來,并送至回收塔底部，該油氣向上流動的過程中，被來自貧油泵打來的貧汽油所噴淋吸收回收，吸收油氣后的富汽油經富油泵輸出到指定儲罐或管線； 而在解吸罐中解吸完的貧吸收劑由溶劑泵送至吸收塔頂部繼續作為吸收溶劑，實現全過程循環。
3.根據權利要求1所述的一種油氣吸附與吸收的工藝方法，其特征是:孔管式氣體進口管浸沒于吸收塔內吸收劑液面之下，并將增長的進氣管向下斜插入吸收塔底部。
4.根據權利要求1所述的一種油氣吸附與吸收的工藝方法，其特征是:氣相入吸收塔采用塔底進料，進口管采用孔管式，即一根橫向布置的分布管，在管子下半部的管面開孔或開槽。
5.根據權利要求1所述的一種油氣吸附與吸收的工藝方法，其特征是:吸收塔吸收劑進口管由兩段直管和三段圓弧彎管組成，使吸收劑進口管出口偏離塔徑中心軸15cm-25cm。
6.根據權利要求1所述的一種油氣吸附與吸收的工藝方法，其特征是:液體分布器由碳纖維及輕質材料制成的錐形罩、葉輪、盤式孔流分布器三部分組成，通過滾動軸承掛在位于吸收塔中軸線的進液管上，葉輪通過葉軸與錐形罩固定相連，進液管偏心垂直于葉片上，葉輪帶動整個錐形罩旋轉。
7.根據權利要求1所述的一種油氣吸附與吸收的工藝方法，其特征是:錐形罩底部是留孔的圓盤，旋轉后散開的液體通過圓盤底部留孔均勻灑在塔內填料上。
【文檔編號】B01D53/02GK103933833SQ201410199750
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月13日 優先權日:2014年5月13日
【發明者】張宏利, 陸井珍, 卓強, 王楓, 李相旭 申請人:中國石油集團東北煉化工程有限公司葫蘆島設計院