一種油庫和加油站油氣回收裝置的制造方法
【專利摘要】一種油庫和加油站油氣回收裝置，屬于回收處理油氣的環保技術。本發明將油品在儲運過程中產生的各種油氣和空氣的混合氣體，采用油氣分離器、有機或無機膜等工藝分離及吸附。油氣分離器中設計旋流分離管和粗粒化聚集板。分離膜是具有較強選擇性和滲透性的聚辛基甲基硅氧烷為材料的高分子致密膜，膜厚度為1～3μm，支撐層為聚偏乙烯材料或三氧化二鋁材料。兩個吸附器中的吸附劑為專用于油氣回收的柱狀活性碳和硅膠等多種吸附劑，兩者交替在真空泵P2作用下進行真空脫附，脫附時間設定為15～20分鐘。在吸附器中具有空氣循環的余熱取出設計。本發明油氣回收率高達98％以上，排放氣中油氣幾乎接近于零排放，可獲得明顯的環境效益和經濟效益。
【專利說明】
一種油庫和加油站油氣回收裝置
技術領域
[0001]本發明涉及環境保護及節能技術領域的一種油氣回收處理系統，特別指一種用于油庫和加油站油氣回收裝置。
【背景技術】
[0002]隨著人們生活質量的提高，對環境的保護意識也逐漸增強。而對于建在城鎮辦公場所和生活社區的加油站和油庫，由于很少安裝油氣回收系統，在給機車加油或向油庫充油的過程中就會有一部分油氣揮發至空氣中，由此不但造成大氣污染，連續不斷的油氣揮發還會造成嚴重的經濟損失。據統計，2003年我國擁有各類汽車超過1600萬輛，僅消耗汽油就達6000萬噸，在銷售儲運環節“大呼吸”“小呼吸”，以及油品生產環節蒸發損耗超過60萬噸，這相當于每年的經濟損失近達20億人民幣。
[0003]2008年北京奧運會、2010年上海世博會和2012年廣東亞運會籌備期間，中國政府投巨資在場館附近和主要市區的油庫和加油站增加建設了多套油氣回收裝置，并逐漸在一些省會城市展開推廣。
[0004]目前，人們已經研發出多種油氣回收技術方案，如吸收法、吸附法、冷凝法及膜法等。其中吸收法油氣回收是指通過油氣和空氣混合氣與吸收劑接觸，根據不同組分在吸收劑中的溶解度不同，即油氣組分溶解于該吸收劑形成溶液，不能溶解的空氣組分則保留在氣相中，于是原混合氣體的組分得以分離。故吸收法對于處理高濃度、大流量的油氣有明顯的優勢，回收效果的好壞主要取決于吸收劑。如要控制吸收法回收系統尾氣中油氣濃度在很低的水平，吸收塔的高度可能很高，從而增加了投資及運行費用。吸附法有利于控制回收系統尾氣中油氣濃度在很低的水平，但其存在吸附熱明顯、解析較難、達到吸附平衡時間較長等問題，故特別適合于回收低濃度、小流量的油氣，并宜作為某些組合工藝的后續處理。冷凝法是利用各種烴類VOCs在不同溫度和壓力下具有不同的飽和蒸汽壓，通過降低溫度或增加壓力，使某些有機物由氣態轉化為液態的原理，汽油等輕質油品由原油加熱蒸餾而得到，因此只要將油氣降溫到初餾點以下就能從氣態變成液態。冷凝法簡單，可直接回收油品，對于處理高濃度、中流量的油氣有明顯的優勢。但單純的冷凝法冷凝溫度要低于_70°C以下，才可保證回收率達到90%左右，相應地制冷系統較復雜。同時，還要用耐低溫材料及增加保溫、除霜等環節，投資成本和運行費用都較高。膜分離法是利用油氣與空氣在膜內擴散性能(即滲透速率)的不同來實現分離，即讓油氣/空氣混合物在一定壓差推動下經過膜的“過濾作用”，使混合氣中的油氣優先通過膜得以分離回收，而空氣則被選擇性截留。膜分離系統負壓操作會不可避免地引入空氣，所以采用正壓操作，采用專用的防爆油氣壓縮機，在提高膜件推動力的同時滲余氣保持較高的壓力有利于吸附系統的操作，提高吸附效率。膜分離法油氣回收技術作為一門新技術，尚處于研究開發中，尤其對高性能的膜材料的開發研制。目前，雖然膜技術還沒有成熟，但可在組合工藝中作為一種預處理，其效果比其他工藝要明顯的多。
[0005]由于單一工藝很難達到環保排放標準，故目前通常采用幾種工藝相結合的方式，這樣不同工藝的組合以取得優勢互補，并在一定程度上減少環境污染，提高其操作安全性。根據本發明的技術特點檢索了相關專利數據庫，發現有以下幾種組合工藝:
[0006]申請號200620168794.3專利“膜法油氣回收系統”和申請號200720305625.5專利“用于加油站的油氣回收處理系統”，兩種專利都只單純采用了膜分離法，正如上文提到目前在膜組件還沒有成熟的情況下，單純的某一工藝是很難到達國家規定的油氣濃度排放標準。
[0007]申請號200410064973.8的專利“復疊法油氣分離回收系統及其分離回收方法”、申請號200610135849.5的專利“冷凝和膜分離組合式油氣回收工藝技術”和申請號200720089596.2的專利“用于加油站或油庫油氣回收處理的膜式冷凝油氣液化裝置”都采用了“冷凝”和“膜分離”組合工藝方法。申請號200710003055.8的專利“一種油氣回收處理方法”和申請號200710131549.4的專利“利用吸收法和膜分離法集成技術的油氣回收”采用了“吸收”和“膜”的組合工藝方法。目前尚未公開發表的與本發明技術特點密切相關的采取“膜分離和吸附復合工藝”的油氣回收方法應用于加油站或油庫油氣回收的報道。
【發明內容】
[0008]本發明的目的是為克服現有油氣分離回收技術的不足，是對單吸附技術的改進，克服了單吸附工藝吸附時間長，處理量小的缺點。針對現有技術上述的不足，本發明所提供的是工藝簡單、設備緊湊、能耗較小、運行成本低、操作費用低、投資回收期短，占地面積小、無二次污染回收益好的膜分離和吸附工藝方法。
[0009]本發明為膜分離與吸附工藝油氣回收系統，包括壓縮機、油氣分離器、膜組件、吸附單元和真空栗，按圖所示連接在一起。在吸附單元設有兩個吸附器進行交替吸附和脫附，并設計了吸附過程中放熱的取出，從而保證了活性碳的活性和壽命，達到很好的吸附效果。
[0010]本發明所述的膜分離與吸附工藝相結合的油氣回收方法是:通過壓縮機壓縮油氣混合氣然后經油氣分離器除去其中的固體顆粒以及氣霧狀油滴后，進入膜分離系統；經過膜分離系統后，滲余氣進入吸附單元，含有富集油氣的滲透氣返回到地下儲罐；經過吸附器的吸附與解析后，解吸氣通過真空栗送入地下儲罐，裝置排放氣接近于零排放。
[0011]本發明所采用的工藝可分為油氣回收膜系統和油氣吸附/脫附系統，其實現的途徑是:收集的油氣混合氣經壓縮后，進入油氣回收膜系統中的油氣分離器，油氣分離器中設計旋流分離管和粗粒化聚集板。其中顆粒大的油滴就被分離出來，其余的油氣及空氣進入膜分離系統進一步分離。分離膜是具有較強選擇性和滲透性的聚辛基甲基硅氧烷高分子致密膜，膜厚度為I?3μπι，以聚偏乙烯材料或三氧化二鋁作為支撐層的膜結構。在膜分離器前后的的壓差作用下，大部分的油氣被富集在滲透氣一側并從膜分離器出來與油氣分離器中分離出液態油一起進入地下儲罐，其余含有少量油氣的滲余氣進入吸附系統進一步被吸附。吸附器中用于油氣吸附處理的吸附劑為柱狀油氣專用活性碳和硅膠等多種吸附劑。在吸附系統中系統工藝設置初始狀態默認吸附器A吸附油氣，當由膜系統中分離出來的滲余氣進入量達到飽和狀態時，工藝控制程序自動將油氣輸送切換給吸附器B，吸附器B開始吸附油氣。于此同時真空栗Ρ2啟動，吸附器A進行真空脫附，脫附時間設定為15?20分鐘。脫附完后，吸附器A緩慢釋放負壓狀態，并對活性碳進行吹掃，回復常態進入待命工作狀態。待吸附器B中油氣進入量再次達到飽和值時，再切換到吸附器Α，同時吸附器B脫附，脫附的油氣被送入地下儲罐中。在吸附器A (4)和吸附器B (5)中具有空氣循環的余熱取出設計，避免吸附過程中發熱后達到熱平衡后，吸附過程的停止，確保了吸附劑的活性和長周期穩定運行。如此循環。未被吸附的空氣進入大氣排放。通過此工藝過程排放的油氣濃度遠遠低于排放標準中的25g/m3。
[0012]本發明相對于傳統的冷凝加吸附工藝及單純的膜工藝相比，其顯著的特點是:1、系統結構簡單，自動化程度高，運行成本低廉；2、集膜分離與吸附回收方法的優點為一體，使得本發明更能廣泛的被運用于各種油氣處理場所；3、排放指標遠遠符合國內外最嚴格的環保排放標準要求；4、分離效果顯著，其回收率可達98%以上，可獲得明顯的環境效益和經濟效益；5、噪音小，能耗小，適合于居民居住場所的油氣回收處理。
【附圖說明】
[0013]圖1是膜加吸附組合油氣回收工藝流程圖
[0014]圖1中的說明:
[0015]1-集氣管 2-壓縮機Pl 3-油氣離器
[0016]4-膜分離器 5-吸附器A 6-吸附器B
[0017]7-真空栗P2 8-回油管 9-排放口
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和實施例對本發明的工藝作進一步的闡述。
[0019]如圖1所示，本發明具體工藝從左至右依次設有集氣管(I)、壓縮機Pl (2)、油氣分離器⑶、膜分離器(4)、吸附器A (5)、吸附器B (6)、真空栗P2(7)、回油管⑶以及兩個吸附器上方的排放口(9)。
[0020]圖中各部分的連接情況如下:集氣管⑴經過壓縮機Pl (2)與油氣分離器(3)進口端相連接；油氣分離器(3)頂部出口端與膜分離器(4)進氣端相連接，油氣分離器(3)底部出口與回油管(8)相連接；膜分離器(4)滲余氣出口端與吸附器A(4)、吸附器B(5)的進氣口相連接，膜分離器⑷滲透氣出口端與回油管⑶相連接；吸附器A(5)及吸附器B(6)的解析氣出口端與真空栗P2 (7)進氣口端相連接，真空栗P2 (7)的出氣口與回油管(8)相連接；吸附器A(4)及吸附器B(8)并聯，其上部與排氣口(9)相連接。
[0021]本工藝在運行時，利用油氣集氣系統，將油品儲運設備在收發由過程中產生的各種油氣和空氣的混合氣體通過集氣管(I)經過壓縮機Pl (2)送入油氣分離器(3)，油氣分離器(3)中設計旋流分離管和粗粒化聚集板。利用油氣分離器(3)自身的結構和分離原理將大顆粒油滴分離出來，其余油氣和空氣混合氣經油氣分離器(3)進入膜分離器(4)在壓力差作用下作進一步分離處理，大部分的油氣被富集在滲透氣一側并從膜分離器出來與油氣分離器中分離出的大顆粒油滴一起經回油管(8)返回到地下儲罐或直接外送使用。分離膜是具有較強選擇性和滲透性的聚辛基甲基硅氧烷高分子致密膜，膜厚度為I?3 μπι，以聚偏乙烯材料或三氧化二鋁作為支撐層的膜結構。從膜分離器(4)中分離出來的含有少量油氣的滲余氣被送至系統默認的吸附器Α(5)中進一步吸附分離。吸附器Α(4)和吸附器B(5)中用于油氣吸附處理的吸附劑為柱狀油氣專用活性碳和硅膠等多種吸附劑。在吸附器Α(4)和吸附器Β(5)中具有空氣循環的余熱取出設計，這樣使吸附放熱反應一直向正方向進行，避免到達熱平衡，吸附反應停止。當由膜分離器(4)中分離出來的滲余氣進入量達到飽和狀態時，工藝控制程序自動將油氣輸送切換給吸附器B (6)，吸附器B (6)開始吸附油氣。于此同時真空栗P2(7)啟動，吸附器A(5)進行真空脫附，脫附時間設定為15?20分鐘。脫附完后，吸附器A(5)緩慢釋放負壓狀態，并對活性碳進行吹掃，回復常態進入待命工作狀態。待吸附器B(6)中油氣進入量再次達到飽和值時，再切換到吸附器A(5)，同時吸附器B(6)脫附，脫附的油氣被真空栗P2 (7)送入地下儲罐或直接外送使用，如此循環。未被吸附的空氣經排氣口(9)進入大氣排放，從而實現了油氣的回收利用，并防止環境污染。
[0022]該分離系統中，壓縮機Pl (2)、膜分離器(4)、吸附器A(5)、吸附器B(6)以及真空栗P2(7)的啟動與停止都是由各處的壓力傳感器感應此處的壓力值與系統自動控制程序中的壓力范圍對比進行自動控制。其中吸附器A(5)及吸附器B(6)中所使用的吸附劑為專門研究用于油氣回收的柱狀活性碳和硅膠，且三苯不易使該活性碳中毒失效，其吸附/脫附效果遠遠大于普通活性碳，使用后可進行二次開發利用，不會造成二次污染。
【主權項】
1.一種油庫和加油站油氣回收裝置，其特征是:該裝置從左至右依次設有集氣管(I)、壓縮機Pl (2)、油氣分離器(3)、膜分離器(4)、吸附器A(5)、吸附器B(6)、真空栗P2(7)、回油管(8)以及兩個吸附器上方的排放口(9)。各部分連接情況如下:集氣管(I)通過壓縮機Pl (2)與油氣分離器(3)進口端相連接；油氣分離器(3)頂部出口端與膜分離器(4)進氣端相連接，油氣分離器(3)底部出口與回油管(8)相連接；膜分離器(4)滲余氣出口端與吸附器A(5)、吸附器B(6)的進氣口相連接，膜分離器(4)滲透氣出口端與回油管(8)相連接；吸附器A(5)及吸附器B(6)的解吸氣出口端與真空栗P2(7)進氣口端相連接，真空栗P2 (7)的出氣口與回油管(8)相連接；吸附器A(5)及吸附器B(6)并聯，其上部與排氣口(9)相連接。2.根據權利要求1所述的油庫和加油站油氣回收裝置，其特征在于:油氣分離器(3)中設計旋流分離管和粗粒化聚集板。3.根據權利要求1所述的油庫和加油站油氣回收裝置，其特征在于:分離膜是具有較強選擇性和滲透性的聚辛基甲基硅氧烷高分子致密膜，膜厚度為I?3 μπι，以聚偏乙烯材料或三氧化二鋁作為支撐層的膜結構。4.根據權利要求1所述的油庫和加油站油氣回收裝置，其特征在于:吸附器Α(5)和吸附器B (6)交替在真空栗Ρ2 (7)下脫附，其脫附時間設定為15?20分鐘。5.根據權利要求1所述的油庫和加油站油氣回收裝置，其特征在于:吸附器Α(4)和吸附器B (5)中用于油氣吸附處理的吸附劑為柱狀油氣專用活性碳和硅膠等多種吸附劑。6.根據權利要求5所述的油庫和加油站油氣回收裝置，其特征在于:在吸附器Α(4)和吸附器B (5)中具有空氣循環的余熱取出設計。
【文檔編號】B01D53/22GK105883711SQ201410724408
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年11月27日
【發明人】王洪福, 任迪, 韋偉
【申請人】長江(揚中)電脫鹽設備有限公司, 江蘇三星能源裝備有限公司