本發(fā)明屬于廢氣處理和油氣回收與排放控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種新型集成油氣深度回收與排放控制裝置，可廣泛應(yīng)用于原油儲(chǔ)運(yùn)、煉油、石化、化工等行業(yè)需要處理含油氣、含有毒、有害揮發(fā)性烴類油氣的深度處理和回收，滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保排放指標(biāo)要求。
背景技術(shù)：
汽油、苯類油品等在儲(chǔ)存、運(yùn)輸過(guò)程中揮發(fā)的油氣對(duì)環(huán)境、健康和安全產(chǎn)生的危害越來(lái)越引起人們的重視。早在20世紀(jì)60年代國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家就對(duì)裝車、裝船過(guò)程蒸發(fā)損耗油氣進(jìn)行回收技術(shù)的研究，20世紀(jì)70年代歐美等國(guó)已廣泛應(yīng)用油氣回收技術(shù)于裝車、裝船等過(guò)程。在油氣回收方面，歐盟各國(guó)都做出了明確規(guī)定，有的國(guó)家還對(duì)加裝了油氣回收裝置的油庫(kù)和加油站實(shí)行階段性的財(cái)政補(bǔ)貼或稅收減免的優(yōu)惠。
汽油、苯類等一些化工尾氣對(duì)人體的危害近年來(lái)引起人們的廣泛關(guān)注，這些尾氣嚴(yán)重影響呼吸道和肺部健康，特別是苯類尾氣是危險(xiǎn)的致癌物質(zhì)，因此，要保證在排放的廢氣中盡量減少汽油、苯類等有害物質(zhì)含量。
另外，含汽油、苯類等尾氣無(wú)組織排放也造成了嚴(yán)重的能源浪費(fèi)，據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，我國(guó)僅2005年在石油類產(chǎn)品儲(chǔ)運(yùn)、裝卸環(huán)節(jié)損失高達(dá)24.2億元人民幣。
我國(guó)從1997年1月1日起實(shí)行《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16297-1996），又于2007年6 月發(fā)布了《儲(chǔ)油庫(kù)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB20950-2007）、《汽油運(yùn)輸大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB20951-2007）、《加油站大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB20952-2007），并于2007年8月1日開(kāi)始實(shí)施。根據(jù)《儲(chǔ)油庫(kù)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求，裝油時(shí)產(chǎn)生的油氣應(yīng)進(jìn)行密閉收集和回收處理，經(jīng)過(guò)回收處理的油氣排放濃度要≤25g/m3(非甲烷烴)，處理效率要≥95%，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了油氣排放控制標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施區(qū)域和時(shí)限要求?！妒蜔捴乒I(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（二次征求意見(jiàn)稿）》更是對(duì)大氣污染物排放限值提出了更為苛刻的要求，其中苯并芘、苯、甲苯、二甲苯的特別排放限值分別達(dá)到0.3×10-3mg/m3、2 mg/m3、8 mg/m3和10 mg/m3。
隨著人們環(huán)保意識(shí)和節(jié)約意識(shí)的加強(qiáng)，我國(guó)將會(huì)制定更加嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)來(lái)限制廢氣排放中有害氣體的含量，這就進(jìn)一步要求油氣回收裝置處理效率要不斷提高。目前，國(guó)內(nèi)油氣回收裝置采用的方法分為冷凝法、吸收法、吸附法、膜分離法等，處理方法較為單一，處理效率較低，難以滿足環(huán)保排放的要求。這些處理方法的集成工藝也相繼被開(kāi)發(fā)和研究，可在一定程度上滿足環(huán)保排放要求。
但現(xiàn)有工藝和技術(shù)存在以下缺點(diǎn)：
1) 冷凝法能耗相對(duì)較大，且對(duì)設(shè)備材質(zhì)及保溫要求嚴(yán)格，裝置投資成本及運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較高，另外由于油氣中水分的存在易使系統(tǒng)結(jié)霜結(jié)冰；
2）吸附法由于工藝及設(shè)備自身的特點(diǎn)導(dǎo)致其處理量不能過(guò)大，且吸附熱效應(yīng)明顯，易造成吸附劑劣化甚至著火；
3）吸收法存在溶劑再生工藝復(fù)雜、操作費(fèi)用較高；
4）膜分離法由于膜材料、膜組件制造成本高及使用壽命相對(duì)過(guò)短，造成其成本較高，且膜分離過(guò)程只是一個(gè)濃縮過(guò)程，不能將油氣與空氣徹底分開(kāi)。
CN101342427B介紹了一種冷卻→冷凝→吸附→真空再生→再生氣循環(huán)的油氣回收工藝，冷卻步驟使用的冷卻介質(zhì)使用冷凝后的油氣，可用于車船裝卸油、原油油庫(kù)切油、油罐大小呼吸等情況的油氣回收。
CN200943812Y介紹了一種加壓、冷凝、噴淋相結(jié)合的油氣回收裝置，包括儲(chǔ)氣罐、吸收塔組、氣體壓縮機(jī)、噴淋油泵、吸收油泵和換熱器。
CN102895836B介紹了一種加油站用油氣回收裝置，該油氣回收系統(tǒng)設(shè)置有壓力傳送器、溫度傳送器、壓縮機(jī)、冷凍機(jī)組、氣液分離器、膜分離器、吸附罐、流量計(jì)，采用壓縮、冷凝、膜分離/吸附的復(fù)合裝置，尾氣排放濃度可低于15g/m3，油氣回收率可達(dá)99%。
CN102441313B介紹了一種油氣回收方法，包括吸附段或吸收段，在吸附段或吸收段中，吸附劑或吸收劑將油氣固定在吸附劑或吸收劑中，然后采用真空再生或加熱再生的方式將飽和的吸附劑或吸收劑再生，再生過(guò)程得到濃縮再生氣，濃縮再生氣以汽油為吸收劑在濃縮再生氣吸收塔內(nèi)進(jìn)行吸收，濃縮再生氣吸收塔排放的再生尾氣不循環(huán)回吸附段或吸收段，濃縮再生氣吸收塔采用的汽油吸收劑溫度為-15～10℃。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明采用初冷→深冷→膜分離→吸附→燃燒的組合方法，對(duì)油氣進(jìn)行回收處理的工藝方法，處理效率高，烴類回收率高，能夠滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保排放要求，且同等處理效果和回收效果條件下，系統(tǒng)能耗相對(duì)較低。
本發(fā)明解決所述問(wèn)題的技術(shù)方案是：采用預(yù)冷+冷凝+膜分離+吸附+燃燒組合方法，對(duì)油氣回收處理與排放控制。該方法是由冷凝系統(tǒng)、膜分離系統(tǒng)、吸附系統(tǒng)、吸附劑再生系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)及其他附屬設(shè)備構(gòu)成。
冷凝系統(tǒng)包括油氣預(yù)冷器、冷凝器、中間回液罐、冷凍機(jī)組、深度冷凝裝置等；膜分離系統(tǒng)包括膜組件、真空泵等；吸附系統(tǒng)包括吸附罐、引風(fēng)機(jī)、排放筒；吸附再生系統(tǒng)包括真空泵、再生冷凝器、回液罐、回液泵；燃燒系統(tǒng)包括熱力燃燒器或催化氧化燃燒器等；整套裝置還包括控制閥、控制系統(tǒng)、配電系統(tǒng)等。
所述的油氣深度回收與排放控制裝置，其特征在于：該方法采用了預(yù)冷+冷凝+膜分離+吸附+燃燒的集成方法，對(duì)油氣進(jìn)行回收、處理，特別適用于油氣深度處理與回收，回收效率高，能滿足嚴(yán)格的排放指標(biāo)，對(duì)各種操作方便，處理后排放尾氣中有害成分特別是三苯、汽油類物質(zhì)含量達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)要求。
所述的油氣深度回收與排放控制裝置，其特征在于：對(duì)于大處理量的油氣回收與排放控制裝置，可通過(guò)將氣體壓縮之后再進(jìn)入油氣回收系統(tǒng)，使氣體體積流量減小，減小系統(tǒng)裝置體積與管道直徑，做到系統(tǒng)裝置的輕量化。
所述的油氣深度回收與排放控制裝置，其特征在于：對(duì)于不同的油氣組分回收要求，冷凝系統(tǒng)可分別采用預(yù)冷+冷凝或預(yù)冷+冷凝+深度冷凝的方式，滿足不同組分的回收需求，合理的配置也在一定程度上起到節(jié)能的效果。
所述的油氣深度回收與排放控制裝置，其特征在于：膜分離裝置布置在吸附裝置之前，使得進(jìn)入吸附裝置的氣體量大大減小，有毒有害與揮發(fā)性烴類物質(zhì)含量也極大降低，吸附罐可以做的很小，降低了吸附罐的體積和吸附劑用量。
所述的油氣深度回收與排放控制裝置，其特征在于：對(duì)于不同的油氣組分和排放控制要求，燃燒裝置可分別選用熱力燃燒與催化氧化燃燒，滿足不同地區(qū)排放指標(biāo)的要求，做到氣體達(dá)標(biāo)排放。
所述油氣深度回收與排放控制裝置，其特征在于：該方法采用了冷凝+膜分離+吸附回收組合方法，冷凝系統(tǒng)未凝結(jié)下來(lái)的油氣組分進(jìn)入膜分離系統(tǒng)進(jìn)一步濃縮，得到的滲透氣（濃縮氣）再次進(jìn)入冷凝系統(tǒng)冷凝回收，充分發(fā)揮膜分離系統(tǒng)能耗低的優(yōu)點(diǎn)，補(bǔ)充因冷凝系統(tǒng)冷凝溫度高于氣體露點(diǎn)造成的部分組分無(wú)法被冷凝下來(lái)的缺點(diǎn)，通過(guò)對(duì)低露點(diǎn)組分的不斷富集，最終使其在冷凝系統(tǒng)冷凝。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：
（1）回收率高，對(duì)各種烴類易揮發(fā)組分適應(yīng)能力強(qiáng)，能滿足嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。
（2）采用集成工藝，各單元操作參數(shù)得到最大程度的優(yōu)化，系統(tǒng)能耗相對(duì)較低。
（3）采用單級(jí)吸附，達(dá)到高回收率，操作費(fèi)用低。
（4）裝置的回收物為液態(tài)，可計(jì)量。
附圖說(shuō)明
圖1、本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
壓縮系統(tǒng)：當(dāng)油氣量過(guò)大時(shí)，比如油氣處理量超過(guò)10000m3/h，如果采用常壓處理，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)管道和裝置體積過(guò)大，造成投資增加，不利于操作，這時(shí)應(yīng)在油氣進(jìn)入系統(tǒng)裝置前將其壓縮。壓縮過(guò)程由壓縮機(jī)完成，壓縮后的油氣壓力依據(jù)不同的油氣組分及油氣回收要求確定，一般為0.5MPa左右。壓縮后的油氣，一方面體積減少，另一方面部分油氣會(huì)因壓力的增大變成液態(tài)，減小后續(xù)油氣回收與排放控制系統(tǒng)的負(fù)荷。
冷凝系統(tǒng)：油氣首先進(jìn)入預(yù)冷器換熱，冷卻介質(zhì)可以是空氣或冷卻水，也可以是冷凝或深冷后的低溫油氣，油氣經(jīng)過(guò)預(yù)冷器后，溫度降至4℃左右，此時(shí)油氣中的大部分水分凝結(jié)成液體被除去，這樣既使得進(jìn)入后續(xù)冷凝裝置的氣體狀態(tài)一致，防止水分結(jié)霜、冰凍，又減少了冷凝裝置的功耗。當(dāng)油氣回收率要求不高或油氣組分露點(diǎn)較高易冷凝時(shí)，油氣冷凝溫度降至-80℃時(shí)即可滿足要求，這時(shí)冷凝器使用機(jī)械制冷即可達(dá)到所需溫度。當(dāng)油氣回收率要求較高且油氣組分露點(diǎn)很低時(shí)，油氣冷凝溫度需降至-180℃方能滿足要求，此時(shí)需要增加液氮制冷系統(tǒng)。之所以不使用液氮制冷制冷系統(tǒng)一步制冷，是考慮到一步冷卻至-180℃，系統(tǒng)能耗太大。
膜分離系統(tǒng)：從冷凝系統(tǒng)來(lái)的不凝氣進(jìn)入膜組件，由于膜的選擇透過(guò)性，碳?xì)浠衔锿高^(guò)膜進(jìn)入滲透?jìng)?cè)，實(shí)現(xiàn)碳?xì)浠衔锖涂諝猓ㄎ矚猓┓蛛x，滲透?jìng)?cè)高濃碳?xì)浠衔锝?jīng)真空泵進(jìn)入預(yù)冷器再次進(jìn)行冷凝回收，空氣（尾氣）進(jìn)入吸附系統(tǒng)，進(jìn)行深度吸附處理。
吸附系統(tǒng)：從膜分離系統(tǒng)來(lái)的空氣（尾氣）從吸附罐下端的入口閥進(jìn)入吸附罐內(nèi)，經(jīng)過(guò)床層上的吸附劑吸附其中的烴類物質(zhì)，氣體通過(guò)吸附器頂端出來(lái)，經(jīng)過(guò)引風(fēng)機(jī)和排放筒排入大氣或進(jìn)入后續(xù)燃燒系統(tǒng)。吸附罐設(shè)兩臺(tái)，互為備用，一臺(tái)吸附罐飽和后，切換到另一臺(tái)吸附罐運(yùn)行，對(duì)飽和吸附罐進(jìn)行解吸再生。
解吸系統(tǒng)：吸附劑經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，其中會(huì)吸附大量的烴類物質(zhì)達(dá)到飽和狀態(tài)，使吸附劑失去吸附活性。解吸是將吸附在活性炭中的烴類物質(zhì)解吸出來(lái)，通過(guò)真空泵抽真空，將飽和的吸附罐壓力抽到負(fù)壓，使得烴類物質(zhì)從吸附劑的孔隙結(jié)構(gòu)中脫離出來(lái)。解吸出來(lái)的烴類物質(zhì)直接進(jìn)入冷卻器，對(duì)烴類物質(zhì)進(jìn)行冷凝變成液態(tài)進(jìn)入回液罐。回液罐不凝氣返回油氣入口繼續(xù)處理。
燃燒系統(tǒng)：如經(jīng)過(guò)吸附系統(tǒng)處理后的尾氣仍不能達(dá)到排放指標(biāo)，則在吸附系統(tǒng)后設(shè)置燃燒系統(tǒng)。燃燒系統(tǒng)可以使催化氧化燃燒系統(tǒng)，也可以是熱力燃燒系統(tǒng)。催化氧化燃燒系統(tǒng)是在催化氧化燃燒器內(nèi)布置針對(duì)油氣特定組分發(fā)生氧化反應(yīng)的催化劑，使油氣在經(jīng)過(guò)燃燒器時(shí)，烴類組分在催化劑的作用下與油氣中的氧氣反應(yīng)，生成CO2和H2O，從而降低排放尾氣中的烴類組分含量，達(dá)到合格排放。
熱力燃燒系統(tǒng)是在尾氣管道的特定關(guān)鍵內(nèi)設(shè)置電熱絲，電熱絲通電使溫度達(dá)到1000℃以上，滿足油氣中烴類組分的燃燒溫度，當(dāng)油氣中的可燃烴類組分經(jīng)過(guò)灼熱的電熱絲時(shí)，在氧氣的作用下燃燒，生成CO2和H2O，從而降低排放尾氣中的烴類組分含量，達(dá)到合格排放。