一种冷凝吸附吸附冷凝交变式油气回收装置和油气回收方法与流程

本发明涉及油气回收技术领域，特别涉及一种冷凝吸附吸附冷凝交变式油气回收装置和油气回收方法。

背景技术：

VOC在储存时，会挥发VOC气体使储罐压力升高造成VOC气体的排放，即“小呼吸”，此排放具有不持续、排放量又非常小的特点；VOC在装卸时，也会从储罐挥发和排挤出大量VOC气体，此排放量瞬时流量大，但是一般较为短暂。为此，现有技术常采用冷凝、吸附、吸收、膜分离等一种或几种工艺的联用来进行VOC的回收(油气即为石油产品产生的蒸汽，是VOC气体中的较高浓度和最常见气体，以下为描述方便，有时会以油气代指VOC气体)。

如针对加油站地埋罐的油气挥发，即三次油气回收，现有技术一般为冷凝+吸附式工艺技术，即先将油气引入冷凝系统，不凝气排入活性炭吸附罐，吸附罐分为两组，一组在吸附时，另一组在真空再生，真空再生气再与入口气体混合后再次进入冷凝系统参与循环，流程较为复杂，投资较高。

为了降低成本，也有采取吸附+吸收的工艺技术，如油气回收装置设置两个活性炭吸附罐，一个罐吸附地埋罐的油气时，另一个罐真空再生，再生气直接排入地埋罐用地埋罐的汽油吸收，此方案比冷凝+吸附方案简洁，投资成本有所降低，但是吸收效果难以保证，吸收效率很低，吸收时引起液体油品扰动又有大量油气再次挥发，故此，两个吸附罐需要不断的吸附再生交替，带来投资和功耗的增加。

由于加油站相对大型油库等规模小，对设备投资异常敏感，因此，亟待一种革命性的创新产品来解决现有工艺的缺陷。

本发明的方案便是针对上述问题对现有油气回收装置进行的改进。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种冷凝吸附吸附冷凝交变式油气回收装置和油气回收方法，所需设备少，投资成本低，通过冷凝吸附的交变组合，控制储罐的压力，使排放气体完全达标；此外，储罐需补气时的洁净气体正好吹扫吸附罐，使再生彻底，同时又补充了储罐压力。

为了达到上述发明目的，解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本发明公开了一种冷凝吸附吸附冷凝交变式油气回收装置，该油气回收装置与储罐连接，包括压力传感装置、油气冷凝装置、真空泵、进油气阀、吸附罐和排气阀，其中：

所述储罐、油气冷凝装置、进油气阀、吸附罐和排气阀通过管线依次连接；

所述排气阀位于所述吸附罐的上方；

所述真空泵连接于所述进油气阀两端；

所述压力传感装置设置于所述储罐和油气冷凝装置之间的管线上。

进一步的，还包括引风机，所述引风机设置于所述油气冷凝装置与压力传感装置之间。

进一步的，还包括一使得油气从储罐到冷凝装置的单向阀，所述单向阀设置于所述引风机和油气冷凝装置之间。

进一步的，还包括一排液管，所述排液管一端连接于所述储罐的上部，另一端连接于所述油气冷凝装置的下部。

本发明另外公开了一种冷凝吸附吸附冷凝交变式油气回收装置，该油气回收装置与储罐连接，包括压力传感装置、油气冷凝装置、真空泵、进油气阀、吸附罐和排气阀，其中：

所述储罐、油气冷凝装置、真空泵、吸附罐和排气阀通过管线依次连接；

所述排气阀位于所述吸附罐的上方；

所述进油气阀一端连接于所述吸附罐的下方，另一端连接于所述储罐；

所述压力传感装置设置于所述储罐和进油气阀之间的管线上。

进一步的，还包括引风机，所述引风机设置于所述进油气阀与压力传感装置之间。

进一步的，还包括一使得油气从储罐到冷凝装置的单向阀，所述单向阀设置于所述储罐和油气冷凝装置之间。

进一步的，还包括温度感应装置，所述温度感应装置连接至所述吸附罐的内部，用于感测吸附罐内部的吸附剂在中心处的温度。

进一步的，所述温度感应装置的数量为复数个；

当所述温度感应装置的数量为一个时，所述温度感应装置设置于所述吸附罐内部的下部；或

当所述温度感应装置的数量为两个时，两个所述温度感应装置分别设置于所述吸附罐内部的中部和下部；或

当所述温度感应装置的数量为三个时，三个所述温度感应装置分别设置于所述吸附罐内部的上部、中部和下部。

进一步的，所述吸附罐包括吸附罐本体、换热管和吸附剂，其中：

所述吸附剂充填于所述吸附罐本体的内部；

所述换热管外设置有翅片，且固定连接于所述吸附罐本体内部的上下两端并穿设于所述吸附剂之间。

进一步的，所述换热管采用多层翅片管，由一层横向排列的翅片管和一层纵向排列的翅片管交替设置组成，使得每层翅片管的翅片平行于气流方向，每层翅片管之间的间距在100-500mm之间。

进一步的，还包括若干支撑环，若干所述支撑环设置于所述吸附罐本体内壁上，所述翅片管焊接或卡接于所述支撑环上。

进一步的，所述换热管为中空结构，所述换热管内充填有10～70℃区间产生固液相变的蓄能物质。

进一步的，所述蓄能物质采用六水氯化钙、五水合硫代硫酸钠、三水合醋酸钠、磷酸氢二钠、乙酸或对二甲苯。

进一步的，所述蓄能物质包括增稠剂和成核剂，所述增稠剂采用明胶、羧甲基纤维素或水溶性石蜡，所述成核剂采用水合氯化锶或四硼酸钠。

进一步的，所述换热管内留有1～20％左右的气相空间，用于给蓄能物质固液相变时体积变化留出足够余量。

优选的，所述储罐为地埋罐。

优选的，所述吸附罐由若干个小吸附罐串联或并联组成。

本发明还公开了一种冷凝吸附吸附冷凝交变式油气回收方法，包括以下步骤：

步骤1：压力传感装置感应到储罐压力升高，进油气阀和排气阀打开，油气进入油气冷凝装置，大部分被冷凝相变，油气冷凝装置维持-10～-80℃的温度，使油气温度降至-5～-75℃左右，剩余未能相变的气体通过进油气阀进入吸附罐，拦截掉剩余未相变的油气后，剩余的洁净空气通过排气阀排出，由于绝大部分油气被冷凝相变，剩余的油气被吸附拦截进入吸附罐，洁净空气通过排气阀排出储罐，储罐压力降低；

步骤2：当吸附罐工作一定时间或储罐压力降低需要补气或温度感应装置感应到温度超标时，进油气阀和排气阀关闭，真空泵启动，抽出吸附罐内油气随进气管线倒流至油气冷凝装置，油气冷凝装置维持-10～-80℃的温度，使油气温度降至-5～-75℃，相变液体和未相变不凝气排入储罐，在抽真空末期，打开排气阀，引入少量洁净空气吹扫，使吸附罐彻底再生，同时又补充储罐压力。

本发明还公开了一种冷凝吸附吸附冷凝交变式油气回收方法，包括以下步骤：

步骤一：压力传感装置感应到储罐压力升高，进油气阀和排气阀打开，油气经单向阀进入油气冷凝装置，大部分被冷凝相变，油气冷凝装置维持-10～-80℃的温度，使油气温度降至-5～-75℃左右，剩余未能相变的气体通过进油气阀进入吸附罐，拦截掉剩余未相变的油气后，剩余的洁净空气通过排气阀排出，由于绝大部分油气被冷凝相变，剩余的油气被吸附拦截进入吸附罐，洁净空气通过排气阀排出储罐，储罐压力降低；

步骤二：当吸附罐工作一定时间或储罐压力降低需要补气或温度感应装置感应到温度超标时，进油气阀和排气阀关闭，真空泵启动，抽出吸附罐内油气随进气管线倒流至油气冷凝装置，油气冷凝装置维持-10～-80℃的温度，使油气温度降至-5～-75℃，高浓度油气在此相变，由于单向阀的作用，相变液体和未相变不凝气只能通过冷凝装置下部的排液管排入储罐，略微增大冷凝压力，在抽真空末期，打开排气阀，引入少量洁净空气吹扫，使吸附罐彻底再生，同时又补充储罐压力。

本发明还公开了一种冷凝吸附吸附冷凝交变式油气回收方法，包括以下步骤：

步骤I：油气冷凝装置维持-10～-80℃的温度，储罐压力只是略微升高而未达到进油气阀的开启压力时，油气进入油气冷凝装置降温，部分油气被冷凝，储罐压力降低；当压力感应装置感应到油气压力继续升高至进油气阀的开启压力时，进油气阀和排气阀打开，油气通过进油气阀进入吸附罐，吸附罐内的吸附剂拦截掉油气后，剩余的洁净空气通过排气阀排出，储罐压力降低；

步骤II：当吸附罐工作一定时间或储罐压力降低需要补气或温度感应装置感应到温度超标时，进油气阀和排气阀关闭，真空泵启动，抽出吸附罐内油气随进气管线倒流至油气冷凝装置，油气冷凝装置维持-10～-80℃的温度，使油气温度降至-5～-75℃，相变液体和未相变不凝气排入储罐，在抽真空末期，打开排气阀，引入少量洁净空气吹扫，使吸附罐彻底再生，同时又补充储罐压力。

本发明还公开了一种冷凝吸附吸附冷凝交变式油气回收方法，包括以下步骤：

步骤A：当压力感应装置感应到油气压力升高至进油气阀的开启压力时，进油气阀和排气阀打开，油气通过进油气阀进入吸附罐，吸附罐内的吸附剂拦截掉油气后，剩余的洁净空气通过排气阀排出，储罐压力降低；

步骤B：当吸附罐工作一定时间或储罐压力降低需要补气或温度感应装置感应到温度超标时，进油气阀和排气阀关闭，真空泵启动，抽出吸附罐内油气随进气管线倒流至油气冷凝装置，油气冷凝装置维持-10～-80℃的温度，使油气温度降至-5～-75℃，相变液体和未相变不凝气排入储罐，在抽真空末期，打开排气阀，引入少量洁净空气吹扫，使吸附罐彻底再生，同时又补充储罐压力。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

(1)本发明一种冷凝吸附吸附冷凝交变式油气回收装置所需设备少，投资成本低；通过冷凝吸附的交变组合，控制储罐的压力，使排放气体完全达标；且储罐排气和补气都通过同一管线和设备完成，提高了设备利用率；此外，储罐需补气时的洁净气体正好吹扫吸附罐，使再生彻底，同时又补充了储罐压力；

(2)本发明一种冷凝吸附吸附冷凝交变式油气回收方法具有设计贴合储罐油气“时排时补”的特点，先用冷凝装置使油气相变，减少了储罐的压力波动，克服了原吸收法持续引起储罐油品扰动，增大油气挥发的弊端，后用少量补气使吸附罐彻底再生，恒定了储罐压力，减少了储罐挥发。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：

图1是本发明中一种冷凝吸附吸附冷凝交变式油气回收装置的第一结构示意图；

图2是本发明中一种冷凝吸附吸附冷凝交变式油气回收装置的第二结构示意图；

图3是本发明中一种冷凝吸附吸附冷凝交变式油气回收装置的第三结构示意图；

图4是本发明中一种冷凝吸附吸附冷凝交变式油气回收装置的第四结构示意图；

图5是本发明中一种冷凝吸附吸附冷凝交变式油气回收装置中的吸附罐的整体结构示意图；

图6是本发明中一种冷凝吸附吸附冷凝交变式油气回收装置中的吸附罐的A-A向示意图；

图7是本发明中一种冷凝吸附吸附冷凝交变式油气回收装置中的吸附罐的B-B向示意图；

图8是本发明中一种冷凝吸附吸附冷凝交变式油气回收方法的第一流程示意图；

图9是本发明中一种冷凝吸附吸附冷凝交变式油气回收方法的第二流程示意图；

图10是本发明中一种冷凝吸附吸附冷凝交变式油气回收方法的第三流程示意图；

图11是本发明中一种冷凝吸附吸附冷凝交变式油气回收方法的第四流程示意图。

【主要符号说明】

1-储罐；

2-压力传感装置；

3-油气冷凝装置；

4-真空泵；

5-进油气阀；

6-吸附罐；

7-排气阀；

8-温度感应装置；

9-引风机；

10-单向阀；

11-排液管；

12-吸附罐本体；

13-换热管；

14-支撑环。

具体实施方式

以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，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，都属于本发明的保护范围。

实施例一

如图1所示，本发明公开了一种冷凝吸附吸附冷凝交变式油气回收装置，该油气回收装置与储罐1连接，包括压力传感装置2、油气冷凝装置3、真空泵4、进油气阀5、吸附罐6和排气阀7，其中：

所述储罐1、油气冷凝装置3、进油气阀5、吸附罐6和排气阀7通过管线依次连接；

所述排气阀7位于所述吸附罐6的上方；

所述真空泵4连接于所述进油气阀5两端；

所述压力传感装置2设置于所述储罐1和油气冷凝装置3之间的管线上。

进一步的，还包括引风机9，所述引风机9设置于所述油气冷凝装置3与压力传感装置2之间。

如图2所示，还包括一使得油气从储罐到冷凝装置的单向阀10，所述单向阀10设置于所述引风机9和油气冷凝装置3之间。

进一步的，还包括一排液管11，所述排液管11一端连接于所述储罐1的上部，另一端连接于所述油气冷凝装置3的下部。

此实施例冷凝装置兼作储罐的压力调节，不能冷凝的剩余气体通过吸附后排放，延长了吸附罐的使用寿命，具有流程简单，投资省的特点。

实施例二

如图3所示，本发明另外公开了一种冷凝吸附吸附冷凝交变式油气回收装置，该油气回收装置与储罐1连接，包括压力传感装置2、油气冷凝装置3、真空泵4、进油气阀5、吸附罐6和排气阀7，其中：

所述储罐1、油气冷凝装置3、真空泵4、吸附罐6和排气阀7通过管线依次连接；

所述排气阀7位于所述吸附罐6的上方；

所述进油气阀5一端连接于所述吸附罐6的下方，另一端连接于所述储罐1；

所述压力传感装置2设置于所述储罐1和进油气阀5之间的管线上。

进一步的，还包括引风机9，所述引风机9设置于所述进油气阀5与压力传感装置2之间。

如图4所示，还包括一使得油气从储罐到冷凝装置的单向阀10，所述单向阀10设置于所述储罐1和油气冷凝装置3之间。

继续参考图1-4，所述油气回收装置还包括温度感应装置8，所述温度感应装置8连接至所述吸附罐6的内部，用于感测吸附罐6内部的吸附剂在中心处的温度。进一步的，所述温度感应装置8的数量为复数个；

当所述温度感应装置8的数量为一个时，所述温度感应装置8设置于所述吸附罐6内部的下部；或

当所述温度感应装置8的数量为两个时，两个所述温度感应装置8分别设置于所述吸附罐6内部的中部和下部；或

当所述温度感应装置8的数量为三个时，三个所述温度感应装置8分别设置于所述吸附罐6内部的上部、中部和下部。

具体的，所述吸附罐6包括吸附罐本体12、换热管13和吸附剂(未图示)，所述吸附剂充填于所述吸附罐本体12的内部；所述换热管13外设置有翅片，且固定连接于所述吸附罐本体12内部的上下两端并穿设于所述吸附剂之间。所述翅片可采用铝、铜或不锈钢材质的导热材料。本实施例中，所述吸附剂可以是活性炭、硅胶、分子筛等现有技术中的任何吸附剂。

参考图5-7，所述换热管13采用多层翅片管，由一层横向排列的翅片管和一层纵向排列的翅片管交替设置组成，使得每层翅片管的翅片平行于气流方向，每层翅片管之间的间距在100-500mm之间。进一步的，所述换热管13还包括若干支撑环14，若干所述支撑环14设置于所述吸附罐本体12内壁上，所述翅片管焊接或卡接于所述支撑环14上。

优选实施例中，所述换热管13为中空结构，所述换热管13内充填有10～70℃区间产生固液相变的蓄能物质。其中，所述蓄能物质采用六水氯化钙、五水合硫代硫酸钠、三水合醋酸钠、磷酸氢二钠、乙酸或对二甲苯。进一步的，所述蓄能物质包括增稠剂和成核剂，所述增稠剂采用明胶、羧甲基纤维素或水溶性石蜡，所述成核剂采用水合氯化锶或四硼酸钠。

进一步的，所述换热管13内留有1～20％左右的气相空间，用于给蓄能物质固液相变时体积变化留出足够余量。

优选的，所述储罐1为地埋罐。

可选的，所述吸附罐6由若干个小吸附罐串联或并联组成。

本实施例中，所述真空泵4可以为干式螺杆真空泵、干式涡旋真空泵、干式旋片真空泵、爪型干式真空泵或气冷式罗茨真空泵。

此实施例使混合油气尽量先直接吸附拦截，并采用相变蓄能物质填充到吸附罐中，确保了直接吸附的安全性，脱附的高浓度油气再冷凝排出，延长了冷凝装置的除霜时间。

实施例三

如图8所示，本发明还公开了一种冷凝吸附吸附冷凝交变式油气回收方法，包括以下步骤：

步骤1：压力传感装置2感应到储罐1压力升高，进油气阀5和排气阀7打开，油气进入油气冷凝装置3，大部分被冷凝相变，油气冷凝装置3维持-10～-80℃的温度，使油气温度降至-5～-75℃左右，剩余未能相变的气体通过进油气阀5进入吸附罐6，拦截掉剩余未相变的油气后，剩余的洁净空气通过排气阀7排出，由于绝大部分油气被冷凝相变，剩余的油气被吸附拦截进入吸附罐6，洁净空气通过排气阀7排出储罐1，储罐1压力降低；

步骤2：当吸附罐6工作一定时间或储罐1压力降低需要补气或温度感应装置8感应到温度超标时，进油气阀5和排气阀7关闭，真空泵4启动，抽出吸附罐6内油气随进气管线倒流至油气冷凝装置3，油气冷凝装置3维持-10～-80℃的温度，使油气温度降至-5～-75℃，相变液体和未相变不凝气排入储罐1，在抽真空末期，打开排气阀7，引入少量洁净空气吹扫，使吸附罐6彻底再生，同时又补充储罐1压力。

实施例四

如图9所示，本发明还公开了一种冷凝吸附吸附冷凝交变式油气回收方法，包括以下步骤：

步骤一：压力传感装置2感应到储罐1压力升高，进油气阀5和排气阀7打开，油气经单向阀10进入油气冷凝装置3，大部分被冷凝相变，油气冷凝装置维持-10～-80℃的温度，使油气温度降至-5～-75℃左右，剩余未能相变的气体通过进油气阀5进入吸附罐6，拦截掉剩余未相变的油气后，剩余的洁净空气通过排气阀7排出，由于绝大部分油气被冷凝相变，剩余的油气被吸附拦截进入吸附罐6，洁净空气通过排气阀7排出储罐1，储罐1压力降低；

步骤二：当吸附罐6工作一定时间或储罐1压力降低需要补气或温度感应装置8感应到温度超标时，进油气阀5和排气阀7关闭，真空泵4启动，抽出吸附罐6内油气随进气管线倒流至油气冷凝装置3，油气冷凝装置3维持-10～-80℃的温度，使油气温度降至-5～-75℃，高浓度油气在此相变，由于单向阀10的作用，相变液体和未相变不凝气只能通过油气冷凝装置3下部的排液管11排入储罐1，略微增大冷凝压力，在抽真空末期，打开排气阀7，引入少量洁净空气吹扫，使吸附罐6彻底再生，同时又补充储罐1压力。

实施例五

如图10所示，本发明还公开了一种冷凝吸附吸附冷凝交变式油气回收方法，包括以下步骤：

步骤I：油气冷凝装置3维持-10～-80℃的温度，储罐1压力只是略微升高而未达到进油气阀5的开启压力时，油气进入油气冷凝装置3降温，部分油气被冷凝，储罐1压力降低；当压力感应装置8感应到油气压力继续升高至进油气阀5的开启压力时，进油气阀5和排气阀7打开，油气通过进油气阀5进入吸附罐6，吸附罐6内的吸附剂拦截掉油气后，剩余的洁净空气通过排气阀7排出，储罐1压力降低；

步骤II：当吸附罐6工作一定时间或储罐1压力降低需要补气或温度感应装置8感应到温度超标时，进油气阀5和排气阀7关闭，真空泵4启动，抽出吸附罐6内油气随进气管线倒流至油气冷凝装置3，油气冷凝装置3维持-10～-80℃的温度，使油气温度降至-5～-75℃，相变液体和未相变不凝气排入储罐1，在抽真空末期，打开排气阀7，引入少量洁净空气吹扫，使吸附罐6彻底再生，同时又补充储罐1压力。

实施例六

如图11所示，本发明还公开了一种冷凝吸附吸附冷凝交变式油气回收方法，包括以下步骤：

步骤A：当压力感应装置8感应到油气压力升高至进油气阀5的开启压力时，进油气阀5和排气阀7打开，油气通过进油气阀5进入吸附罐6，吸附罐6内的吸附剂拦截掉油气后，剩余的洁净空气通过排气阀7排出，储罐1压力降低；

步骤B：当吸附罐6工作一定时间或储罐1压力降低需要补气或温度感应装置8感应到温度超标时，进油气阀5和排气阀7关闭，真空泵4启动，抽出吸附罐6内油气随进气管线倒流至油气冷凝装置3，油气冷凝装置3维持-10～-80℃的温度，使油气温度降至-5～-75℃，相变液体和未相变不凝气排入储罐1，在抽真空末期，打开排气阀7，引入少量洁净空气吹扫，使吸附罐6彻底再生，同时又补充储罐1压力。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

(1)本发明一种冷凝吸附吸附冷凝交变式油气回收装置所需设备少，投资成本低；通过冷凝吸附的交变组合，控制储罐的压力，使排放气体完全达标；且储罐排气和补气都通过同一管线和设备完成，提高了设备利用率；此外，储罐需补气时的洁净气体正好吹扫吸附罐，使再生彻底，同时又补充了储罐压力；

(2)本发明一种冷凝吸附吸附冷凝交变式油气回收方法具有设计贴合储罐油气“时排时补”的特点，先用冷凝装置使油气相变，减少了储罐的压力波动，克服了原吸收法持续引起储罐油品扰动，增大油气挥发的弊端，后用少量补气使吸附罐彻底再生，恒定了储罐压力，减少了储罐挥发。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。