[发明专利]膜加吸附组合工艺油气回收装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境保护及节能技术领域的一种油气回收处理系统，特别指一种膜分离和吸附组合工艺的加油站、油库油气回收的装置及方法。

背景技术

随着人们生活质量的提高，对环境的保护意识也逐渐增强。而对于建在城镇办公场所和生活社区的加油站和油库，由于很少安装油气回收系统，在给机车加油或向油库充油的过程中就会有一部分油气挥发至空气中，由此不但造成大气污染，连续不断的油气挥发还会造成严重的经济损失。据统计，2003年我国拥有各类汽车超过1600万辆，仅消耗汽油就达6000万吨，在销售储运环节“大呼吸”“小呼吸”，以及油品生产环节蒸发损耗超过60万吨，这相当于每年的经济损失近达20亿人民币。

目前，人们已经研发出多种油气回收技术方案，如吸收法、吸附法、冷凝法及膜法等。其中吸收法油气回收是指通过油气和空气混合气与吸收剂接触，根据不同组分在吸收剂中的溶解度不同，即油气组分溶解于该吸收剂形成溶液，不能溶解的空气组分则保留在气相中，于是原混合气体的组分得以分离。故吸收法对于处理高浓度、大流量的油气有明显的优势，回收效果的好坏主要取决于吸收剂。如要控制吸收法回收系统尾气中油气浓度在很低的水平，吸收塔的高度可能很高，从而增加了投资及运行费用。吸附法有利于控制回收系统尾气中油气浓度在很低的水平，但其存在吸附热明显、解析较难、达到吸附平衡时间较长等问题，故特别适合于回收低浓度、小流量的油气，并宜作为某些组合工艺的后续处理。冷凝法是利用各种烃类VOCs在不同温度和压力下具有不同的饱和蒸汽压，通过降低温度或增加压力，使某些有机物由气态转化为液态的原理，汽油等轻质油品由原油加热蒸馏而得到，因此只要将油气降温到初馏点以下就能从气态变成液态。冷凝法简单，可直接回收油品，对于处理高浓度、中流量的油气有明显的优势。但单纯的冷凝法冷凝温度要低于-70℃以下，才可保证回收率达到90％左右，相应地制冷系统较复杂。同时，还要用耐低温材料及增加保温、除霜等环节，投资成本和运行费用都较高。膜分离法是利用油气与空气在膜内扩散性能(即渗透速率)的不同来实现分离，即让油气/空气混合物在一定压差推动下经过膜的“过滤作用”，使混合气中的油气优先通过膜得以分离回收，而空气则被选择性截留。因为油气具有易凝析和易爆炸的特性，为操作安全和防止气体在膜组件中凝析侵蚀膜组件，故常用在透过侧减压的方式来形成膜两侧的压力差。膜分离法油气回收技术作为一门新技术，尚处于研究开发中，尤其对高性能的膜材料的开发研制。目前，虽然膜技术还没有成熟，但可在组合工艺中作为一种预处理，其效果比其他工艺要明显的多。

由于单一工艺很难达到环保排放标准，故目前通常采用几种工艺相结合的方式，这样不同工艺的组合以取得优势互补，并在一定程度上减少环境污染，提高其操作安全性。根据本发明的技术特点检索了相关专利数据库，发现有以下几种组合工艺：

申请号200620168794.3专利“膜法油气回收系统”和申请号200720305625.5专利“用于加油站的油气回收处理系统”，两种专利都只单纯采用了膜分离法，正如上文提到目前在膜组件还没有成熟的情况下，单纯的某一工艺是很难到达国家规定的油气浓度排放标准。

申请号200410064973.8的专利“复叠法油气分离回收系统及其分离回收方法”、申请号200610135849.5的专利“冷凝和膜分离组合式油气回收工艺技术”和申请号200720089596.2的专利“用于加油站或油库油气回收处理的膜式冷凝油气液化装置”都采用了“冷凝”和“膜分离”组合工艺方法。申请号200710003055.8的专利“一种油气回收处理方法”和申请号200710131549.4的专利“利用吸收法和膜分离法集成技术的油气回收”采用了“吸收”和“膜”的组合工艺方法。目前尚未公开发表的与本发明技术特点密切相关的采取“膜分离和吸附复合工艺”的油气回收方法应用于加油站或油库油气回收的报道。

发明内容

本发明的目的是为克服现有油气分离回收技术的不足，是对单吸附技术的改进，克服了单吸附工艺吸附时间长，处理量小的缺点。针对现有技术上述的不足，本发明所提供的是工艺简单、设备紧凑、能耗较小、运行成本低、操作费用低、投资回收期短，占地面积小、无二次污染回收益好的膜分离和吸附工艺方法。

本发明为膜分离与吸附工艺油气回收系统，包括油气分离器、膜组件、吸附单元和真空泵，按图所示连接在一起。在吸附单元设有两个吸附器进行交替吸附和脱附，从而保证了活性碳的寿命，达到很好的吸附效果。在膜组件和吸附器后分别设有真空泵，以保证各自可以单独的工作，互不影响。