一種油氣回收方法

《一種油氣回收方法》是中國石油化工股份有限公司，中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院於2011年08月01日申請的發明專利，該專利的公布號為：CN102908870A，專利公布日：2013年02月06日，該專利申請號為2011102174184，發明人是方向晨，劉忠生，朴勇，郭兵兵，王海波。

《一種油氣回收方法》公開了一種油氣回收方法，包括油氣吸收過程和富吸收劑再生過程，油氣吸收過程以商品柴油為吸收劑，進入吸收塔吸收劑的溫度為-20～20℃，油氣經過液環壓縮機壓縮至0.2～1兆帕，經液環壓縮機增壓的油氣與吸收塔排出的富吸收劑換熱降溫，回收冷凝為液相的油氣，未凝油氣進入吸收塔，與吸收劑在吸收塔內逆流接觸，吸收了油氣的富吸收劑排出吸收塔經換熱升溫後進行解吸，然後進入商品柴油儲罐。與2011年技術相比，《一種油氣回收方法》方法具有流程合理、油氣回收率效率高、設備投資和操作費用低等優點。

2020年7月14日，《一種油氣回收方法》獲得第二十一屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《一種油氣回收方法》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：一種油氣回收方法
• 公布號：CN102908870A
• 地址：北京市朝陽區朝陽門北大街22號
• 公布日：2013.02.06
• 發明人：方向晨，劉忠生，朴勇，郭兵兵，王海波
• 申請號：2011102174184
• Int. Cl.：B01D53/14(2006.01)I
• 申請日：2011.08.01
• 申請人：中國石油化工股份有限公司; 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
• 類型：發明專利

專利背景

在原油開採、運輸、儲存、中轉、加工以及原油加工產品（汽油、煤油、柴油等）的生產、儲存、運輸、中轉、銷售等過程中，都有大量的油蒸汽（該領域一般稱為油氣，其中一般還含有空氣等組分）逸散到大氣中，在一些化工溶劑如苯、甲苯、二甲苯生產車間、塗料等有機溶劑中，也具有性質類似的揮發性很大的輕烴類組分。

這些逸散到空氣中的油氣一方面浪費了大量能源，造成了巨大經濟損失，另一方面也降低了油品的質量。並且，由於油氣的爆炸極限為1%~6%（體積），逸散油氣設施周圍的油氣濃度很容易達到爆炸極限，聚集在地面附近的高濃度油氣給企業和消費者帶來了極大的災害風險，在接卸區、髮油區容易發生爆炸事故。另外，地面附近的油氣造成了環境污染，對周圍的人體健康造成了危害，人體吸入不同濃度的油氣後，會引起呼吸道刺激症狀，重患者可出現呼吸困難、寒顫發熱、支氣管炎、肺炎甚至水腫等。油氣還會對神經中樞造成危害，輕度中毒症狀有頭暈、乏力、噁心、嘔吐等輕度麻醉症狀和流淚、咳嗽、眼結膜充血等黏膜刺激症狀。慢性中毒症狀主要表現為神經衰弱綜合症、多發性周圍神經炎。油氣中的不飽和烴、芳香烴更有使人體患上白血病等造血系統破壞的症狀。

空氣中的油氣在較低濃度時，經過紫外線照射就可以和氧發生反應生成臭氧等氧化物，引起光化學煙霧，這些氧化物可進一步促進氮氧化物和硫氧化物的生成從而造成酸雨。

油氣回收技術中，常用的技術方案有：吸附法、吸收法、冷凝法，以及上述方法的組合技術。如黃維秋等在《中外能源》2006年第5期“油氣回收技術的套用研究”一文所述，一般認為常壓常溫吸收法回收技術宜作為2011年前首選方案。也可以是一些工藝的組合，如CN03135766.0公開的油氣回收方法中，先採用增壓去熱法回收掉大量的油氣後，再採用壓力吸收法、壓力吸附法、乳化吸附法進一步回收。吸收法回收油氣時，設備規模和操作費用是影響油氣回收裝置經濟性的兩個主要因素，最最佳化的工藝過程和操作條件是提高油氣回收裝置經濟性的重要因素。

對於採用專用吸收劑的油氣吸收工藝來說，一般還存在吸收了油氣後吸收劑（吸收油氣後的吸收劑稱富吸收劑）的再生過程；對於採用粗柴油等為吸收劑時，吸收後的柴油可以不進行再生處理，進入下游處理工序進一步處理，如進行加氫處理或進入分餾塔，由於吸收的油氣也屬於烴類物質，不影響下游處理的正常操作，但一些場合不具有粗柴油來源，如汽油的運輸、銷售等企業，因此以粗柴油為吸收劑的適用範圍具有一定的局限性；對於以商品柴油為吸收劑的吸收工藝來說，由於吸收的油氣屬於汽油中的低碳烴，富吸收劑揮發性較強，富吸收劑不進行再生處理時會造成柴油的閃點、餾程等指標不合格，但要將進入柴油中的油氣完全解吸，則要求再生過程有較高的真空度和較高的進料溫度，再生設備投資和操作費用都較高。

發明內容

專利目的

針對2011年技術的不足，《一種油氣回收方法》提供一種油氣回收方法，《一種油氣回收方法》方法具有流程合理、油氣回收率效率高、設備投資和操作費用低等優點。

技術方案

《一種油氣回收方法》油氣回收方法包括油氣吸收過程和富吸收劑再生過程，油氣吸收過程以商品柴油為吸收劑，進入吸收塔吸收劑的溫度為-20～20攝氏度，優選為-10～10攝氏度，油氣經過液環壓縮機壓縮至0.2～1兆帕（表壓），經液環壓縮機增壓的油氣與吸收塔排出的富吸收劑換熱降溫，回收冷凝為液相的油氣，未凝油氣進入吸收塔，與吸收劑在吸收塔內逆流接觸，吸收了油氣的富吸收劑排出吸收塔經換熱升溫後進行適宜真空解吸，然後進入商品柴油儲罐，適宜真空解吸得到的純油氣進行冷凝回收液相產品，未冷凝部分循環回吸收塔。

《一種油氣回收方法》方法中，液環壓縮機以水為工作液，工作液中可以添加適量防凍劑，防凍劑如乙二醇等。

《一種油氣回收方法》方法中，吸收塔一般採用填料塔，油氣從填料塔下部進入，吸收劑從填料塔上部進入，油氣和吸收劑在填料塔內逆流接觸完成吸收過程。填料塔內油氣的體積空速一般為20~1000h，吸收劑與油氣的噴淋比體積一般為0.005~0.5，優選為0.01~0.15。

《一種油氣回收方法》方法中，從吸收塔排出的富吸收劑進行換熱升溫，然後在減壓條件下進行適宜解吸。富吸收劑的換熱升溫可以先與液環壓縮機增壓的油氣進行換熱，將增壓後的油氣部分冷凝為液相進行回收，未冷凝部分進入吸收塔吸收。富吸收劑經過與油氣換熱後，進一步與新鮮柴油吸收劑換熱，正常操作條件下，可以將柴油吸收劑的溫度降低4～10攝氏度。經過換熱後的富吸收劑進行適宜真空解吸。真空解吸的絕對壓力為5~80千帕，富吸收劑的解吸率為10%~85%。解吸後的富吸收劑與商品柴油混合，解吸後富吸收劑與商品柴油按商品柴油/解吸富吸收劑體積比為2：1以上的比例混合，一般混合比例為3:1到15:1時不影響商品柴油的指標要求。

《一種油氣回收方法》油氣回收方法中，富吸收劑通過簡單的換熱真空解吸，不需嚴格的再生操作，經過適宜真空解吸後與適量的商品柴油混合，混合後的商品柴油各項指標仍符合柴油標準，不影響正常銷售。富吸收劑真空解吸過程中，絕對壓力優選為10~60千帕，減壓再生過程的溫度優選為20~50攝氏度，富吸收劑的解吸率優選為20%~70%。具體的解吸率可以根據商品柴油儲罐內的容量及商品柴油的周轉更新速度，以及油氣量等因素確定，基本原則是以不影響商品柴油質量為前提。

富吸收劑解吸率按如下公式計算：

解吸率=（解吸油氣質量/被吸收油氣質量）×100%

其中：解吸油氣質量為在再生時從富吸收劑中解吸出的油氣的質量，被吸收油氣質量為富吸收劑吸收的油氣的質量。

《一種油氣回收方法》方法中，富吸收劑真空解吸的得到的純油氣在富吸收劑適宜真空解吸得到的純油氣在製冷裝置冷凝為液體；製冷裝置是冷卻吸收劑的製冷裝置，或者是單獨設定製冷裝置，製冷溫度可以為-40～-10攝氏度，優選為-30～-20攝氏度，未凝的油氣循環回吸收塔，循環位置可以在液環壓縮機之前與油氣混合進入液環壓縮機。

技術效果

採用《一種油氣回收方法》技術方案，具有如下技術效果：

1、通過液環壓縮機將油氣壓縮至一定壓力並進一步降溫冷凝，可以回收大部分油氣，未冷凝的油氣進入吸收塔後，可以大大降低吸收塔的操作負荷，減小裝置規模並降低操作費用。冷凝回收的油氣為油氣中的較重組分，液環壓縮機出口油氣冷凝步驟一般可以回收油氣的30%～40%（體積），柴油吸收回收的油氣主要為油氣中的較輕組分，富吸收劑的解吸再生非常容易，操作費用低。富吸收劑中通過適宜真空再生得到的純油氣通過冷凝再得到液相產品，未凝氣循環，可以實現油氣的高效回收。

2、經過研究表明，吸收了油氣的柴油對指標的影響主要在於閃點和餾程（特別是初餾點），該兩項指標相互關聯，產品質量標準一般只規定閃點高於某一數值，如國標規定0號柴油的閃點不低於55攝氏度（GB252-2000）。2011年前來說，汽油和煤油產品的價值明顯高於柴油產品，生產企業在生產汽油、煤油和柴油產品時，儘可能多生產汽油和煤油產品，因此柴油產品的閃點和初餾點均明顯高於國家標準值，如某市售0號柴油的閃點實測值為74攝氏度，一些柴油產品的閃點實測值可以達到80攝氏度以上。另一方面，在閃點較高的柴油中混合少量輕組分，如油氣，在含量較低時對閃點和初餾點影響很小，實驗表明，油氣占柴油產品體積的0.1%以下時，實測柴油產品的閃點和初餾點變化小於3攝氏度。並且，柴油儲罐中的商品柴油具有一定的更新周期，因此，富吸收油經過適當再生後與商品柴油混合，不會造成油氣在商品柴油中累積升高帶來柴油產品不合格的問題。在此基礎上，《一種油氣回收方法》油氣回收方法中，以商品柴油為油氣吸收劑，富吸收劑進行適宜真空解吸再生後，與商品柴油混合，對商品柴油的質量不產生明顯影響，商品柴油的質量符合國家標準指標。《一種油氣回收方法》油氣回收方法中，採用緩和條件的再生解吸條件，設備投資和操作費用均明顯降低。實驗表明，富吸收劑解吸率從90%提高到99%時，由於解吸真空度、進料溫度都要提高，再生解吸的投資（真空泵、加熱器）和操作費用將增加1倍以上。《一種油氣回收方法》方法的綜合經濟效益明顯提高。

3、以冷卻柴油為吸收劑，具有吸收效率高的優點，加上控制適宜的壓力，油氣回收率可以達到95%以上，吸收淨化後的尾氣濃度可以低於15克/立方米，附合《儲油庫大氣污染物排放標準》（GB 20950-2007）標準。

附圖說明

圖1是《一種油氣回收方法》油氣回收工藝一種具體過程流程示意圖；

其中：1-油氣來源，2-油氣吸收填料塔，3-油氣吸收淨化後排放尾氣，4-冷卻後的柴油吸收劑，5-富吸收劑，6-制冷機組，7-解吸再生氣冷凝後的不凝氣，8-富吸收劑真空再生裝置，9-再生真空泵，10-適宜解吸再生後柴油，11-商品柴油儲罐，12-解吸再生氣冷凝後氣液分離罐，13-液環壓縮機出口換熱器，14-分離器，15-冷凝油相，16-液環壓縮機，17-新鮮柴油換熱器，18-解吸再生氣冷凝後的液相產品。

圖2為液環壓縮機工作原理圖；

其中：21-工作液進口，22-廢氣進口，23-氣液混合物出口，24-液環壓縮機殼體，25-液環壓縮機液環，26-液環壓縮機葉輪，27-液環壓縮機的氣液分離罐，28-液環壓縮機排出氣體。技術領域

《一種油氣回收方法》提供一種油氣回收方法，特別是以商品柴油為吸收劑的汽油或輕烴油氣回收方法。

權利要求

1.一種油氣回收方法，包括油氣吸收過程和富吸收劑再生過程，其特徵在於：油氣吸收過程以商品柴油為吸收劑，進入吸收塔吸收劑的溫度為-20～20攝氏度，油氣經過液環壓縮機壓縮至0.2～1兆帕，經液環壓縮機增壓的油氣與吸收塔排出的富吸收劑換熱降溫，回收冷凝為液相的油氣，氣相的未凝油氣進入吸收塔，與吸收劑在吸收塔內逆流接觸，吸收了油氣的解吸率為10%~85%的富吸收劑排出吸收塔經換熱升溫後進行適宜真空解吸，富吸收劑然後進入商品柴油儲罐，適宜真空解吸得到的純油氣進行冷凝回收液相產品，未冷凝部分循環回吸收塔。

2.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於：液環壓縮機以水為工作液，或者以添加防凍劑乙二醇的水溶液為工作液。

3.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於：吸收塔採用填料塔，油氣從填料塔下部進入，吸收劑從填料塔上部進入，油氣和吸收劑在填料塔內逆流接觸完成吸收過程。

4.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於：吸收塔內油氣的體積空速為20~1000h，吸收劑與油氣的噴淋比體積為0.005~0.5。

5.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於：從吸收塔排出的富吸收劑進行換熱升溫，然後在減壓條件下進行適宜真空解吸，富吸收劑的換熱升溫過程為先與液環壓縮機增壓的油氣換熱，然後與新鮮柴油吸收劑換熱，經過換熱後的富吸收劑進行適宜真空解吸。

6.按照權利要求1或5所述的方法，其特徵在於：富吸收劑適宜真空解吸的絕對壓力為5~80千帕。

7.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於：適宜真空解吸後的富吸收劑與商品柴油混合，適宜真空解吸後富吸收劑與商品柴油按商品柴油/解吸富吸收劑體積比為2：1以上的比例混合，不影響商品柴油的指標要求。

8.按照權利要求1或5所述的方法，其特徵在於：富吸收劑適宜真空解吸的絕對壓力為10~60千帕，溫度為20~50攝氏度，富吸收劑的解吸率為20%~70%。

9.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於：富吸收劑適宜真空解吸得到的純油氣在製冷裝置上進行冷凝回收液相產品，製冷溫度為-40～-10攝氏度。

10.按照權利要求9所述的方法，其特徵在於：製冷溫度為-30～-20攝氏度。

11.按照權利要求9或10所述的方法，其特徵在於：富吸收劑適宜真空解吸得到的純油氣在製冷裝置冷凝為液體；製冷裝置是冷卻吸收劑的製冷裝置，或者是單獨設定製冷裝置。

12.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於：進入吸收塔吸收劑的溫度為-10～10攝氏度。

13.按照權利要求4所述的方法，其特徵在於：吸收劑與油氣的噴淋比體積為0.01~0.15。

實施方式

下面結合附圖進一步具體說明《一種油氣回收方法》油氣回收方法的流程和效果。

如圖1所示，《一種油氣回收方法》方法主要流程為，首先油氣1進入液環壓縮機16增壓，經液環壓縮機增加的氣相在液環壓縮機出口換熱器13中與油氣吸收填料塔2排出的富吸收劑5進行降溫換熱，然後進入分離器14，分離出的氣相為未凝油氣進入油氣吸收填料塔2進行吸收，分離出的液相為冷凝油氣15進行回收。油氣吸收填料塔2的吸收劑可以來源於商品柴油儲罐11，吸收劑經過吸收劑換熱器17與液環壓縮機出口換熱器13排出的富吸收劑換熱後，進入制冷機組6冷卻再進入油氣吸收填料塔2與油氣逆流接觸吸收，油氣吸收填料塔2排出的富吸收劑經過兩次換熱升溫後，在富吸收劑減壓再生裝置8中通過再生真空泵9進行適宜真空解吸，適宜解吸再生後柴油10返回商品柴油儲罐11，不影響商品柴油的質量指標。再生真空泵9排出的純油氣進一步通過制冷機組6（也可以單獨設定制冷機組）進一步冷凝，冷凝後物料進入解吸再生氣冷凝後氣液分離罐12儲存或分離，未凝油氣7循環回液環壓縮機16的入口，得到的液相產品18回收使用。

如圖2所示，液環壓縮機工作原理如下：工作液通過工作液進口21進入液環壓縮機殼體24內，當液環壓縮機葉輪26順時針旋轉時，由於離心力的作用，工作液在液環壓縮機殼體24內形成一個封閉液環25，通過液環壓縮機葉輪26的葉片將廢氣進口22的廢氣增壓輸送至氣液混合物出口23，將廢氣和部分工作液輸送至液環壓縮機的氣液分離罐27進行氣液分離，分離的氣相為液環壓縮機排出氣體28，分離的液相為液環壓縮機工作液循環進入液環壓縮機內。

下面通過實施例進一步說明《一種油氣回收方法》方法的實施過程及套用效果。

• 實施例1

該實施例中，油氣來源為汽油裝車過程產生的油氣，油氣的輕烴體積含量為30％，採用商品柴油-10號柴油為吸收劑進行吸收處理，實測閃點為69攝氏度。採用如圖1所述的流程。液環壓縮機出口油氣冷凝步驟可回收油氣的30%～40%（體積）。進入吸收填料塔的商品柴油吸收劑經制冷機組冷卻至5攝氏度，吸收填料塔的操作條件為新鮮吸收劑柴油與油氣體積比為0.2，填料塔入口油氣對填料的體積流量空速設計值為200h。吸收填料塔的操作壓力為0.4兆帕（表壓）。經過吸收後排放尾氣油氣含量低於15克/立方米。

富吸收劑經過換熱升溫後進入減壓閃蒸再生裝置，在絕對壓力40千帕條件下進行解吸再生，富吸收劑的解吸率為30%左右，進入商品柴油儲罐與5倍體積以上的商品柴油混合後銷售。解吸的純油氣經冷卻至-15攝氏度得到液相產品，不凝氣與油氣混合。

經過長周期操作運轉，在正常操作條件下，商品儲罐內柴油的閃點實測值均高於66攝氏度，混合後罐內柴油的初餾點由170攝氏度降低到169～170攝氏度，符合商品柴油的質量要求和控制指標。

• 實施例2

該實施例中，油氣來源為汽油儲罐揮發產生的油氣，油氣中烴的體積含量為25％，採用商品柴油-20號柴油為吸收劑進行吸收處理，實測閃點為63攝氏度。進入吸收填料塔的商品柴油吸收劑經制冷機組冷卻至-10攝氏度，吸收填料塔的操作條件為新鮮吸收劑柴油與油氣體積比為0.04，填料塔入口油氣對填料的體積流量空速設計值為300h，吸收填料塔操作壓力為0.2兆帕（表壓）。經過吸收後排放尾氣油氣含量低於12克/立方米。

富吸收劑經過換熱升溫後進入減壓閃蒸再生裝置，在絕對壓力5千帕條件下進行解吸，富吸收劑的解吸率為70%左右，進入商品柴油儲罐與2倍體積以上的商品柴油混合後作為成品油外運。解吸後的純油氣經冷卻至-30攝氏度回收液相產品，不凝氣循環與油氣混合。

經過長周期操作運轉，在正常操作條件下，商品儲罐內柴油的閃點實測值均高於60攝氏度，混合柴油的初餾點比原來的商品柴油低約1攝氏度左右，不影響商品柴油的產品質量。

• 實施例3

該實施例中，油氣來源為汽油儲罐揮發產生的油氣，油氣中烴的體積含量為25％，採用商品柴油0號柴油為吸收劑進行吸收處理，實測閃點為60攝氏度，50%餾出溫度270攝氏度。進入吸收填料塔的商品柴油吸收劑經制冷機組冷卻至10攝氏度，吸收填料塔的操作條件為新鮮吸收劑柴油與油氣體積比為0.1，填料塔入口油氣對填料的體積流量空速設計值為400h，吸收填料塔操作壓力為0.6兆帕（表壓）。經過吸收後排放尾氣油氣含量低於10克/立方米。

富吸收劑經過換熱升溫後進入減壓閃蒸再生裝置，在絕對壓力20千帕條件下進行解吸，富吸收劑的解吸率為50%左右，解吸柴油進入商品柴油儲罐與10倍體積以上的商品柴油混合後作為成品油外運。解吸後的純油氣經冷卻至-30攝氏度回收液相產品，不凝氣循環與油氣混合。

經過長周期操作運轉，在正常操作條件下，商品儲罐內柴油的閃點實測值均高於58攝氏度，混合柴油的初餾點比原來的商品柴油低約1～3攝氏度，不影響商品柴油的產品質量。

• 實施例4

該實施例中，油氣來源為汽油儲罐揮發產生的油氣，油氣中烴的體積含量為25％，採用商品柴油0號柴油為吸收劑進行吸收處理，實測閃點為60攝氏度，50%餾出溫度270攝氏度。進入吸收填料塔的商品柴油吸收劑經制冷機組冷卻至5攝氏度，吸收填料塔的操作條件為新鮮吸收劑柴油與油氣體積比為0.05，填料塔入口油氣對填料的體積流量空速設計值為250h，吸收填料塔操作壓力為0.4兆帕（表壓）。經過吸收後排放尾氣油氣含量低於10克/立方米。

富吸收劑經換熱升溫後進入減壓閃蒸解吸裝置，在絕對壓力40千帕條件下進行解吸，富吸收劑的解吸率為25%左右，進入商品柴油儲罐與6倍體積以上的商品柴油混合後銷售。解吸後的純油氣經冷卻至-30攝氏度回收液相產品，不凝氣循環與油氣混合。

經過長周期操作運轉，在正常操作條件下，商品儲罐內柴油的閃點實測值均高於58攝氏度，混合柴油的初餾點比原來的商品柴油低約1～2攝氏度，不影響商品柴油的產品質量。

• 比較例

參照實施例1所述的方法和過程，吸收前不採用冷凝回收步驟，控制富吸收劑的解吸率98%左右，在真空再生溫度為80攝氏度條件下，需要在絕對壓力1千帕條件下進行解吸再生，其真空度和進料溫度要求較高，需要的設備投資和操作費用均明顯上升。

榮譽表彰

2020年7月14日，《一種油氣回收方法》獲得第二十一屆中國專利優秀獎。