油气冷凝和吸附集成回收工艺的研究.pdf

2 0 1 4年 2月 石油学报 石油加工 A C T A P E T R O L E I S I N I C A P E T R O L E U M P R O C E S S I N G S E C T I O N 第 3 O 卷第 1 期 文章编 号 1 0 0 1 - 8 7 1 9 2 0 1 4 0 1 - 0 0 8 7 0 7 油气冷凝和吸附集成 回收工艺的研究 石 莉 ，黄维秋 ，胡志伦 1 ．常州大学 油气储运技术省重点实验室 ，江苏 常州 2 1 3 0 1 6 ；2 ． 蔡道 飞 ，王红宁 常州大学 石油化工学院 ，江苏 常州 2 1 3 1 6 4 摘要 提出了油气冷凝和吸 附集成 回收工艺 ，并对 其 回收效果进 行 了模 拟和实 验研究 。考虑 到太 阳能作 为动力 能 源供 给 ，开发 了冷凝和吸附集成 回收装置 ，利用 A s p e n P l u s 软 件灵敏 度分析 工具 ，对 4种不 同浓 度 的汽 油油气冷 凝过 程进 行 了模拟 ，并进 行 了实验 验 证。结果 表 明 ，冷凝 段 的冷凝 温度 可以设 计 在 一2 5 ℃ 左右 ，此 时 回 收率 在 5 O 以上 ；当冷凝 温度为一2 5 ％时 ，油气 回收率 的实验 值与模 拟值 吻合 。该集 成工艺 回收装 置的油气 回收率 达 到 9 9 以上 ，出 口油气质量浓度低于 7 ． 7 g ／ m 。 ，可 以达标 。吸附剂 动态吸 附容量 可达 0 ． 2 4 k g ／ k g ，通过高 真空解 吸 及微 量氮气吹扫 ，饱和吸附剂可被完全解 吸 。该工 艺 的吸附热效 应远低 于纯 吸附法 ，从 而进一步 提高 了系统 的安 全性 和经济效益 。 关 键词 油气 ；冷凝 ；灵敏度分析 ；吸附 ；回收率 ；出 口浓度 ；热效应 中图分类号 T E 8 5 ；X 7 4 文献标识码 A d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 8 7 1 9 ． 2 0 1 4 ． 0 1 ． 0 1 4 SH I S t u d y o n I nt e g r a t e d Pr o c e s s o f Co n d e n s a t i o n a n d Ad s o r pt i o n f o r Ga s o l i n e Va p o r Re c o v e r y Li ，H UANG W e i q i u ，H U Zhi l u n ，CAI Da o f e i ，W A NG H o n gn i ng 1 ．J i a n g s u Ke y L a b o r a t o r y o f Oi l a n d G a s S t o r a g e a n d Tr a n s p o r t a t i o n T e c h n o l o g y， Ch a n gz ho u Un i v e r s i t y ，Ch a n gz h o u 2 1 3 0 1 6 ，Ch i n a； S c h o o l o f Pe t r o c h e mi c a l E n g i n e e r i n g， C h a n g z h o u U n i v e r s i t y，C h a n g z h o u 2 1 3 1 6 4 ， C h i n a Ab s t r a c t The i nt e gr a t e d r e c o v e r y t e c hn ol o gy of c o n de n s a t i o n a n d a ds o r pt i o n wa s pr o p os e d，a nd t h e n t he r e c ov e r y u ni t wa s de ve l op e d ． Fur t he r，t he r e c o ve r y e f f e c t s we r e t e s t e d ． Th e c o nd e n s a t i o n p r o c e s s e s o f f o u r g a s o l i n e v a p o r s a mp l e s wi t h d i f f e r e n t c o n c e n t r a t i o n s we r e s i mu l a t e d b y u s i n g t h e s e ns i t i v i t y a na l y s i s t o ol s f r o m As p e n Pl us ． Con s i d e r i n g t h e s o l a r po we r a s t h e e n e r gy s ou r c e，t he c o n d e n s a t i o n t e mp e r a t u r e wo u l d b e d e s i g n e d a t 一 2 5 ℃ 。 wh e n t h e r e c o v e r y e f f i c i e n c y wa s o v e r 5 0 ． The e x pe r i m e nt a l r e s u l t s we r e i n g o od a g r e e me n t wi t h t he s i m u l a t i o n r e s u l t s a t t h e c o n d e n s a t i o n t e mp e r a t u r e o f一 2 5 ℃ ．Th e v a p o r r e c o v e r y e f f i c i e n c y o f t h e i n t e g r a t e d u n i t wa s u p t o 9 9 w i t h t h e o u t l e t v a p o r c o n c e n t r a t i o n o f b e l o w 7 ． 7 g ／ m。 ，wh i c h c o u l d we l l me e t t h e n a t i o n a l e mi s s i o n s t a n d a r d ．He r e i n，t h e a d s o r p t i o n c a p a c i t y o f t h e a d s o r b e n t wa s 0 ． 2 4 k g ／ k g ．Th e s a t u r a t e d a d s o r b e n t c o u l d b e d e s o r b e d b y v a c u u m a n d f u r t h e r s we p t b y n i t r o g e n t o a c h i e v e b e t t e r d e s o r p t i o n e f f i c i e n c y ． Co m p a r e d wi t h t he s i n gl e a ds or p t i o n pr o c e s s，t h e he a t e f f e c t of t he i n t e g r a t e d pr o c e s s wa s f a r l e s s，whi c h c o ul d f u r t he r i mpr o ve t h e s a f e t y a nd e c o no m i c be n e f i t of t h e s y s t e m ． Ke y wo r d s g a s o l i n e v a p o r； c o nd e ns a t i o n； s e ns i t i v i t y a na l y s i s； a d s or p t i o n； r e c o v e r y e f f i c i e n c y； ou t l e t c on c e n t r a t i o nhe a t e f f e c t 收稿 13期 2 0 1 3 0 1 3 O 基金项 目国家 自然科 学基 金项 目 2 1 1 0 1 0 1 7 、江苏 省高 校 自然科 学 研究 重大 项 目 1 1 KJ A6 1 0 0 0 2 和江 苏省 科技 支 撑计 划 社会 发 展 B E 2 0 1 1 6 5 1 资助 第一作者 石莉 ，女 ，硕士研究生 ，从事有机废气污染控制及资源化技术 的研究 ；E ma i l s h i l i 9 8 3 0 1 2 6 ． C O rn 通讯联系人 黄维秋 ，男 ，教授 ，博士 ，从事有机废气污染控制及资源化技术 的研究 ；E - ma i l h wq 2 1 3 C C Z U ． e d u ． c n 8 8 石油学报 石油加工 第 3 O卷 石油 、石化等领域在生产、销售 和使用石油化 工产品时，经常排放出大量高浓度的挥发性有机化 合物 VO C s ，尤其 以油气最 为突出，从而对 人体 健康和生态环境造成危害 ，并带来严重 的资源浪费 和安全隐患l_ l ] 。近年来 ，随着国内外油气排放标准 的日益严 格 ，油气 回收越 来越 受到 世界各 国的重 视 _ 8 j 。单一 回收方法因其原理不 同，运行费用、回 收效果等不理想 ，推广应用受到 限制。 目前 ，不同 油气 回收工艺的集成技术成为人们的研究重点 。 。 冷凝法回收油气 效果稳定 ，适用于高浓度油气 的回 收 ，但其装置投资及运行 费用较高_ 】 “ ] ，对低浓度 油气的回收不经济，适合应用 在集成工艺 的前 端； 吸附法回收技术操作简单 ，但是活性炭吸附高浓度 油气时会产生高 的热效应口 ，适用于低浓度油气 的回收 ，即作 为集成技术的后端处理。故此 ，笔者 提出了油气冷凝和吸附集成 回收工艺 ，并对其 回收 效果进行 了模拟和实验研究。该集成技术既可避免 冷凝 法 和吸 附法 的不 足 ，同时又 发挥 了两者 的优 势 ， 达到回收率 、设备投资、运行 能耗等技术经济指标 的最优 化 。 1 油气冷凝段 回收 工艺模 拟 利用 As p e n P l u s 软件灵敏度分析工具对汽油油 气的冷凝过程进行模拟 ，以确定最佳冷凝温度 ，提 出更低成本 、更低能耗 的冷凝段 回收工艺 。 1 ． 1 模 型建 立 选用 F l a s h 2闪蒸 模 块 模 拟 冷 凝 系 统 ，P e n g Ro b i n s o n状态 方程作 为 整个 流程模 拟 的物性 方法 。 油气 冷凝 段 回收工 艺模 拟流程 示 于图 1 。 图 1 油气冷凝段 回收工艺模拟流程 图 Fi g ．1 Fl o w d i a g r a m o f c o nd e n s a t i o n p r o c e s s f o r g a s o l i ne v a p or r e c o v e r y 1 一 I n l e t v a p o r - a i r mi x t u r e 2 一 Ou t l e t v a p o r - a i r mi x t u r e 3 Co n d e n s e d g a s o l i n e； 4 -- Co n d e ns e r 在灵敏度分析平台建立过程 中，通过设 置冷凝 器冷凝温度为操作变量 ，分析油气的回收率 、油气 中各组分流量 的变化情况。油气 回收率 r ／ 由式 1 定 义 。 一 lr i n -- 一Q lr o u I 1 0 0 ％ 一 1 一 7 r o『 _ Iu t 1 0 0 1 ’L， i n L Jm 式 1 中 ，G i 、G 。 分别 为 冷凝 器 进 、出 口油气 平均质量流量，k g ／ h 。 油气冷凝 回收段 的处理量 即油气一 空气混合气 流量 设定为 5 I n 。 ／ h ，环境温度及压力分别设置 为 2 0 ℃ 、1 0 1 ． 3 k P a 绝对 压力 。选 取 4 种 不 同浓 度 的 汽油油气 S 1 ～s 4 ，其组成列于表 1 。计算得到 s 1 ～ s 4油气 样 品 中油 气 的质 量 浓 度 分 别 为 7 1 3 ． 1 2 、 9 2 2 ． 8 5 、1 0 0 1 ． 6 2和 1 l 8 3 ． 0 9 g ／ m。 。 表 1 冷凝段进 口油气 S 1 ～S 4样品 的组成 Ta b l e 1 Co mpo s i t i o n o f S1 一 S 4 i nl e t g a s o l i n e v a po r - a i r mi xt ur e s o f t he c o nd e n s a t i o n s t a g e 1 Ai r i s t he s u m o f t h e v o l u m e{ r a c t i o n s o f N2 ，02 ，H 2 O ，COx，CO ，H2 S a n d H z i n t h e s a mp l e 1 ． 2灵敏 度分 析 当油气样品 S 1 ～S 4从 2 0 ℃冷凝至 一1 2 0 C时， 其油气 回收率和出口油气质量浓度随温度 的变化示 于图 2 ，各组分的回收率随温度的变化示于图 3 。由 图 2 可知，回收装置 的冷凝温度越低 ，油气 回收率 越高，冷凝温 度低 于 一8 0 C才 能 满足 回收率 叩 ≥ 9 5 ％。如此低的冷凝温度 必然对压缩机性能要求很 高 ，装置投资及运行费用也较高，采用单纯冷凝方 第 1期 油气冷凝和 吸附集成 回收工艺的研究 8 9 法回收油气不经济 。从经济角度考虑 ，油气 回收装 置的冷凝 温度不能太低 。由图 2 、图 3可知 ，当冷 凝温度 为 一2 5 ℃ 时，s 1～s 4的油 气 回收率 均 在 5 O 以 上 ， 出 口 油 气 质 量 浓 度 分 别 为 3 8 6 ． 6 9 、 4 0 3 ． 8 5 、4 9 3 ． 7 4 和 6 6 4 ． 6 3 g ／ m。 。 而 且 ，其 中 的 C 、C 和 C 回收率 也都分 别达 到 9 5 9 ／ 6 、7 0 和 3 0 以上 。模 拟 计 算 表 明，油 气 从 2 0 ℃ 冷 凝 至 一 2 5 ℃时所需 的 能耗 比其 冷凝 至 一8 0 ℃ 时 降低 了 5 0 以上 ，只要单级压缩机即可满足要求。 2 油气 冷凝和吸 附集成 回收装置 的开发及 实 验方 法 油气冷凝和吸附集成 回收法是先将油气 和空气 混合气冷凝到一定温度 ，油气 中部分重烃被冷凝液 化 ，然后再利用高效 吸附剂深度吸附回收剩余油气 ， 确保其排放达标。 ＼ 分 ．譬 甚 Q 0 8 歪 0 1 暑 岔 言 Co nd e n s a t i o n t e rnp e r a t u r e／o C Co n d e n s a t i o n t e mp e r a t u r e／oC 量 室 苦 黾 8 ＼ 童 } 曰 宫 言 8 要 i l 羔 舌 Co n d e ns a t i o n t e mp e r a t u r e／ C 图 2 从 2 0 ℃冷凝至一1 2 0 ℃ 时 S 1 ～s 4样 品的油气 回收 率和出口油气 浓度随温度的变化 Fi g ． 2 Tot al v a po r r e c o v e r y e f f i c i e nc y a nd o u t l e t v a p or c o nc e nt r at i o n V S c on de ns a t i o n t e mp e r a t u r e r a n g i n g f r o m 2 0 C t o一 1 2 O ℃ f o r S 1 一S 4 s a mp l e s ■ Sl ； S2； v S 3； S 4 C o n d e n s a t i o n t e mp e r a t u r e ／ ℃ 图 3 从 2 0 ℃冷 凝至一1 2 0 C时 s 1 ～s 4样品各组分 回收 率随温 度的变化 Fi g ． 3 Re c o v e r y e f f i c i e nc y o f v ar i o u s hy dr o c a r b o ns V S c o nd e n s a t i o n t e mpe r a t ur e r a n g i n g f r o m 2 0 ℃ t o一1 2 0 C f o r S 1 -- 4 s a mp l e s a S1 ； bS 2； c S 3； dS 4 1 Cl； 2 C2； 3 C3； 4 C4； 5 C5； 6 C 该 回收装置运行动力来源于太 阳能光伏发电一 蓄 电池直流供 电，即采用太阳能光伏发 电驱动蒸气压 缩式制冷机制冷 。制冷 系统选取 日立牌压缩机，采 用 R 4 0 4 a 作为制冷剂 。根据该制冷机制冷特点 以及 ／ Q 8 0 疆∞ 。 若0 2 J 0 音 9 O 石油学报 石油加工 第 3 O卷 上述 的模 拟分 析 ，确定 油 气 回收装 置 的冷 凝 温 度 为 一 2 O ～一2 5 ℃。板式蒸发器具有明显 的优势，因此 冷 凝 段 选 用 此 蒸 发 器 。采 用 As p e n P l u s软 件 的 HT F S模块对该板式蒸发器进行模拟设计 ，最终确 定其换热面积为 1 ． 3 3 1 T I ，总换热板片数为 3 0 ，板 间距 为 6 I n m。 吸附段包 括 2个立 式 吸附罐 ，直径 3 0 0 I n l T l 、 罐高 7 6 0 IT l m。分别在距离罐顶 1 9 5 、4 4 5 、7 0 5 C lT I 处布置 3个 温度探头 AT4 3 2 o多路温 度测试仪 ， 以测 定 吸附剂 吸 附油 气 时 的 热效 应 。采 用 自制 的 吸 附剂 ，填 充量 1 6 k g 。 采用鼓风机鼓吹 9 3 汽油罐产生油气一 空气混合 气 ，然后经集气管线将其 引入集成 回收装置 的冷凝 段 ，冷凝后的混合气进入 吸附段 进行吸 附脱油气 。 采用 D P H0 2 0型干式真空泵对吸附饱和的吸附剂进 行真空解吸。利用 E t 本岛津公 司带有火焰离子化检 测器 3 0 1T I 0 ． 2 5 1T I I T I 0 ． 2 5 m 的 G C 一 2 O 1 0 P l u s 型气相 色谱仪测 定实 验过程 中 的油气组 成。采 用 L Z B 一 2 5玻璃转子流量计和 K 一 2 0 8压力传感器分别收 集流量和压力数据。该油气冷凝和吸附集成 回收实 验 流程示 于 图 4 。 3 油气冷凝和 吸附集成 回收装置 的油气 回收 效果 3 ． 1 冷凝段的油气回收效果 为 了验证模拟的准确性 ，实验工况 的设 置与模 拟条件基本一致 。冷凝过程 中 s 1 ～S 4油气 回收率 的实验值和模 拟值 比较示于 图 5 。大约经过 0 ． 5 h ， 冷凝温度可以稳定在一2 6 ℃。从图 5 可见，当冷凝温 度为一2 6 ℃时，S 1 ～S 4的油气回收率分别 为 5 1 、 6 4 、6 0 和 5 5 ，模拟计算得到 S 1 ～s 4的油气 回 收率分别 为 5 3 ． 9 、6 5 ． 4 、6 1 ． 7 ％和 5 7 ． 2 。实 验值略低于模拟值，可能是设备的保温离理想情况还 存在一定差距，冷凝器 出口油气质量流量稍偏大所 致。经冷凝后 S 1 ～S 4油气样品出口的油气质量浓度 分别为 3 4 9 ． 4 2 、3 3 2 ． 2 6 、4 0 0 ． 6 5和 5 3 2 ． 3 9 g ／ m 。 ，折 算成质量流量分别为 1 6 3 5 ． 3 4 、1 5 5 7 ． 9 6 、1 8 7 9 ． 5 6和 2 5 0 2 ． 2 g ／ h ；相应 的模拟值分别为 3 2 8 ． 5 9 、3 1 9 ． 0 4 、 3 8 3 ． 2 0和 5 0 6 ． 5 3 g ／ m。 ，折 算成 质 量 流量 分别 为 1 5 3 7 ． 8 5 、 1 4 9 5 ． 9 7 、 1 7 9 7 ． 6 9 和2 3 8 0 ． 6 6 g ／ h。 As p e n P l u s 软件模拟结果与实验值基本吻合 。 i g g 甚 0 芒 8 Co n d e n s a t i o n t e mp e r a t u r e／ c 图 5 油气冷凝和吸附集成回收装置冷凝段 s 1 ～s 4 样 品油气 回收率 的实验值和模拟值 比较 Fi g ． 5 Va p or r e c o v e r y e f f i c i e nc y c o mpa r i s on o f e x pe r i me nt a l an d s i mul a t i o n r e s u l t s f o r S1 一 S 4 d ur i n g c o nd e n s a t i o n pr o c e s s o f c o nd e n s at i o n a n d a d s o r pt i o n i n t e g r a t e d r e c o v e r y t e c hno l o g y Ex p e r i me n t a l ● S1 ； ★ S 2；V S 3； ● S 4； S i mu l a t i o n 1 S1； 2 S 2； 3 S 3 4 S 4 3 ． 2吸附段 的油 气 回收效 果 3 ． 2 ． 1 油气样品单纯经吸附段的油气 回收效果 油气样品不通过冷凝直接进入吸附段 ，考察其 回收效果 。吸附段 人 口的油气一 空气混合气 流量为 5 m。 ／ h ，温度 和压力分别 为 2 O ℃和 1 0 1 ． 3 k P a ，人 I I 油气质量浓度为 3 5 4 ． 2 g ／ m。 。共进行了 3次重复 实验 ，每次吸附饱和后 的吸附剂通过高真空解吸 真 空度达到 9 9 k P a ，并在解吸后期适当通人微量 N 。 吹扫 ，以达到深度解 吸的 目的。吸附罐 出口油气浓 度随 时 间的变化 示 于图 6 ，3 次 吸 附过程 吸 附剂吸 附 容量随时间的变化示于图 7 。由图 6和 图 7可以看 硼～一 一一～一一 一一～一一一一～一 一一一～一一～一一 一一～～一一一～～ 第 1 期 油气冷凝 和吸附集成 回收工艺 的研究 9 1 出，开始吸附时 ，出口油气浓度很低 ，然而当吸附 一 旦达到穿透时间，出口浓度急剧上升 ；该 吸附剂 最大动态吸 附容 量可达 0 ． 1 9 2 k g ／ k g ；吸附剂多次 吸附油气后 ，穿透时 间稍微缩短 ，吸附容量有所下 降，说明吸附剂解吸效果较好 。 Ti me／ mi n 图 6 油气样品单纯经 吸附段后 出口油气 质量 浓度 随时间的变化 Fi g ． 6 Ou t l e t ma s s c o nc e nt r at i o n o f g asol i n e v a po r s ampl e V S t i me o nl y p a s s i n g t hr o ug h ad s o r pt i o n u ni t 图 7油气样 品单纯经 吸附段 时吸附剂吸附 容量随时 间的变化 Fi g ．7 Ad s o r p t i o n c a pa c i t y of a d s or be nt V S t i me a s g a s o l i ne v a p o r s a mpl e o nl y p a s s i n g t hr o ug h a ds o r pt i o n u ni t 3 ． 2 ． 2 油气冷凝和吸附集成回收工艺吸附段的油气 回收效果 在油气冷凝和吸附集成回收工艺中，s 1 ～S 4油 气样 品先冷凝 ，冷凝后的样品记为 S l 1 ～ 4 1 ，然后 进入吸附段 ，考察 s 1 1 ～ 4 1的油气 回收效果 。吸 附罐出口油气浓度和油气 回收率随时间的变化示 于 图 8 。由图 8可知 ，在 吸附初期 ，油气主要在床层 下端吸附 ，出口油气浓度基本为 O ，而油气 回收率 在 9 9 9 ／ 6 以上 ；随着吸附过程的继续 ，传质 区逐渐上 移 ，出口油气浓度不断增大 ，油气 回收率也逐渐 下 降；即传质 区到达吸 附床顶 端，吸附床趋 向饱和 ， 曲线渐趋平缓 ，出口油气浓度越来越接近其入 口浓 度 ，回收率也基本为 0 。 Ti me／ rai n 图 8 s 1 ～s 4经冷 凝后 的 1 1 ～s 4 1 样 品再经 吸附段后 出口油气质量浓度和油气 回收率 随时间的变化 Fi g ． 8 Ou t l e t v a p o r nI a s s c on c e n t r a t i o n a n d r e c o v e r y e f f i c i e n c y V S t i me of S ll S 41 pass i n g t hr ou g h a d s o r pt i o n u ni t a f t e r c o nd e n s a t i o n o f S1一 S 4 一 S 1 1；十 S 2 1；T S3 1 ； 4 1 图 9为该吸附过程吸附剂 吸附容量随时间的变 化。由图 9可见 ，此时吸附剂最大动态吸附容量可 达 0 ． 2 4 k g ／ k g 。比前述纯吸附的略大 ，是 由于进罐 油气温度 比纯吸附时的要低所致 。 Ti me| min 图 9 S l l ～s 4 1 油气样 品通过 吸附罐 时吸附剂 吸附 容量随时间的变化 Fi g ．9 Ads o r pt i o n c a pa c i t y o f t h e a d s or b e nt VS t i me f o r S1 1一 4 1 进一步计 算可知 ，对于 s 1 ～S 4油气样 品，该 集成冷凝和吸附工艺整套 回收设备 的油气 回收率分 别达 到 1 0 0 、1 0 0 、9 9 ． 9 7 、9 9 ． 3 9 ，出 口油 气质量浓度分别为 0 ． 0 1 、0 ． 0 2 、0 ． 2 7 、7 ． 6 9 g ／ m。 ， 均可达标 。 3 ． 2 ． 3 吸附热效应 油气 S 1 冷凝后 的质量 浓度 为 3 4 9 ． 4 2 g ／ m。 即 油气 s 1 1的浓度 。测定该油气进入吸附罐中进行吸 附解吸的热效应 ，吸附床层不同测温点温度随时间 如∞ 如∞ 如 ∞ 卯 ∞如 ∞ 如 O 5 5 4 4 3 3 2 2 l 1 一 n ‘ Ⅲ． 一 ， Ⅱ o 一 _ 量g0 gu ∞ 器昌 堇葛0 一 ．曲 ＼ 茸 u 日 d B 8口 。 书 9 2 石油学报 石油加工 第 3 O卷 的变化示于 图 1 0 。为 比较 ，也测定 了质量 浓度 为 3 5 4 ． 2 g ／ m。的油 气直接进 入吸 附罐 的纯 吸附热效 应 ，结果 示于 图 1 1 。由 图 1 0和 图 1 1可见 ， 1 2种 吸 附方法 的热 效应 均 很 明显 ，尤 其 是单 纯 吸 附 实 验 时 ，吸附床温度最高升至 8 6 ℃；而冷凝后进行吸附 实验时 ，吸附床温度最高仅升至 3 5 ℃。可见，吸附 前进行冷凝 ，大大降低了吸附剂吸附油气时产生的 热效应 ，减少了热效应问题引起着火爆炸事故 的可 能性，同时吸附剂的吸附容量也相应有所提高 见图 7 、图 9 。 2 吸附床温度波传递 由下而上 ，较有规 律 ，即活性炭层下 、中、上各点温度依次由进气温 度升至最高值 ，然后下降。 3 由于油气 以 C 。 ～c 为主，在温升 阶段 ，净吸附量增加 ，故温度 升高 ； 当该点温度达到最高值 时，可近似认为吸附达到饱 和。 4 随着油气一 空气 混合气 继续流过，尽管仍存 在重烃组分的置换 吸附，但 因净吸 附量变 化不大 ， 而且流动的混合气连续带走吸附热 ，故温度又开始 逐渐下降。由于图 1 0中进气温度较低 ，一直在抵消 吸附产生的热效应的影响，尤其是对下部床层 的吸 附热抵消更 明显，所以其温度 曲线下降较缓慢 ，并 且其上部的温度达到最高点后 ，在 同一时刻一直保 持最高，而图 1 1中上、中、下温度测试点温度达到 最高点后依次下降，并且温度下降也较快 。 5 解吸 为吸 热过程 ，在 较 低 解 吸 压力 下 ，几 乎 不 会 出 现置 换再吸附 ，因此温度呈一直下降趋势 ，而不像吸附 过程那样 出现波峰。并 且，解 吸开始时，温度下 降 较快 ，说明解吸量较多 ；解 吸后期 ，曲线趋于平缓 ， 说 明解 吸趋 向完 成 。 Ti me／ rai n 图 1 O 油气吸附解吸过程吸附床温度随时间的 变化 冷凝后 吸附实验 Fi g ．1 0 Ad s o r b e nt b e d t e mpe r a t u r e v s t i me i n t h e a ds o r p t i o n - de s o r pt i on pr o c e s s o f g a s ol i n e v a po r a d s o r p t i o n f o l l o w e d c o n d e n s a t i o n Ad s o r p t i o n t i m e o f 0 1 8 5 mi n De s o r p t i o n t i me o f 1 8 5 2 4 5 rai n ’l i me／mi n 图 l 1 油气吸附解吸过程吸附床温度随时间的 变 化 纯 吸 附 实 验 Fi g ．1 1 Ads o r b e n t b e d t e m pe r a t u r e V S t i m e i n t he a ds o r p t i o n - d e s o r p t i o n p r o c e s s o f g a s o l i n e v a p o r a d s o r p t i o n o n l y Ad s o r p t i o n t i me o f 0 1 8 5 mi n； De s o r p t i o n t i me o f 1 8 5 2 6 0 mi n 4 结 论 1 提出了油气冷凝和吸附集成回收工艺。基于 As p e n P l u s 软件灵敏度分析工具 ，模拟了油气冷凝 过程 ，提出冷凝段的冷凝温度可设计在一2 5 ℃左右 ， 此时油气回收率在 5 0 以上 ，避免 了单纯冷凝工艺 由于低 温冷 凝而 引 起 的 成本 及 操 作 费 用剧 增 ，同 时 又有利 于采 用太 阳 能光 伏 发 电 驱 动蒸 气 压 缩 式制 冷 机制 冷 。 2 油气冷凝和吸附集成回收工艺中，冷凝温度 设为～2 5 ℃时 ，油气 回收率的实验值和模拟值吻合 ； 自制吸附剂的动态吸附容量可达 0 ． 2 4 k g ／ k g ，通过 高真空解吸及微量 N 吹扫 ，饱 和吸附剂 可以被完 全解 吸 。 3 该 集 成 工 艺 回 收 装 置 的 油 气 回 收 率 达 到 9 9 以上 ，出口油气质量浓度低于 7 ． 7 g ／ m。 ，可达 标 ；该集成工艺的吸附热效应远低于纯吸附法，从 而进一步提高了系统的安全性 。 参 考 文 献 1- 1 ]汪涵 ，郭桂悦 ，周 玉莹 ，等．挥 发性 有机 废 气治 理技 术的现状与进展[ J ] ．化 工进展 ，2 0 0 9 ，2 8 1 0 1 8 3 3 1 841 ．W ANG Han， GUO Gu i y u e， ZHOU Yu y i n g， e t a 1 ． St a t us a n d pr o gr e s s o f t r e a t i ng vo l at i l e or ga n i c c o mp o u n d s [ J ] ． C h e mi c a l I n d u s t r y a n d E n g i n e e r i n g Pr o g r e s s ，2 0 0 9 ，2 8 1 0 1 8 3 3 1 8 4 1 ． [ 2 ]P AU L A US KI E N I T， Z A B UK AS V，V A I T I E KUN A S P ． I n ve s t i g a t i on o f v o l a t i l e or ga ni c c omp ou ndVOC e mi s s i o n i n o i l t e r mi n a l s t o r a g e t a n k p a r k s E J ] ．J o u r n a l ＼2 量墨 3 d 鲁。 第 1期 油气冷凝和 吸附集成 回收工艺的研 究 9 3 o f En v i r o n me n t a l En g i n e e r i n g a n d La n d s c a p e M a n a g e me n t ，2 0 0 9，1 7 2 8 1 8 8 ． r 3 ]HOSHI ， J Y， AMANO S， SAS AKI Y， e t a 1 ． I n ve s t i g a t i o n a n d e s t i m a t i o n o f e mi s s i o n s ou r c e s o f 5 4 v o l a t i l e o r g a n i c c o mp o u n d s i n a mb i e n t a i r i n To k y o[ J ] ． At mo s p h e r i c E n v i r o n me n