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油气回收的技术

点击次数:66  发布时间:2020-09-03

1概述

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  油气回收,是指在装卸汽油和给车辆加油的过程中,将挥发的汽油油气收集起来,通过吸收、吸附或冷凝等工艺中的一种或两种方法,或减少油气的污染,或使油气从气态转变为液态,重新变为汽油,达到回收利用的目的。

  油气回收是节能环保型的高新技术,运用油气回收技术回收油品在储运、装卸过程中排放的油气,防止油气挥发造成的大气污染,消除安全隐患,通过提高对能源的利用率,减小经济损失,从而得到可观的效益回报。目前常见的方法有吸附法、吸收法、冷凝法和膜分离法。

2几种油气回收技术介绍

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  1、吸附法

  利用活性炭、硅胶或活性纤维等吸附剂对油气/空气混合气的吸附力的大小,实现油气和空气的分离。油气通过活性炭等吸附剂,油气组分吸附在吸附剂表面,然后再经过减压脱附或蒸汽脱附,富集的油气用真空泵抽吸到油罐或用其他方法液化;而活性炭等吸附剂对空气的吸附力非常小,未被吸附的尾气经排气管排放。

  优点:吸附法可以达到较高的处理效率;

  排放浓度低,可达到很低的值。

  缺点:工艺复杂,需要二次处理;

  吸附床容易产生高温热点,存在安全隐患;

  三苯易使活性炭失活,活性炭失活后存在二次污染问题;

  国产活性炭吸附力一般只有7%左右,而且寿命不长,一般2年左右要换一次,换一次活性炭成本很高。

  目前只有日本系统工程服务株式会社(SES)所设计生产的吸附法设备,不仅能够达到新规定的高回收率,还能超过规定所要求的排放标准。此公司使用了特殊的疏水性硅胶,及中孔石炭活性炭作为吸附材料,大大提高了回收率,而且这些吸附材料的使用寿命分别在10年和5年以上。 该公司的设备设计合理,操作时常温常压,吸附材料不产生高温,也不产生静电,安全性能很高。是目前国际上的油气回收技术。

  2、吸收法

  根据混合油气中各组分在吸收剂中的溶解度的大小,来进行油气和空气的分离。一般用柴油等贫油做吸收剂。一般采用油气与从吸收塔顶淋喷的吸收剂进行逆流接触,吸收剂对烃类组分进行选择性吸收,未被吸收的气体经阻火器排放,吸收剂进入真空解吸罐解吸,富集油气再用油品吸收。

  优点:工艺简单,投资成本低。

  缺点:回收率太低,一般只能达到80%左右,无法达到现行国家标准;

  设备占地空间大;

  能耗高;

  吸收剂消耗较大,需不断补充;

  压力降太大,达5000帕左右。

  3、冷凝法

  利用制冷技术将油气的热量置换出来,实现油气组分从气相到液相的直接转换。冷凝法是利用烃类物质在不同温度下的蒸汽压差异,通过降温使油气中一些烃类蒸汽压达到过饱和状态,过饱和蒸汽冷凝成液态,回收油气的方法。一般采用多级连续冷却方法降低油气的温度,使之凝聚为液体回收,根据挥发气的成分、要求的回收率及最后排放到大气中的尾气中有机化合物浓度限值,来确定冷凝装置的最低温度。

  一般按预冷、机械制冷等步骤来实现。预冷器是一单级冷却装置,为减少回收装置的运行能耗,现已开发出一种使用冷量回用的技术,使进入回收装置的气体温度从环境温度下降至4℃左右,使气体中大部分水汽凝结为水而除去。气体离开预冷器后进入浅冷级。可将气体温度冷却至-30℃~-50℃,根据需要设定,可回收油气中近一半的烃类物质。离开浅冷的油气进入深冷级,可冷却至-73℃到-110℃,根据不同的要求设定温度和进行压缩机的配置。

  优点:工艺原理简单;

  可直观的看到液态的回收油品;

  安全性高;

  自动化水平高 。

  缺点:单一冷凝法要达标需要降到很低的温度 。

  4、直接燃烧法

  这种方法是将储运过程中产生的含烃气体直接氧化燃烧,燃烧产生的二氧化炭、水和空气作为处理后的净化气体直接排放。该工艺流程仅作为一种控制油气排放的处理措施,其不能回收油品,也没有经济效益。

  5、膜分离法

  利用特殊高分子膜对烃类有优先透过性的特点,让油气和空气混合气在一定压力的推动下 ,使油气分子优先透过高分子膜,而空气组分则被截留排放,富集的油气传输回油罐或用其他方法液化。

  优点:技术先进,工艺相对简单;

  排放浓度低,回收率高。

  缺点:投资大;

  膜尚未能实现国产化,价格昂贵,而且膜寿命短;

  膜分离装置要求稳流、稳压气体,操作要求高;

  膜在油气浓度低、空气量大的情况下,易产生放电层,有安全隐患。

3油气回收技术现状

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  1、吸附法

  以美国乔丹公司和丹麦库索深公司为代表的活性炭吸附装置,日本系统工程服务株式会社的硅胶+活性炭的吸附装置和硅胶吸附装置。日本国东京都条例规定,油气浓度≥1vol%,禁止使用可燃性活性炭吸附剂,日本国内禁止使用膜分离法和活性炭吸附法油气回收技术。

  目前国内建6套活性炭吸附油气回收装置,其中5套为进口的产品,除华北某炼油厂铁路装车用的油气回收装置使用情况尚可外。有3套用于油库的装置因鹤管密闭和油气收集系统的问题,装置的实际运行效果未达到预期的效果。西北某炼油厂1套装置建立已5年多至今闲置。仅有的1套国产吸附装置投入使用时间不长,由于经常换活性炭,一换就是好几吨,运行成本太大,现在也处于停运行状态 。

  2、吸收法

  由于吸收法有着其致命的缺陷,现在很少单独使用。欧美地区极少见到吸收法油气回收设备的应用。吸收法油气回收装置,国内建了3套,专用吸收剂方法两套,柴油吸收剂1套。从已经在用装置的运行效果来看,在几种油气回收技术中,吸收法的回收率是最低的。国内首次自主研发的油气回收设备就是采用“吸收法” ,2004-2005年,在中石化科技部的直接领导下,江苏工业学院的黄维秋教授带领其团队-----江苏工业学院产学研基地,采用专用吸收剂AbsFov-97成功的研制出“吸收法”油气回收设备,安装在九江石化公司,运行正常。只是,随着国家《储油库大气污染物排放标准》的施行,这套装置已经无法达标。

  3、冷凝法

  冷凝法的优势非常明显,在世界范围内应用也较广泛。美国爱德华兹公司早在1997年就在世界各大石油公司安装了400多台“冷凝法”油气回收设备,现已将转让给澳大利亚施冻威公司。我国1989年也引进了一台爱德华兹公司的“冷凝法”油气回收设备,安装在镇海炼油厂,该设备现在还在运行。我国台湾24座油库全部采用“冷凝法”油气回收设备。

  国内,对冷凝法的研究也比较多,江苏工业学院黄维秋、中石化抚顺研究院的孙永琳对“冷凝法”也进行了深入的研究。国产化冷凝法装置的销售价格约为活性炭吸附法的二分之一。国产化300m3/h的冷凝式油气回收装置也在广东黄埔油库安装投用,国产化处理能力为30m3/h的加油站冷凝式油气回收设备已经在西安、银川、苏州等地的加油站安装示范,冷凝温度为-45℃回收率80%左右,冷凝温度为-70℃回收率大于90%。

  现在,一般加油站的油气排放装置都采用“冷凝+吸附”比较成熟的方法。先将油气冷凝到-40度左右,使大部分油气液化,剩余油气经过吸附罐进行吸附,由于吸附可以达到很高的回收率,排放浓度也低,可以达到国家标准。另外,经过冷凝的低温油气也有效的防止了活性碳吸附床容易产生高温热点的问题。同时避免了,深冷能耗太大的问题。

  江苏工业学院的产学研基地----江苏惠利特公司已经生产出成熟的400m3/h处理量的“冷凝+吸附”式油气回收设备,并在中海油惠州炼油厂投入运行。

  4、直接燃烧法

  氧化焚烧法由于其不能回收有价值烃类组分而被淘汰

  5、膜分离法

  工艺相对简单,但初期投资费用高。液环压缩机和膜组件是该技术的核心设备。压缩机防爆性能要求极高,只有德国和美国的少数公司能够生产。压缩过程压力在3.5bar,存在着安全隐患。国内尚未建立用于油库、炼油厂油气回收的工业装置,在烯烃等回收方面有工业装置的应用。仅在加油站有很小型的膜分离装置的示范试验,作为油气排放处理装置。

4回收比较及综合互补

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  目前油气回收的方法主要有吸附法、吸收法、冷凝法、氧化焚烧法等,在油气回收的早期阶段上述几种方法都有应用。随着人们对油气回收技术认识的加深,吸收法由于其尾气排放浓度高和氧化焚烧法由于其不能回收有价值烃类组分而被淘汰。80 年代,吸附法和冷凝法成为油气回收的主流技术。吸附法和冷凝法两种技术的投资对比基本相当,但在合理的投资和能耗范围内,如果冷凝法尾气排放浓度要达到低于25mg/l 的标准,投资和运行费用都将显著增加。而吸附法很容易满足低于10mg/l 的排放指标,但也存在着安全隐患。

  目前的几种油气回收工艺都有着各自的优缺点,单一的方法,不管是冷凝法还是吸附发都很难称的上完美,只有几种工艺相结合,各取优势互补,才能更好的发挥各种工艺的优势。

  冷凝法和吸附法相结合目前是比较流行的方法,也能得到大多数人的认可。一般,先采用二级冷凝将油气冷凝到-40度至-50度,通过二级冷凝后85%以上的油气都液化了,未冷凝为液态的浓度较低的油气再通过一个吸附系统,对油气进行富集,使油气浓度大大提高,同时体积大大减小了(经过吸附系统分离出来的达标尾气已经排放了),这时富集的油气再进入三级冷凝系统深度冷凝,此时三级冷凝器的功率就大大的减小了。此工艺的优点:(1)有效的结合了冷凝法和吸附法的优点;(2)由于用吸附系统对油气进行了富集,三级冷凝要处理的油气就大大的降低了,能耗也降低了;(3)经过二级冷凝的油气是中低温油气,活性炭床的不会产生高温热点,吸附系统也克服了安全隐患。

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