——油氣回收技術的研究現(xiàn)狀及其應用前景(編輯修改稿)
2025-07-04 08:27 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 、機械制冷、液氮制冷等步驟實現(xiàn)，具有安全性好、油氣回收率高、符合環(huán)保要求、設備成套裝配、安裝簡單、運行過程自動化，使用維護簡便、投資回收期短等特點。工藝流程圖見圖13。福建交通職業(yè)技術學院5圖13 冷凝法油氣回收工藝流程預冷器是一單級冷卻裝置，其運行(冷凝)溫度在油氣各種組分的冷凝溫度以上，使進入回收裝置的油氣溫度從環(huán)境溫度降到4℃左右，使油氣中的大部分水汽凝結為水而除去，從而使進入低溫冷凝器的揮發(fā)氣態(tài)狀態(tài)標準化(一致)，可減少回收裝置的運行能耗。油氣離開預冷器后進入機械制冷級。機械制冷級可使大部分油氣冷凝為液體回收。若需要更低的冷卻溫度，就需在機械制冷之后連接液氮制冷，這時油氣回收率可達99%。單級機械制冷裝置的工作溫度范圍為35～10℃，串聯(lián)機械制冷裝置壓縮由淺冷(高溫)級和深冷(低溫)級組成，其工作溫度為73℃～40℃，有液氮制冷的深冷裝置工作溫度可達到184℃。冷凝法的最大優(yōu)點就是回收的烴類液體不含雜質(zhì)(活性炭吸附法回收的烴含有炭，吸收法回收的烴含有吸收劑)。缺點就是，必須在很低的溫度下才能達到較高的回收率，能耗高。冷凝法適用于高濃度烴蒸氣的回收。1．4 膜分離法 [11]膜分離技術的基本原理是利用了高分子膜對油氣的優(yōu)先透過性的特點，讓油氣/空氣的混合氣在一定的壓差推動下經(jīng)膜的“過濾作用”使混合氣中的油氣優(yōu)先透過膜得以“脫除”回收，而空氣則被選擇性的截留。膜片為復合結構，由三層不同的材料構成。表層為致密的硅橡膠層，很薄，厚度小于 1 微米，起分離作用。中間層的材料為聚丙烯腈，最下層為無紡布，這兩層結構疏松，主要起支撐作用，以增強膜片的機械強度。與傳統(tǒng)的卷式和中空纖維式膜組件相比，德國 GKSS 的膜組件是專門為油氣回收過程而設計，更加安全可靠。其組件是由數(shù)十個近似圓環(huán)狀的膜袋并排套封在一個開孔的中心管上，然后裝入桶狀容器中而制成。膜袋是由兩張膜片中間夾上格網(wǎng)，然后在膜袋中間開孔，四周密封而制成。這樣的設計使膜的滲透油氣回收技術的研究現(xiàn)狀6側流道變短，流速可調(diào)，一方面減少了壓力損失，另一方面也可防止膜內(nèi)產(chǎn)生靜電，消除了爆炸的可能性，從而使膜組件更加高效、安全。組件工作時，進料氣在膜片兩側的壓差推動下，從膜袋外滲透入膜袋內(nèi)側，然后由中心管收集排出，未滲透的氣體則由組件的另一端排掉。由于油氣通過膜片的滲透速率遠大于空氣，從中心管流出的（膜的滲透氣）為富集的油氣。從尾氣端流出的（未滲透氣）則是脫除了油氣的凈化空氣。其中膜法氣體分離的基本原理就是利用了高分子膜對油氣的優(yōu)先透過性的特點，讓油氣—空氣混合氣體在一定的壓差推動下經(jīng)膜的“過濾作用”使混合氣中的油氣優(yōu)先透過膜而得以“脫出”回收，而空氣則被選擇性地截留。膜分離法是傳統(tǒng)的壓縮、冷凝法與選擇性滲透膜技術的結合，其工藝流程圖見圖14。圖14 膜分離法油氣回收工藝流程生產(chǎn)操作中產(chǎn)生的油氣與空氣混合氣體，～ MPa，同時經(jīng)過換熱，然后混合油氣進入吸收塔，進入吸收塔的油氣溫度在5℃～20℃之間，油氣在吸收塔內(nèi)與成品汽油傳質(zhì)，約70％的烴蒸氣在這一過程中被回收。吸收塔的尾氣再經(jīng)過薄膜將烴蒸氣與空氣分離，分離后的油氣返回壓縮機入口與裝卸產(chǎn)生的油氣一起重復上述工藝過程，空氣排入大氣。膜分離法回收率可以達到95％。同傳統(tǒng)的化工分離技術相比，膜技術具有適用范圍廣、操作靈活簡便、占地面積小、運行費用低、易于維護、便于放大等諸多優(yōu)點。但是能耗大、投資高。目前，上海靈廣加油站和上中加油站采用了VACONOVENT 膜法油氣回收技術，%(約30 g/m3)以下，可以滿足歐洲標準。福建交通職業(yè)技術學院7作為一門新技術，今后的研究重點應該是 [12]：(1)高分離性能的高分子膜材料和無機膜材料，尤其是不同功能材料的復合膜制作和應用。(2)考慮國情，應盡可能改造現(xiàn)有的傳統(tǒng)回收系統(tǒng)，如吸附無法滿足排放要求，加入膜系統(tǒng)后，排放即可達到標準，同時可增加經(jīng)濟效益。(3)膜分離新工藝的開發(fā)，應加大力度研究膜法和其它回收方法相耦合的組合工藝，如膜基吸收工藝、冷凝法和吸收法進行前置處理，再利用膜分離方法、多級分離優(yōu)化等。1．4．1 膜法油氣回收系統(tǒng)的優(yōu)點(1)廣泛的適用性，適用于各種規(guī)模的加油站、油庫、煉油廠的安裝及改造，小型設備無須停產(chǎn)安裝。 (2)較長的使用壽命，膜組件為 5~10 年，主機如保養(yǎng)、維護得當使用壽命將更長(3)占地面積小、安全性高、回收率高、運行費用低(4)操作簡單，無須專人維修保養(yǎng)(5)根據(jù)用戶不同的處理量選擇不同規(guī)格的膜組件1．4．2 膜法油氣回收系統(tǒng)施工和服務保障 膜法油氣回收系統(tǒng)的按照模塊化設計，產(chǎn)品的集成度高，占地面積小，施工難度較小。油庫在施工前只需根據(jù)系統(tǒng)設計要求預留管道接口，設備到位后基本可以在 15 天之內(nèi)完成安裝調(diào)試。 油庫膜法油氣回收系統(tǒng)的核心部件膜組件和主要控制部件采用德國原裝件，以保證系統(tǒng)的品質(zhì)和穩(wěn)定性。膜組件的壽命可達 5—10 年，而且維護的工作量極少。同時我們對外圍設備也實現(xiàn)了國產(chǎn)化，以降低系統(tǒng)的總體造價，同時便于系統(tǒng)維護。1．4．3 經(jīng)濟效益分析年銷油量為30萬噸的油庫，給槽車加注油時造成的油氣年揮發(fā)總量： 30 萬噸/年 x m 3/噸 (汽油比重) x 噸/ m 3（100%飽和油氣的比重）x 40%(實測槽車口油氣飽和度) = 噸/年 經(jīng)過膜法回收系統(tǒng)的回收汽油總收入: 噸/年 x 99%(回收率) x 4700 元/噸（汽油單價）=222 萬元/年 年運行費用不超過 20 萬，約兩年半左右即可收回投資。 油氣回收技術的研究現(xiàn)狀82 油氣回收前后的數(shù)據(jù)對比 [13]氣源為加油過程排放出的汽油蒸汽，濃度為 40 Vol%，原料氣經(jīng)本套裝置回收后，可使尾氣排放濃度降至 Vol%，前后數(shù)據(jù)對比見表 21：表 21 油氣回收前后的數(shù)據(jù)對比工藝參數(shù) 回收前數(shù)據(jù) 排放物流數(shù)據(jù) 壓力參數(shù) (abs) (abs) 溫度 30℃ 30℃ 組分 mol% 油氣 空氣 注： 以上數(shù)據(jù)以原排放氣為依據(jù)。進氣的溫度、壓力和組成的波動可直接造成設備的性能指標的波動。3 環(huán)境問題 [14]在加油站的卸油和加油過程中，會導致大量的油氣排放。油氣主要成分有丁烷、戊烷、苯、二甲苯、乙基苯等，多屬致癌物質(zhì)，平均的油氣濃度在10～35 vol.％。油氣對人體造成的危害也不能忽視。油氣被紫外線照射以后，會與空氣中其他氣體發(fā)生一系列光化學反應，形成毒性更大的污染物，這對在加油站的操作人員的身體危害非常嚴重，也影響進入加油站的客戶的身體健康。同時
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