油氣回收技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其應(yīng)用前景(編輯修改稿)
2024-12-13 15:40 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 184℃。冷凝法的最大優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)就是，必須在很低的溫度下才能達(dá)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(shù)的基本原理是利用了高分子膜對(duì)油氣的優(yōu)先透過性的特點(diǎn)，讓油氣 /空氣的混合氣在一定的壓差推動(dòng)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(fù)合結(jié)構(gòu)，由三層不同的材料構(gòu)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(jié)構(gòu)疏松，主 要起支撐作用，以增強(qiáng)膜片的機(jī)械強(qiáng)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(shè)計(jì)，更加安全可靠。其組件是由數(shù)十個(gè)近似圓環(huán)狀的膜袋并排套封在一個(gè)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(shè)計(jì)使膜的滲透?jìng)?cè)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(shí)，進(jìn)料氣在膜片兩側(cè)的壓差推動(dòng)下，從膜袋外滲透入膜袋內(nèi)側(cè)，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(yuǎn)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(duì)油氣的優(yōu)先透過性的特點(diǎn)，讓油氣 — 空氣混合氣體在一定的壓差推動(dòng)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(shù)的結(jié)合，其工藝流程圖見圖 14。 油氣回收技術(shù)的研究現(xiàn)狀 6 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，經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮至 ～ MPa，同時(shí)經(jīng)過換熱，然后混合油氣進(jìn)入吸收塔，進(jìn)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(jī)入口與裝卸產(chǎn)生的 油氣一起重復(fù)上述工藝過程，空氣排入大氣。膜分離法回收率可以達(dá)到 95％。同傳統(tǒng)的化工分離技術(shù)相比，膜技術(shù)具有適用范圍廣、操作靈活簡(jiǎn)便、占地面積小、運(yùn)行費(fèi)用低、易于維護(hù)、便于放大等諸多優(yōu)點(diǎn)。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(shù)，排放氣中的油氣體積分?jǐn)?shù)降至 %(約 30 g/m3)以下，可以滿足歐洲標(biāo)準(zhǔn)。 作為一門新技術(shù)，今后的研究重點(diǎn)應(yīng)該是 [12]： (1)高分離性能的高分子膜材料和無機(jī)膜材料，尤其是不同功能材料的復(fù)合膜制作和應(yīng)用。 (2)考慮國情 ，應(yīng)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(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)可增加經(jīng)濟(jì)效益。 (3)膜分離新工藝的開發(fā)，應(yīng)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(jìn)行前置處理，再利用膜分離方法、多級(jí)分離優(yōu)化等。 1． 4． 1 膜法油氣回收系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) (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(shè)備無須停產(chǎn)安裝。 福建交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 7 (2)較長的使用壽命，膜組件為 5~10 年，主機(jī)如保養(yǎng)、維護(hù)得當(dāng)使用壽命將更長 (3)占地面積小、安全性高、回收率 高、運(yùn)行費(fèi)用低 (4)操作簡(jiǎn)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(wù)保障 膜法油氣回收系統(tǒng)的按照模塊化設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)要求預(yù)留管道接口，設(shè)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(dá) 5— 10 年，而且維護(hù)的工作量極少。同時(shí)我們對(duì)外圍設(shè)備也實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，以降低系統(tǒng)的總體造價(jià)， 同時(shí)便于系統(tǒng)維護(hù)。 1． 4． 3 經(jīng)濟(jì)效益分析 年銷油量為 30萬噸的油庫， 給槽車加注油時(shí)造成的油氣年揮發(fā)總量： 30萬噸 /年 x m3/噸 (汽油比重 ) x 噸 / m3（ 100%飽和油氣的比重） x 40%(實(shí)測(cè)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(jià)） =222 萬元 /年 年運(yùn)行費(fèi)用不超過 20萬，約兩年半左右即可收回投資。 2 油氣回收前后的數(shù)據(jù)對(duì)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(duì)比見表 21： 表 21油氣回收前后的數(shù)據(jù)對(duì)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℃ 油氣回收技術(shù)的研究現(xiàn)狀 8 組分 mol% 油氣 空氣 注： 以上數(shù)據(jù)以原排放氣為依據(jù)。進(jìn)氣的溫度、壓力和組成的波動(dòng)可直接造成設(shè)備的性能指標(biāo)的波動(dòng)。 3 環(huán)境 問題 [14] 在加油站的卸油和加油過程中，會(huì)導(dǎo)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(duì)人體造成的危害也不能忽視。油氣被紫外線照射以后，會(huì)與空氣中其他氣體發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)，形成毒性更大的污染物，這對(duì)在加油站的操作人員的身體危害非常嚴(yán)重，也影響進(jìn)入加油站的客戶的身體健康。同時(shí)對(duì)油站周邊的大氣環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，這在鬧市區(qū)尤其如此。在北京，城區(qū)內(nèi)的加油站已被全部要求加裝油氣回收系統(tǒng)，以適應(yīng)北京 2020 年綠色環(huán)保奧運(yùn)的要求。 雖然北京等地的少數(shù)加油站已試驗(yàn)安裝了油氣回收裝置，但所安裝的平衡裝置只能抽回加油站在為汽車加油時(shí)產(chǎn)生油氣的 85%左右，而且抽回的油氣并不能進(jìn)行任何的處理，在壓力及溫度的作用下大多又通過呼吸管道重新排入大氣。沒有達(dá)到安全、環(huán)保、節(jié)能的目的。 4 油氣回收技術(shù)（裝置）綜合評(píng)價(jià) 各種油氣回收方法的比較見表 41；各種油氣回收方法的優(yōu)缺點(diǎn)見表 42； 膜法油氣回收系統(tǒng)跟其他系統(tǒng)的比較見表 43 表 41各種油氣回收方法的比較 福建交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 9 表 42 各種油氣回收方法的優(yōu)缺點(diǎn) 表 4 膜法油氣回收系統(tǒng)跟其他系統(tǒng) 的比較 表 43膜法油氣回收系統(tǒng)跟其他系統(tǒng)的比較 對(duì)比指標(biāo) 回收技術(shù) 尾排油氣濃度（ g/m3） 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 活性炭吸附法 10 流程簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便 回收率高，尾排濃度低 占地面積大 活性炭壽命短，安全性差，廢料難處理 , 造成二次污染 運(yùn)行費(fèi)用較高 操作
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