油气回收系统的设计分析.pdf

2 0 1 2 年 第 4 1 卷 第 9 期第 8 O页 石 油 矿 场 机 械 0I L FI E LD E QUI P ME NT 文 章 编 -N - 1 0 01 3 48 2 2 O 1 2 09 0 08 0 03 油气回收系统的设计分析 张彦新 中国石化工程建设有限公司 ， 北京 1 0 0 1 0 1 摘要 轻质油品具有较 高的饱和蒸汽压 ， 在储存运输过程 中不可避免地有大量油气产生， 实施高效、 安全、 可靠的油气回收系统具有重要意义。分析 了油气排放 场所、 排放量及油气收集系统组成 ， 介 绍 了油 气回收设 备与 工 艺的基本 原理 、 流程及 油 气处理 量确 定方 法 ， 并对 回收物 回送 系统设计 进行 了研 究 。 关键 词 油 气储 运 ； 油 气排 放 ； 油气 回收 ； 油 气处理量 中图分 类号 TE 9 7 2 ． 1 文 献标识 码 B 轻质油品如汽油、 石脑油 、 苯系物等中的各种轻 烃 由于具有较高的饱和蒸汽压 ， 在储存运输过程 中 不 可避 免地 有大 量油 气 产 生 ， 油 气挥 发 造 成 能源 浪 费 、 环境 破 坏 、 安 全 隐患 ， 尤 其 对 操作 人 员 的职业 健 康造成威胁 。 我 国 储 油 库 大 气 污 染 物 排 放 标 准 G B 2 0 9 5 0 --2 0 0 7 、 汽油 运输大气 污染物 排放标 准 G B 2 0 9 5 1 2 O 0 7 和 加 油 站 大 气 污染 物 排 放 排放 标 准 G B 2 0 9 5 2 -- 2 0 0 7 已 于 2 0 0 7 - 0 8 0 1起 实施 。3个标 准分 别对 长江 三角 洲及 珠 江 三 角洲 地 区的一些 主要 城市及 国内其他城 市 提 出了油气 回收 设备 的安 装 时限要 求_ 】 ] 。 国内外科研人员对油品储运过程 中各阶段 如 卸油、 储油、 发油等 油气排放和一些处理措施都进 行 了分析论述， 并且 国内环保设备制造业也有各种 工艺的油气 回收设 备在研发和生产 ， 而油气储运过 程中油气回收系统设计 ， 即从油气收集系统设计、 油 气 回收设备 设计 到 系统 的运 行维 护 尚未见报 导 。在 当前安 全 、 健康 、 环 保 、 节 能等 要 求 日益严 格 的条 件 下 ， 以设计为龙头， 完善和实施高效、 安全、 可靠的油 气回收系统具有重要意义 。 1 油气排放分析 油品储运过程一般可分 为卸油 、 储 油和发油 3 个过程 ， 其中容器收油 充装 过程中的油气排放数 量 是最 大 的 。 1 ． 1 油气 排 放主要场 所 容 器收 油 过程 是 油气 排 放 的主要 场 所 ， 立 式常 压储 罐 收油 储 存 、 输 转 、 槽 车 收 油 鹤 管 发 油 、 中 转 、 加油 站配送 卸油 、 汽 车油 箱 加 油 站加 油 是符 合 这一 特点 的油气排 放 的主要场 所 。 1 ． 2油气排 放数量 容 器 收油 过 程 中 ， 油 气 的排 放量 不 仅仅 是 充 装 容积 。油气排 放体 积与 充装容 积之 比值 称 为气液 比 7 ， 灌装过程中的 7 值与装油速度、 装油 口高度 喷溅 或浸 没 以及 装 油前 初 始 油气 浓 度 有关 系 。相 同装 油速 度下 ， 装油 口越 高 ， 叩越 大 ， 随 着 流 速 的增 加 ， 叩 增 幅越大 。在 不 同装油 速 度 下 ， 喷溅 式 装 油气 液 比 都 较大 ， 约 为 1 ． 5 3 ～1 ． 8 O ， 液 下密 闭 装 油 时气 液 比 约为 1 ． 1 3 ～ 1 ． 3 O ] 。此 值 也 通过 北 京 奥运 会 前 加 油站油气回收改造工程中要求加油枪的灌装气液比 卵 1 ． 2的实 践数据 得到 了验证 。 2油气 收集系统分析 油 品灌 装过 程 的油 气收集 系统 主要包 括配套 的 油罐车 汽车、 火车 、 密闭装车鹤管、 油气 回收管道 及其管道附件。油气 收集系统 的流程设 计如 图 1 所示 。 对 于汽车油 罐车 密闭装 车 ， 目前有上 装 即顶部 装 油 和 下装 即底 部 装 油 2种 形 式 。采 用 下装 油 罐车相对于上装油罐车来讲 ， 对油气收集及安全等 有更大的优势 。密闭上装发油时 ， 由于油罐车入孔 收稿 日期 2 0 1 2 5 2 8 作者简介 张彦新 1 9 6 7 一 ， 女 ， 河 北保 定人 ， 高级工程师 ， 主要从事油品储运专业设计工作 。 第 4 l 卷第 9 期 张彦新 ， 等 油气 回收系统设计分析 盖开 孔 大小 的不 同等 原 凶 ， 使 得 鹤 管 密 封 塞 与入 孔 问难 以取 得 良好 的密 闭效果 ， 不 易收集 油 气 ； 密闭下 装发 油免 去 了油罐 车人 孔 开 扁 瞬 间 的 油气 排 放 ， 操 作人 员无需 攀爬 油 罐 车 ， 且 更 好 的 密 封性 能使 得 下 装发 油更加 安 全 、 环 保 和 健 康 。在 下 装 油罐 车 上 主 要安 装 的配 件 有 人 孔 盖 、 油 气 [ 口 J 收 阀 、 油 气 回收 接 头、 紧急切断阀、 卸油 、 防溢流传感器等。 l j I 同阀；2 一管道阻火器； 3 一 i 偏心蝶阀；4 一全天候防爆阻火呼吸阀 图 1 油气收集系统流程 集 气管 道 的管径 选择 也是 油气 回收 系统设 计 的 关 键 。汽油 通过 发 油鹤 管 进 入 油 罐 车 内 ， 随着 汽 油 的不断 输入 ， 油气 空 间 受 到压 缩 使 得 汽 油 油气 通 过 管 道收集 系 统进入 油气 回收 处 理设 备 ， 必 须根 据 栈 桥至油气 回收设备 的长度 、 管径核算系统的管路压 降。从鹤管气相 口至油气 回收设备入 口的压降越 小 ， 对密 闭上 装 而 言 ， 会 大 幅 降 低 对 鹤 管 密 闭 的 要 求 ； 对下装鹤管而言， 则保证了足够的充装速度。 另外 ， 从 安全 的 角 度 出发 ， 必 须 设 置 止 回阀 、 管 道 阻火器 及全 天候 防爆 阻火 呼 吸阀 。 3设备与工艺分析 自 2 0世 纪 6 0年代起 发达 国家就开 始研 制油 气 回收设 备 ， 我 国也 从 2 O世 纪 8 0年 代 开 始 研 究 开 发 ] ， 至今 已经 出现 了较 多类 型 的油 气 回收设 备 。 油 气 回收 可 以分 为 油 气 液 化 手 段 和 油气 富 集 提浓 手段 。 1 液 化手 段吸收法 本 体 吸收 、 冷凝 法 。 2 富 集手段膜 法 、 吸 附法 、 吸 收法 第 三方 吸 收剂 。 所 有工 艺路线 都 足这 2类工 艺 的组合 。 文献 E 4 ] 已对 吸 收 冷 凝 、 吸 收 膜 、 吸收 吸 附 、 冷凝 膜 、 冷凝 吸 附 、 膜 冷凝 吸 附 6种 工 艺方 法进 行 了 阐述 ， 本 文不再 详述 。 4 油气处理量确定 油气 处 理量应 根据 汽车 发 油和铁 路发 油等 排气 量的最大值考虑 。汽车发油亭排气量计算式为 QK ∑ q 1 式 中 ， Q为计 算排 气量 ； K 为鹤 管 的 同 时工 作 系 数 ， 取 0 ． 4 ～1 ． 0 ； ∑q为发油亭所有发油鹤管排气量之 和 ， q一 ， 7Q ； Q 为 鹤 管 排 液 量 ； 为 气 液 比 ， 取 1 ． 1 7 。 铁路发油排气量的计算可以根据铁路发油泵的 流 量来 确定 。 5 回收物 回送 系统设计 回收 物 的 回送 与油 库 的业 务 流程 紧密 相连 ， 其 系 统设 置属 于系统 流程 。不 同 的油 气 回收装置 应设 计 不 同的 回送 流程 。 1 对 于含 吸收 法 洗 涤 法 的油 气 回收装 置 ， 需要设计其贫 、 富油循环流程 。汽油循环系统流程 设计 如 图 2 所 示 。 1 一金属软管；2 一平板闸阀 图 2汽油循环系统设计 在 汽油 循环 系 统设 计 中 ， 为 了保 证成 品油 的质 量 ， 防止在 循环 中对成 品油 造成 污染 ， 应单独 设置 循 环油罐并定期排污； 确定适宜管径 以消除油气 回收 设备内离心泵的气蚀 。 2 对于直接得到液态 回收物的油气回收设备 含冷凝法的油气 回收设备 ， 只需要设计其 回送流 程 即可 。回送流程 的设 计 思路 有 2种 ① 随 时 输送 型 ， 要求 设备 设置 小 型暂存罐 和 回送油 泵 ， 流 程为 开 放 式 ， 随时将 回收 物 送 入 回收 罐 储 存 ； ② 调 度 输 送 型 ， 要求设备设置足够大的储油设施和液位监控 ， 通 过总体调度将流程打开进行回收物的回送至指定储 存设 施 。 6 结 语 1 石油库 内油 品储 运 3个 环 节 中 ， 油气 排 放 主要 集 中在收发 油 阶段 。 2 下装发 油 系统相对 于 上装发 油 系统而 言具 有更 为有 效 、 安 全 、 环 保 、 油 气 回收效 果更好 等优 点 ， 应逐 步取 代上装 发油 系统 。 3 油气 回收处 理设备 从 工艺路 线 和工业应 用 上分析， 组合工艺的油气回收设备各有优缺点， 其 中 “ 膜冷凝吸附” 组合工艺是一种经济合理、 安全 2 0 1 2年 第 4 1卷 第 9期第 8 2页 石 油矿 场机 械 OI L F I EL D EQUI P MENT 文 章 编 号 1 O O 1 3 4 8 2 2 0 1 2 0 9 0 0 8 2 0 3 钻井平台钻杆 自动化排放系统方案设计 何 鸿 宝鸡石 油机械有 限责任公 司， 陕西 宝鸡 7 2 1 0 0 2 摘 要 钻 杆 自动排放 系统在提 高钻 井效 率、 降低 作 业成本 方面 成效 显 著 。通 过 对 国 内外技 术调 研 ， 分析排管系统典型结构 ， 提 出一种适用于海上钻 井平台的 自动化钻杆排放 系统总体方案 。通过方 案 简化 也 可适 用于陆地 钻机 。 关键词 钻 杆 自动排 放 系统 ； 井 口 自动化 ； 方案设 计 中 图分类号 TE 9 2 8 文献标识 码 B 在起 下钻过 程 中需 要将 钻杆 从井 口移送 到排放 架或从 排 放架 移送 到 井 口， 即 钻杆 排 放 操 作 。其 特 点是具有危险性 ； 是一个重复性高而劳动强度大的 过程 ， 要 多人合 作共 同完成 。在海 上钻 井作业 中 ， 常 遇 风 浪 ， 工作 环 境恶 劣 ， 安 全 问题 更 为突 出 。 同时 ， 海 上钻 井成本 很高 ， 加快 钻井速 度 ， 缩 短钻 井周期 显 得 尤为 重要 。因此 钻杆 自动化 排放 系统将 会发挥 重 要 作用 。 钻 杆 自动 化排 放 系 统主 要 由排 管 机 、 指梁 2部 分组成 ， 与铁钻工 、 动力 鼠洞、 动力卡瓦等设备配合 使用 ， 通过 司钻房 远 程 控 制 ， 完 成钻 杆 自动排 放 、 自 动下 钻等作 业 。 1 钻杆 自动排放 系统典型结构 1 ． 1 星 型 星型钻杆排放系统通过指梁旋转带动钻杆旋 转 ， 排管机配合指梁只需旋转一定角度便 可以在井 口与排放 架之 间移送 钻杆 [ 2 ] ， 不需 要另 外设计 轨 道 ， 从而大大节省操作空间， 多应用于小型钻机 。典型 结 构如 图 1 。 1 ． 2 X- Y型 x Y 型排 管机 布置于指 梁 中间位 置 ， 通过 排 性高 、 能耗 合理 、 直 接 有效 的油 气 回 收处 理 工 艺 ， 有 着较 大发 展前景 。 参考文献 [ 1 ] 何 月 ， 鲁 晓春 ． 北 京市 油库 油气 回收装 置优 选分 析 [ J ] ． 环境污染与防治 ， 2 0 0 8 ， 3 0 1 0 5 9 6 2 ． 管机移动及 回转完成钻杆 在井 口与指梁 间运送 ， 立 根 设 计独立的 固定装置 ， 这种 布局 有效利用 了井架 内空 间， 指梁对称布置， 提高了排管机使用效率。目前大 多数钻杆排放系统采用这 种结构 ， 通过简 化结构设 计 布局 ， 即可适用 于陆地钻机 。典型结构如 图 2 。 蟹囊一 图 2 Y型钻杆 自动排管 系统 ” “”- 4 -“” - -“- 4 -”“ ” “ ’ 一” 卜 “ 卜 ” _“ 卜“ 卜 一 卜“ 十一 “ 卜 “ 卜 [ 2 ]刘 海． 油 品蒸 发损耗评价 及加油站 油气回收 工艺开 发E D ] ． 南京 江苏工业学 院， 2 0 0 7 ． [ 3 ] 李德旭 ， 赵 燕． 油气 回收技术 研究 现状 [ J ] ． 现 代化 工 ， 2 0 0 6 ， 2 6 ， z 2 6 3 6 6 ． E 4 ] 张彦新 ． 油 气 回收技术 应用 分析 [ J ] ． 石 油矿 场 机械 ， 2 01 2， 41 7 9 7 1 o o． 收稿 日期 2 o 1 2 0 6 2 8 作者简介 何鸿 1 9 7 3 ， 女 ， 陕西子洲人 ， 主要从事石油钻采装备的项 目管理工作 。