油气回收循环法探究.pdf

墙 石 油化 工安 全 环 保 技 术 P E T R O C H E MI C A L S A F E T Y A N D E N V I R O N ME N T A L P R O T E C T I O N T E C HN O L O G Y 2 0 1 1 年 第 2 7卷第 2期 油气回收循环法探究 谢跃辉，李自力，尚兴彬 中国石油大学 华东储运与建筑工程 学院，山东 青岛2 6 6 5 5 5 摘要提 出了一种基本上 可以实现 油气全部回收 的新方法循环法。该方法油气回 收效果好 ，值得进一步的研究和推 广，尤其是在环境质量要 求较 高的城市，其应用前景十分 广 阔。 关键词油气回收零排放循环法 1 油品的蒸发损耗 石油及其产品是多种碳氢化合物的混合物， 其 中的轻组分具有很强 的挥发性。由于受到工艺 技术及设备的限制 ，在石油的开采、炼制 、储运 及销售过程中 ，不可避免地会有一部分较轻的液 态组分气化 ，逸人 大气 ，造成油 品的蒸发损耗 。 按照造成损耗的原因划分 ，油 品的蒸发损耗分为 以下三种 1 ． 1 自然通风损耗 自然通风损耗主要是 由于储油容器不严密造 成的。如果容器顶部有缝隙或孔眼，而且又不在 同一高度 ，由于容器 内混合气 的密度大于空气密 度 ，容器内的混合气将 由下部孔眼逸人大气，而 空气则 由上 部孔 眼进入 容器 ，形 成 自然通 风损 耗。自然通风损耗 多发生在容器破损处 。因此， 对于一般容器来说 ，只要加强管理 ，及 时维修 ， 提高设备 完好率 ， 自然 通风损 耗是 完全 可 以避 免的。 1 ． 2 静止储存损耗 油罐未进行收发油作业时，油面处 以静止状 态 ，油品蒸气充满油罐气体空间。一天之 中，大 气温度升高时，气体空间的混合气体体积膨胀且 油品加剧蒸发 ，当混合气体的压力增加到呼吸阀 的压力控制关时 ，呼吸 阀的压力 阀盘打开，油蒸 气随着混合气 呼出罐外 ；大气温度降低时，罐内 压力降低 ，当压力低 至呼吸阀的低压控制关 时， 阀盘打开 ，吸人空气 ，吸入 的空气冲淡 了气体空 间的油气浓度 ，促使油品加速蒸发 ，从而使油气 浓度迅速 回升 ，加大 了下次呼出的油品量。 1 ． 3 动液面损耗 油罐收油时，由于液面上升导致混合气体被 压缩 ，当压力升到呼吸阀的压力控制关时 ，阀盘 打开，呼出混合气体 ；油罐 发油时 ，液面下降 ， 当气体空 问压力 降低至 呼吸阀的低压 控制关时 ， 阀盘打开 ，吸人空气，进而加速油品的蒸发。静 止储存损耗和动液面损耗又分别 叫做油罐的 “ 小 呼吸”和 “ 大呼吸” ，它们是产生油 品损耗 的主 要原 因 。 2油气回收 油 品蒸发 损 耗 带来 的危 害有 浪 费 资源 ， 造成严重 的经 济损失 ；污染 环境 ，产 生不 同程 度 的破坏 ；降低油 品质量 ，影 响油 品的正 常使 用 ；危及各个 石 油储 运 环 节 的安 全 。鉴 于此 ， 国内外都采用 多种方法 控制油 蒸气 的排放 ，早 在 2 0世纪 6 0年代 ，国外 就将油 气 回收技 术作 为降低 油 品蒸 发 损 耗 的重 点 措 施 加 以研 究 推 广。 目前 ，常见 的油气 回收方法 有 吸附法 、吸 收法 、冷凝法 和膜分离法 J 。这些方 法 的共 同 收稿 日期 2 0 1 0 1 1 1 6 。 作者简介谢跃辉，男，毕业于中国石油大学 华 东储 运与建 筑工程 学 院油 气储 运 工程 专 业，现 为 该校储运与建筑工程 学院油 气储运 工程 2 0 1 0级 硕士 研 究生。 2 0 1 1 年第2 7卷第2 期 进 鉴釜 里 鲞握塞 点是先把油气 收集 起来 ，然 后再 进行处 理 油 回收 ，处理后 的气 体排放 到大气 中。为 满足 国家标 准 G B 2 0 9 5 0 ． 2 0 0 7对 油气 排放 浓 度不 大 于 2 5 g ／ m 的要求 ，这 些方 法 的流程 都 十分复 杂 ，油气 回收成本也 比较高 。 从 另一个角度 来考 虑 ，即实现 油气 的全部 回收不仅 回收油 ，而且 不排 放 气 ，经 过理 论分析 ，这是完全 可 以实现 的 。在 参考有关 学 者提 出的 “ 油气周 转 装 置” l 3 的前 提下 ，提 出 循环法油气 回收 ，也 即构造 一个 大气环 境 ，让 储罐和它进行油气 混合 物的交换 。 由于它们构 成 了一个 密 闭 的 循 环 系 统 ，从 而 就 可 以实 现 油 气的 “ 零排放”，这样 就 可 彻底 消 除油 品 的蒸 发 损 耗 。 3 循环法油气回收 循环法油气回收的具体流程如下 广 L 图 l 循环法油气 回收流程 图 1 卧式储 油罐2 立式 缓 冲罐3 往复活塞式 压缩机 4冷凝器5 立式储气罐6呼吸阀7进气阀8 ，9单 向阀 】 0闸阀 注图中虚线表示定期 回收 5中的液态烃 ，并加注到 1中。 3 ． 1 油罐收油过程 油罐收油时要呼出混合气体 ，从储油罐出来 的油气混 合物先 进入 缓 冲罐。缓 冲罐 为常压 储 罐 ，模拟大气环境 ，缓冲罐上部设有进 气阀 ，目 的是 当缓冲罐罐 内压力小于 5 0 0 P a 真空度 时 ， 进气阀开启 ，空气进入，防止缓冲罐失稳。当缓 冲罐罐 内压力大于 1 2 0 0 P a 表压 时，单 向阀 9 开启 ，压缩机启动 ，油气经压缩 机加压 、冷凝 器 冷却后进 入储气 罐，直 至缓 冲罐罐 内压 力小 于 3 0 0 P a时 ，阀 9关 闭。此过程使油气储存起来 ， 避免了排放。 3 ． 2 油罐发油过程 油罐发 油时要 吸人 气体 ，气 体 由缓 冲罐进 入油罐 。当缓 冲罐罐 内压力小 于 3 0 0 P a时 ，单 向阀 8开启 ，储 气罐罐 内储存 的高 压油气 混合 物进入缓 冲罐 ，补偿 缓 冲罐 压力 的不 足 ，直 至 缓 冲罐 罐 内压 力 达 到 1 2 0 0 P a 表 压 时 ，单 向 阀 8关 闭 。 3 ． 3 小呼吸过程 此过程与前面所述的收发油过程类似 ，只不 过 由于油气的交换量较小，依靠缓冲罐就可 以基 本上实现油气的循环流动。 油罐的呼吸阀选 用 D N 5 0机械 呼吸阀，其控 制正压为 2 1 5 6 P a 表压 和 6 3 7 P a 。单 向阀 8 、 9和压缩机、冷凝器的开启与关闭均 由自动化控 制系统实现 ，控制信号为缓 冲罐罐 内的压力 。缓 冲罐 的罐容不宜过大 ，它 主要起缓冲作用 。储气 罐的罐容 以满足储 气要求为基本前提 ，并且要求 储气罐能够承受足够大的正压。 4 计算与设计 结合一具体加 油站 ，进行循环法油气 回收系 统的初步设计 ，计算结果见表 1 表 1 4 5 n l 的 9 3号汽油 卧式储罐 的循 环法油气回收 系统计算结果 4 5 m 的 9 3号汽油卧式 储罐的 计算结果 循环法油气 回收系统 缓 冲罐容量／ m 5 储气罐容量／ m 1 5 储 气 罐 最 大 工 作 压 力 绝 O ．5 压 ／MP a 压缩机压缩 比 3 压缩机类型 V F 一3 ／ 7型固定式宅气压缩 机 需要进行改造 冷凝器类 型 F N_ 7 ． 0型风冷凝 器 此 系统 一 年减 少 的油 品损 耗 7 O o o 量／ L 此系统一 年的用 电量／ 度 3 0 o 0 o 此循环法油气回收系统的安装见图2 。 5经济性评价 对油罐安 装此 回收 系统 ，要进 行 一次 性投 每石 油化 工 安 全 环 保 技 术★ 图 2 4 s m3 的 9 3号汽油卧式储罐的循环 法油气 回收 系统流程 资 ，购买压缩机 、冷凝器 、立式储罐和 阀门等设 备 以及布置 自动化控制系统。此系统的运行成本 主要是电费以及设备保养维修费用 ，根据减少损 失 即增加收益法则 ，可以通过减少油品损耗量所 带来的经济效益回收这些投资。 在不考虑一次性投资的前提下 ，已知北京地 区 9 3号 汽 油 的零 售价 为 7 ． 4 5 升 ，电 价 为 0 ． 7 5 度 ，则此回收系统的经济效益 Y为 Y 7 0 0 0 7 ． 4 5 3 0 0 0 0 x 0 ． 7 5 2 2 5 0 0 元 即一年此系统可得经济效益 2 ． 2 5 0万元 ，要 通过它来 回收投资需要 51 O年 ，年限较长，因 此 ，该循环 法所创 造 的的经济性 并不 是特别 理 想 ，但考虑到此方法所带来 的环境效益和社会效 2 0 1 1年第2 7卷第2期 益 ，它 的应用前景还是十分广阔的。 a 结论 循环法油气回收基本上可以实现油气 的零排 放 ，大大减少了对大气环境的污染 ；循环法与其 它油气回收方法相 比，流程简单 ，安装 、管理方 便 ，并且此油气回收系统可 以完全靠 自动化控制 实现，操作简便。与其它油气 回收方法相 比，循 环法投资较小 ，并且可 以通过运行时减少 的油气 排放产生可观的经济效益。 理论分析和初步计算 已经证 明循环法与其它 油气回收方法相 比有着较 明显的优势 ，此法值得 进一步的研究 和推广。如果条件允许 ，可以进行 现场实验 ，从而对设计方案进行检验并进一步优 化。总之 ，在石油资源 日益减少 和环境污染不断 加重的今天，循环法不失为解决油气排放问题 的 一 个 重要方 法 。 参考文献 [ 2 ] [ 3 ] 郭光 臣等 ，主编 ．油库设计与管理[ M]． 北 京 中 国 石 油 大 学 出 版 社 ，1 9 9 4 2 7 7- 2 8 4． 李汉勇，主编 ．油气回收技术 [ M]．北 京 化学工业 出版社 ，2 0 0 7 1 _ 5 ． 邹松 林 ．治理加 油站 油 气 污染 的 油气周 转 装置 [ J ]．石 油 化 工 安 全 环 保 技 术， 2 0 0 7，2 3 5 4 5 - 4 6 ． 上接 第6 1页 完全达到 恶臭污染物排放标准 ，最终通过排 气筒放空 。 降膜吸收法处理含硫化氢和氨较高的恶臭气 体效果非 常好 ，总硫的去除率达 9 9％，对氨 的 去除率达 9 4％ 以上 。该技术 已出 口苏丹喀土穆 炼油厂 ，并在 中石化北京燕山分公司、广州分公 司、天津分公司、长岭分公司 、石家庄炼化分公 司、中石油兰州分公司等 3 0多家大型企业普及应 用 ，其技术性能和治理效果得到广大用户和环保 专家的一致好评。 4结语 通过采用以上湿法脱臭工艺技术，很好地解决 了天津石化的恶臭污染 问题 ，硫化物去除率在 9 9 ％以上，氨去除率达 9 5％ 以上 ，同时克服原采用 干法脱臭技术由于温度升高带来的安全隐患。