吸附法油氣回收技術(shù)交流課件

1、吸附法油氣回收技術(shù)交流目錄1234裝置的技術(shù)路線項目背景介紹經(jīng)濟效益分析主要設(shè)備和工作原理5自主知識產(chǎn)權(quán)1.項目背景介紹 有數(shù)據(jù)顯示，每噸汽油從煉油廠發(fā)出，經(jīng)水路或鐵路運輸、油庫儲存中轉(zhuǎn)、油罐車送到加油站零售的過程，至少會產(chǎn)生7立方米油氣，我國每年僅油氣排放一項就損失11.8億元人民幣。此外，溫度每升高1攝氏度，汽油會排出0.21的油氣。 原油、汽油等輕質(zhì)油品在生產(chǎn)、運輸、儲存、使用過程中非常容易揮發(fā)，高濃度的油氣混合空氣排放到大氣中，不僅造成能源的浪費，而且還容易污染環(huán)境，造成重大的火災(zāi)隱患。 油品損失呼吸損失裝車損耗 大呼吸 小呼吸1.1油品主要損失途徑 包括汽車加油站的油氣損耗和火車、汽

2、車、船舶等運輸工具裝卸過程中引起的油氣損耗。與油罐的呼吸損耗相比，這部分損耗要大得多。根據(jù)國外多年的研究表明，在裝車的過程中，排入大氣中的烴類物質(zhì)為1.3kg/m3，進行一次裝卸作業(yè)所浪費的油氣約占整個裝車量的0.17%左右 。 當(dāng)油品被加入到油罐中時，一定濃度的油氣就會從頂部的呼吸閥中被排出，從而造成了油品的蒸發(fā)損失。當(dāng)油罐車向外發(fā)油的時候，隨著罐內(nèi)壓力的減小，呼吸閥吸入空氣，使得油面上方的油氣呈現(xiàn)不飽和狀，從而加快了油品的蒸發(fā)速度，促使其重新達(dá)到飽和，飽和油氣又會在下一次的操作中被呼出。大呼吸損耗 指罐內(nèi)油品在靜止儲存的情況下，由于環(huán)境溫度、壓力周期性變化的原因從呼吸閥造成的損耗。小呼吸損

3、耗裝車損耗1.2油氣回收的發(fā)展?fàn)顩r 隨著工業(yè)化的進行，人類越來越重視油品的損耗問題，慢慢開始研究如何將揮發(fā)的油氣進行回收利用，從而創(chuàng)造一定的經(jīng)濟和社會效益。 自20世紀(jì)40年代起，歐美國家的各個石油公司和環(huán)保部門就開始著手研究油品的蒸發(fā)損耗問題，并且采取了很多措施來降低油氣的損耗。 從50年代在卡車上安裝濃縮和壓縮工藝的回收終端到60年代的低溫制冷系統(tǒng)和吸收法回收工藝。70年代初，James CMcGill等人開始研究活性炭吸附回收技術(shù)，并于1976年申請了油氣回收技術(shù)的美國專利。當(dāng)時由于能耗和泄漏率的要求提高，因此吸附法迅速發(fā)展起來。2000年，美國油氣回收市場中活性炭吸附法占45%之多。國

4、外 我國的油氣回收技術(shù)起步比較晚。近年來，隨著經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，能源損耗問題日趨嚴(yán)重，集團公司黨組，安環(huán)局，科技部，銷售公司對此高度重視，2000開始組織國外技術(shù)考察，并于2002年下達(dá)了“吸附法油氣回收技術(shù)開發(fā)及工業(yè)應(yīng)用”的課題任務(wù)。國內(nèi) 在此期間，青島安全工程研究院承擔(dān)了課題任務(wù)，首先對國外相關(guān)技術(shù)進行了深入剖析，然后利用自主研發(fā)的試驗裝置對工藝流程和參數(shù)進行改良和優(yōu)化。經(jīng)過數(shù)年的實驗研究與技術(shù)沉淀，第一臺自主研發(fā)的吸附法油氣回收裝置樣機于2006年在北京沙河油庫開車成功。自主研發(fā)的試驗設(shè)備1.通過對吸附材料的對比性實驗，研究了其吸附性能，從而篩選出了合適的吸附材料。2.對工藝條件進行了試驗

5、研究，優(yōu)化了吸附、解吸時間、真空度以及吹掃空氣量等參數(shù)，為裝置的工業(yè)化推廣奠定了基礎(chǔ)。 吸附法油氣回收技術(shù)開發(fā)及工業(yè)應(yīng)用課題于2005年10月通過了中國石化科技開發(fā)部組織的技術(shù)鑒定。 在沙河油庫安裝的油氣回收裝置規(guī)模滿足年裝油量15萬m3的油庫，油氣回收率不低于95%，處理每立方米混合氣體（油氣）能耗小于0.3kWh，冬季可最多滿足三個鶴管同時裝車。完全符合中國石化委托開發(fā)合同吸附法油氣回收技術(shù)開發(fā)及工業(yè)應(yīng)用中對工業(yè)化裝置的規(guī)模要求。 安工院課題組對沙河油庫工業(yè)化油氣回收裝置研制包括：工藝、設(shè)備、控制系統(tǒng)和配套工程等的設(shè)計、制造和安裝等。 裝置能適用于煉油廠、油庫、油碼頭、加油站等多種場合，其

6、主要技術(shù)、經(jīng)濟指標(biāo)優(yōu)于冷凝法和吸收法油氣回收裝置。另外本裝置具有智能化控制系統(tǒng)，裝置操作過程完全自動化，無需專人看管。沙河油庫油氣回收裝置2007年國家頒布了儲油庫大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) （GB 209502007）要求處理效率95%排放濃度25mg/L泄露點 0.05%底部裝油漏油10ml搜集系統(tǒng)4500Pa 至此，儲油庫油氣回收技術(shù)在我國迅速發(fā)展，工業(yè)化推廣也已經(jīng)成熟。安工院在奧運會前夕進行了第一次油氣回收工業(yè)化推廣，在北京周邊安裝了8套活性炭吸附法油氣回收裝置。 運行后經(jīng)過第三方檢測，所有指標(biāo)均符合國標(biāo)要求。油氣回收運行檢測情況油庫名稱非甲烷總烴濃度（g/m3）溫度（）處理效率（%）進口出口

7、天津大港油庫1862.073098.9天津東郊油庫1242.893097.7天津善門口油庫5803.283099.4高莊油庫563.85.33299.1坨子頭油庫1050.75.63099.5任各莊油庫961.46.42099.3保定油庫5295.53099.0廊坊油庫6705.43099.2與國外技術(shù)對比 油氣回收裝置 類別國產(chǎn)半進口進口處理能力500m3/h500m3/h500m3/h投資費用(萬元） 300405 500處理效率99 99.5 99.5 耗電量平均每天150度平均每天300度平均每天150度回收單位體積油氣耗電量（KW.h) 0.15 0.30 0.15 運行維護費用（萬

8、元） 16.5920.91 25投資成本回收年限35 5.5維護響應(yīng)響應(yīng)迅速 維修周期長維修周期長吸收法膜分離法冷凝法吸附法通過混合氣體在溶劑中溶解度的差異，利用吸收劑對油氣的溶解吸收來實現(xiàn)油氣回收的技術(shù)。 利用冷凝劑通過熱交換器來冷凝油氣，該工藝主要采用多級連續(xù)冷卻的方法，降低油氣溫度使其液化最終達(dá)到油氣回收的目的 。利用不同氣體在不同速度下擴散率和溶解度的差異，通過高分子膜對油氣中某些烴類物質(zhì)選擇性透過，使得混合氣中的油氣優(yōu)先透過膜得到回收，空氣被過濾排放。 利用了混合氣體中各組分與吸附材料間結(jié)合力強弱的差別，油氣中的烴組分會進入吸附劑的孔隙中被吸附下來，而空氣和水蒸氣則不能被吸附。 目前

9、油氣回收工藝主要有以上四種，其中吸附法以工藝簡單、可操作性強、能耗少等特點越來越為人們接受，因此在油氣回收市場的占有率也是最高的。1.3主要回收工藝1.油庫油氣灌裝排放的隨機性大，而且往往是階段性作業(yè)，回收裝置如果連續(xù)運行勢必會造成能源的浪費，吸附法回收工藝恰恰是間歇性運行的，只有當(dāng)吸附飽和后才會啟動機組對吸附的油氣進行回收處理，因此可以有效節(jié)約能耗。另外，油氣冬夏季的濃度變化范圍非常大，而吸附法可以處理的油氣濃度范圍比較大。2. 油庫在支撐裝置運行的公用工程配套方面比較單一，除電能以外，往往不會具備蒸汽、冷卻水和儀表風(fēng)等其他回收工藝所要求的輔助條件。吸附法油氣回收工藝流程則非常簡單，裝置正常

10、運行時，只需要提供進回油和電能即可。3.油庫等作業(yè)場所特殊，因此對安全環(huán)保要求也非常高。炭吸附法的裝置正常運行時基本上屬于常溫常壓，設(shè)備密封性好。 油庫和加油站油氣排放與回收的特殊性決定了其比較適合采用吸附法油氣回收工藝：1自2002開始，安工院開展了油氣回收課題，通過對國外相關(guān)技術(shù)的研究和自主創(chuàng)新，最終確立了吸附+吸收的油氣回收工藝路線。第一臺樣機于2006年在北京沙河成功運行。2009年開始自主研發(fā)苯回收技術(shù)，2010年第一套苯回收裝置在南京揚子石化正式投用。312008年奧運會前夕，油氣回收裝置得到了第一次大范圍的推廣，在河北、天津等地成功安裝8套，并取得了良好的環(huán)保和經(jīng)濟效益。2201

11、0年油氣回收裝置在廣東省再一次得到大規(guī)模地推廣，17套裝置在亞運會之前均順利投用，并一次性通過了環(huán)保等相關(guān)部門的驗收。4 到目前為止，安工院順利完成回收裝置30多套，遍及全國九個省份。其中2套為苯回收裝置。1.4主要業(yè)績序號應(yīng)用地點規(guī)模（m3/h）時間備注1北京沙河油庫2002004汽油油氣、水環(huán)式真空泵2濟南煉油廠3002006汽油油氣、水環(huán)式真空泵3天津大港油庫5002008汽油油氣、水環(huán)式真空泵4天津善門口油庫5002008汽油油氣、水環(huán)式真空泵5天津東郊油庫5002008汽油油氣、水環(huán)式真空泵6石家莊高莊油庫5002008汽油油氣、水環(huán)式真空泵7保定南庫5002008汽油油氣、水環(huán)式真

12、空泵8廊坊東庫油庫5002008汽油油氣、水環(huán)式真空泵9唐山沱子頭油庫4002008汽油油氣、水環(huán)式真空泵10唐山任各莊油庫6002008汽油油氣、水環(huán)式真空泵11浙江康橋油庫6002008汽油油氣、水環(huán)式真空泵12江西鷹潭白馬油庫3002009汽油油氣、水環(huán)式真空泵13廣州南村油庫4002009汽油油氣、干式真空泵14深油庫圳媽灣7002009汽油油氣、干式真空泵15深圳大鵬灣油庫4002009汽油油氣、干式真空泵16上海高橋油庫4002009汽油油氣、干式真空泵序號應(yīng)用地點規(guī)模（m3/h）時間備注17揚子石化6002010回收苯類氣體，干式真空泵18廣州石化3002010回收甲苯、溶劑油，

13、干式泵19濟南煉化3002009回收苯，水環(huán)泵20廣東寮步油庫7002010汽油油氣、干式真空泵21廣東新溪油庫3002010汽油油氣、干式真空泵22廣東花都油庫3002010汽油油氣、干式真空泵23廣東北村油庫5002010汽油油氣、干式真空泵24廣東唐家油庫3002010汽油油氣、干式真空泵25廣東飛蛾油庫5002010汽油油氣、干式真空泵26廣東富灣油庫3002010汽油油氣、干式真空泵27廣東三榕油庫3002010汽油油氣、干式真空泵28廣東湟邊油庫5002010汽油油氣、干式真空泵29廣東張家邊油庫3002010汽油油氣、干式真空泵30廣東澤華油庫3002010汽油油氣、干式真空泵3

14、1廣東黃埔油庫1202010汽油油氣、干式真空泵32江蘇通橋油庫9002010汽油油氣、干式真空泵2.裝置的技術(shù)路線 本裝置采用的是吸附/吸收相結(jié)合的工藝路線，即活性炭吸附真空脫附“貧油”吸收。裝車揮發(fā)的油氣進入裝置的吸附罐內(nèi)被吸附，當(dāng)活性炭吸附飽和后，通過真空泵對其進行脫附，并且將脫附下來的油氣分子送入吸收塔內(nèi)，然后利用罐區(qū)輸送來的“貧油”對油氣進行噴淋吸收，形成“富油”后再回到罐區(qū)，從而完成油氣回收。指標(biāo) 吸附罐入口(V/V)空氣72.86C30.02異丁烷0.43正丁烷2.53正異丁烯3.87反丁烯5.41順丁烯2.38異戊烷8.49正戊烷2.35總戊烯1.54C60.52濃度約為30%

15、的油氣組分 從表中可以看出，油蒸氣的組分主要由C3、C4、C5組成，本裝置采用的吸附劑是活性炭，活性炭對輕烴類物質(zhì)具有選擇吸附性，油氣通過活性炭后，烴類物質(zhì)被吸附，達(dá)標(biāo)氣體排入大氣中。 裝置的吸附罐采用對稱式設(shè)計，其中一個參與吸附時，另一個則處于等待狀態(tài)。當(dāng)?shù)谝粋€吸附罐吸附飽和后，則開始進行解吸，另一個等待的吸附罐繼續(xù)吸附。這種設(shè)計可以保證裝置24小時一直處于工作狀態(tài)。 當(dāng)吸附罐的活性炭吸附量達(dá)到設(shè)定值時，真空機組才會啟動，對其進行脫附工藝（運行15分鐘后停止，等待另一個罐吸附飽和后再啟動），因此裝置的動設(shè)備是間歇性運行的，這樣既減輕了機組的負(fù)擔(dān)，又減少了能耗。通過真空泵脫附出來的濃油氣進入吸

16、收塔與罐區(qū)來的汽油逆流接觸，利用相似相溶原理，濃油氣被汽油吸收后經(jīng)過管道泵回到罐區(qū)，吸收塔的吸收效率可以達(dá)到95%以上。 油氣回收是一個系統(tǒng)工程，要系統(tǒng)化統(tǒng)籌部署。要從成品油集輸?shù)戒N售可能產(chǎn)生油氣的各個環(huán)節(jié)抓起，包括：煉油廠成品油儲油罐、裝車棧橋，配送中心儲油罐、裝卸車棧橋，加油站卸加車等。另外，油氣收集系統(tǒng)和油氣回收裝置要同步進行。 目前油氣回收體系主要包括三個環(huán)節(jié)：一次回收、二次回收和三次回收。 一次油氣回收也叫卸油油氣回收。GB20952-2007加油站大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)將一次油氣回收系統(tǒng)定義為“將油罐車卸油時產(chǎn)生的油氣通過密閉的方式進行收集，然后重新返回油罐車罐內(nèi)的系統(tǒng)”。因此，一次油

17、氣回收主要是對油罐車的改造。 二次油氣回收是指加油站油氣回收。在加油站對汽車加油過程中，油箱口會揮發(fā)一定量的油氣，二次油氣回收系統(tǒng)就是將這部分油氣通過密閉方式進行收集使其重新返回地下油罐。二次油氣回收主要是針對加油機和加油槍的改造 。 三次油氣回收主要指油氣回收處理裝置，一般加油站會在油罐排放口處安裝油氣回收處理裝置，主要用于收集由于二次回收引起油罐壓力過高所排放的油氣。目前油氣回收裝置已經(jīng)成為油氣回收體系中最重要、有效的一個環(huán)節(jié)。 目前儲油庫中安裝的油氣回收裝置屬于三次油氣回收，但與一次回收也密切相關(guān)，因為油氣回收裝置回收的正是一次回收返回油罐車的油氣，如果一次回收效果不理想，到儲油庫加油的

18、油罐車內(nèi)就會混有大量空氣，付油揮發(fā)的油氣濃度降低，從而影響了裝置的回收效率。 油庫付油必須保證密封裝車，因為油氣回收裝置對油氣沒有驅(qū)動力，揮發(fā)的油氣是通過油罐車加油過程中艙內(nèi)空間減小所產(chǎn)生的擠壓力將其通過外圍管道壓入油氣回收裝置入口的，這種壓力本身就只有幾百帕，如果鶴管密封性不好的話，可能會導(dǎo)致油氣在裝車過程中已經(jīng)泄漏，根本無法進入回收裝置，從而完成回收。上裝鶴管改造 因此，油庫安裝油氣回收裝置的同時，必須就密封問題對鶴管進行改造。可以對上裝鶴管密封性進行改造，也可以改造為下裝發(fā)油。集氣管將油氣輸送到油氣回收裝置進行回收。以500立油氣回收裝置工藝參數(shù)序號性能數(shù)值備注1排放濃度最大值（冬季）1

19、5g/m3床層飽和后2排放濃度最大值（夏季）20g/m3床層飽和后3測試吸附量最大值100Kg額定4汽油實際流量2530 m3/h5吹掃壓力57KPa6吹掃流量59m3/h7解吸時間15 min8最小真空度5KPa9油氣濃度1540%體積比10能源消耗50KW工藝流程圖3.主要設(shè)備和工作原理 吸附部分: 包括吸附罐、控制閥門、氣體流量計等。來自油罐車的油氣通過油氣緩沖罐、氣體流量計、進口控制閥進入吸附器，油氣被活性炭床層吸附，達(dá)標(biāo)氣體由放空閥排放到大氣中。整套裝置主要包括吸附、解吸、吸收三個部分。 裝置入口的超聲波氣體流量計主要用于測量進入裝置油氣的體積，當(dāng)累積量達(dá)到工藝要求時，會提示控制系統(tǒng)

20、切換吸附罐。 吸附罐體安裝了現(xiàn)場和遠(yuǎn)傳的溫度計，監(jiān)控吸附罐內(nèi)的溫度，一旦達(dá)到設(shè)定值時，會在上位機上報警或者聯(lián)鎖停車。 吸附部分安裝了4個電動閥，可以自動控制兩個吸附罐進氣、排氣相應(yīng)切換的。 排氣管道安裝了兩個吹掃電磁閥，當(dāng)脫附后期時，達(dá)到工藝要求時開始，向罐內(nèi)引入空氣對活性炭床層進行吹掃，使更多的油氣分子從活性炭中脫附出來。解吸部分: 包括解吸閥門、干式真空泵和相應(yīng)冷卻設(shè)備等。真空泵對床層進行真空操作，達(dá)到解吸壓力后，油氣從床層分離出來，未完全解吸的油氣經(jīng)過氣體吹掃后從活性炭微孔中脫附出來。脫附出來的油氣經(jīng)過管路送往下個吸收系統(tǒng)。 解吸部分的主要部件是真空泵，當(dāng)活性炭吸附飽和后真空泵啟動，將活

21、性炭罐內(nèi)抽到絕對壓力5KPa，對活性炭進行脫附。 真空機組的入口裝有過濾器，防止雜質(zhì)進入泵體。出口裝有溫度變送器，時刻監(jiān)控泵出口的溫度，防止真空泵高溫運行。 真空泵配有獨立的冷卻系統(tǒng)，冷卻液是汽油，冷卻油經(jīng)進油管道進入真空泵的腔體內(nèi)后，再通過吸收塔回到罐區(qū)。冷卻系統(tǒng)保證真空泵運行時出口溫度不超過85。吸收部分: 包括循環(huán)油泵、吸收塔、填料、液體流量計等。被真空系統(tǒng)解吸出來的油氣由吸收塔底部進入吸收塔，和逆流的塔頂汽油接觸，傳質(zhì)過程中，油氣被汽油吸收，未被吸收的油氣回到吸附床層。汽油的循環(huán)由兩臺汽油循環(huán)泵完成。 循環(huán)油泵包括進油泵和回油泵，通過進油泵將“貧油”從罐區(qū)抽到吸收塔內(nèi)用于噴淋，進油管道

22、上安裝了液體流量計，用于監(jiān)控進油量。回油泵通過變頻器可以變頻，從而保證進入吸收塔內(nèi)的汽油能維持一個動態(tài)平衡。 吸收塔上部裝有波紋填料，增大了油氣和汽油的接觸面積，提高了回收率。吸收塔下部裝有磁翻板液位計，既可以現(xiàn)場顯示也可以遠(yuǎn)傳到控制室內(nèi)。當(dāng)液位高于或低于設(shè)定值時，裝置會報警或者聯(lián)鎖停車?？刂葡到y(tǒng): 包括現(xiàn)場控制部分和控制室內(nèi)部分。上位機監(jiān)控軟件通過以太網(wǎng)端口和PLC控制器實時通訊，用于監(jiān)視油氣回收裝置的運行狀況。正常情況下顯示各個儀表的當(dāng)前數(shù)值，一旦裝置出現(xiàn)異常情況，上位機監(jiān)控軟件會以聲光報警的形式通知操作員，同時會給出裝置的報警原因以及處理問題的方法?？刂乒窈蛣恿裆衔粰C上工藝流程畫面 日

23、常工作時，操作員只需要將上位軟件設(shè)置到自動即可，裝置就會處于全自動運行模式。 上位機不僅可以顯示儀表的實時數(shù)據(jù)，還可以查看壓力、溫度、液位等重要參數(shù)的歷史曲線。 上位機的報警分為實時報警和歷史報警。實時報警畫面會在裝置出現(xiàn)新報警時自動彈出，報警消失，也隨之消失。歷史報警畫面會記錄裝置運行以來所有出現(xiàn)過的報警及恢復(fù)、用戶登陸時間及退出時間。 上位機的報表系統(tǒng)可以記錄油氣回收系統(tǒng)每天運行時間，每個炭床吸附的量，炭床壓力，油氣入口流量。每小時記錄一次，可以輸出Excel表格，便于操作員的記錄和存檔。 2010年開始，增加了遠(yuǎn)程監(jiān)控配置，通過中石化內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，在單位的服務(wù)器終端可以對現(xiàn)場的油氣回收裝置運

24、行狀況進行遠(yuǎn)程監(jiān)控，協(xié)助油庫操作員，進一步提高裝置的穩(wěn)定性。裝置的安全性 1.裝置的外圍安裝了直排口，當(dāng)裝置需要停車檢修時，可以關(guān)閉進口的閘閥，打開直排，油氣會從直排口排出，不影響油庫正常的發(fā)油作業(yè)。 2.裝置在正常工作時，基本上處于常溫常壓狀態(tài)。另外，吸附罐頂部裝有減壓閥，即使罐內(nèi)壓力異常時也會進行泄壓操作。 3.裝置設(shè)有多處報警聯(lián)鎖點，即使出現(xiàn)故障，也會先停車，然后等待工作人員處理。 4.現(xiàn)場設(shè)置了緊急停車按鈕，可以幫助巡檢人員應(yīng)對緊急狀況。 5.控制柜內(nèi)配備了UPS，對裝置提供了斷電保護，即使油庫緊急停電，UPS也會保障所有閥門全部關(guān)閉。 6.現(xiàn)場所有儀表和帶電設(shè)備全部具備防爆功能。油庫

25、工作1.對發(fā)油鶴管進行改造，為油氣回收裝置提供氣源。2.為油氣回收控制柜提供電源保障，并做好接線準(zhǔn)備。3. 做好控制室到現(xiàn)場的儀表線埋線工作。4.為裝置打好地基，保證裝置到現(xiàn)場能直接定位安裝。5.做好進出油管道與油罐的連接工作。6.做好靜電接地排的安裝工作。地基圖500立油氣回收地基圖11 2 3 45 8 6 79 10 11 12 15 16 1吸附罐2防爆箱3壓力表 4真空泵5吸收塔6進油泵 7回油泵8止回閥 9電動球閥10過濾器 11電動蝶閥 12壓力變送器 13 14 13溫度變送器 14溫度表 15流量計16吹掃電磁閥工作原理 揮發(fā)的油氣首先進入吸附罐被吸附，吸附部分是兩個填充滿活性炭的吸附罐，工作時兩個活性炭罐交替使用，油氣進入其中一個活性炭罐被吸附，達(dá)標(biāo)氣體排入大氣中。當(dāng)活性炭罐吸附飽和后，真空