油气储运毕业论文浅谈降低加油站蒸发损耗方法研究.doc

油气储运毕业论文-浅谈降低加油站蒸发损耗方法研究 浅谈降低加油站蒸发损耗方法研究摘 要加油站蒸发损耗是在加油站在收油操作或加油过程中由于密封不严实大量的油蒸汽排放到大气中而造成的油品损耗而降低加油站的蒸发损耗是近年来油气储运专业人员在降低油品损耗方面的一个新的研究领域本文通过对油品损耗的原因及加油站油气挥发的特点的分析提出了降低加油站蒸发损耗的几种方法论文主要内容如下首先分析了油品引起蒸发损耗的原因及类型针对加油站油气挥发的特点和发生挥发的重点部位提出了通过收集蒸发的油品蒸汽来降低加油站的蒸发损耗并提出了针对加油站油气挥发重点部位的油气收集系统其次针对收集油气的处理提出了油气回收的方法具体介绍几种油气回收的方法及简单的工艺流程并针对加油站适用情况对几种回收方法进行综合比较另外还介绍了油气回收在国内外的应用情况和今后油气回收技术的发展趋势最后利用冷凝回收法设计了一套试验设备并进行了实验通过实验得到的数据进行分析提出了冷凝法在油气回收中的规律关键词加油站蒸发损耗油气回收reduces the gas station evaporation loss method researchabstract the gas station evaporation loss is in receives the oil operation in the gas station or refuels in the process because the seal is not solid the massive oil steam discharges in the atmosphere but creates losses of petroleum products in recent years reduced the gas station evaporation loss is a new research area for oil gas storage and transport specialist in reducing the losses of petroleum products aspect this article through to the losses of petroleum products reason and the gas station oil gas volatility characteristic analysis proposed several methods about reduces evaporation loss of gas station the paper primary coverage is as followsfirstly analyzed the oil evaporation loss reason and the type and had the volatility key spot in view of the gas station oil gas volatility characteristic proposed through the collection oil steam to reduce the gas station evaporation loss and proposed some oilgas collection systems in view of the gas station oil volatility key spotsecondly in view of collection oil gas processing proposed several methods about oilgas recovery introduced specifically several kind of oilgas recovery method and the simple technical process and aim at the gas station suitable situation carries on the synthesis comparison to several recycling methods moreover also introduced technology of gas recovery from the gas station and its application progress at home and abroadfinally has designed a set of test equipment using the condensation method and has carried on the experiment the data obtains which from the experiment was analyzed proposed a rule in the oil gas recycling from the condensation methodkey words gas station evaporation loss oilgas recovery 目录摘要1abstract2目录3第一章 绪论5第二章加油站的蒸发损耗721 引起蒸发损耗的原因7com油罐的大小呼吸7com温度8com油罐内气体空间8com油罐的密封程度822 油品蒸发损耗的类型8com按照造成的损耗的原因来划分8com按作业性质分类923 加油站油气挥发的特点924 加油站控制油气排放的相关标准10第三章降低加油站的蒸发损耗1231 降低加油站蒸发损耗的意义12com 有利于人类健康12com 保护环境12com 节能1232 加油站控制油气的主要方法1333 油罐车卸油密闭油气回收系统1334 加油站卸油加油油气收集系统1435 加油油气收集系统设备的简介15com 真空泵15com 油气回收系统监控器16com 油气回收专用油枪16com 其它油气收集专用件1636 加油站油气收集和回收的重点部位17第四章加油站的油气回收1841 油气回收的概念1842 油气回收的方法18com吸附法19com吸收法20com 冷凝法21com 膜分离法2243 油气回收技术装置综合比较2244 油气回收应用现状和发展趋势24com世界发达国家地区的情况和我国现状24com油气回收技术发展方向24第五章实验2651 实验目的和原理26com实验目的26com实验原理2652 实验器材2653 实验设计2654 实验的前期准备工作27com冷凝装置的设计27com冷却液的配制27com蒸发油品的选取2855 实验方案的确定2856 实验步骤2857 实验结果和实验数据分析2858 实验结论33第六章 小结34参考文献35致谢36第一章 绪论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在石油的开采炼制储运销售及应用过程中不可避免地会有一部分较轻的液态组分气化排入大气造成油品的损耗和大气环境的污染具有较大的危害性在过去的10余年中人们为避免油品的损耗减少环境污染而采取了多种措施大大降低了油品的损耗量随着我国经济的发展和技术的进步国家提出了坚持可持续发展战略1997年国家环境保护局批准了环境空气质量标准gb3095-1996和大气污染物综合排放标准gb16297-1996两个文件随着城市经济的迅猛发展城市加油站的数量在急剧增加同时随着环保法的颁布和人们安全环保意识的不断增强城市内加油站的投诉也在不断增加近几年的投诉主要集中在加油站产生油气对空气造成的污染和安全隐患上由于加油站附近民用建筑对加油站周边用地不断挤占使加油站与民用建筑间的距离不断缩小达不到加油站建设规范所要求的安全距离加油站在作业环节中产生油气的安全隐患和环境污染问题也越来越引起人们的重视另外我国石化行业正在贯彻实施安全环境和健康 即hse 管理体系向社会承诺安全第一预防为主全员动手综合治理改善环境保护健康科学管理持续发展的hse总方针并努力实现追求最大限度地不发生事故不损害人身健康不破坏环境创造国际一流的hse业绩的目标因此降低加油站的蒸发损耗是一项十分必要而又艰巨的工作90年代以来我国的原油消费量年增长率略高于5在今后的1520年内由于受到国民经济增长产业结构能源消费结构人口和生活方式科技进步等因素的影响石油及其产品的消费仍以较快速度增长 由于美国发动了阿富汗战争和伊拉克战争导致了2000年以来国际原油价格不断飙升这使得降低加油站蒸发损耗显的尤为重要降低蒸发损耗不仅可以为加油站获得良好的经济效益同时也可以较好的社会效益这对国家的可持续发展战略也有重要的意义目前国内外在降低蒸发损耗及防止油料蒸发上主要从两方面采取措施一是限制油料蒸发的条件二是使蒸发出来的油蒸气不扩散到大气中并在一定条件下使其凝结成液体加油站中油罐一般为地下储罐限制油料蒸发条件的方法对地下固定油罐降低蒸发损耗的措施不太适用且效果也不是很明显对于加油站最适合最有效的降低蒸发损耗的措施就是对蒸发的油气进行收集对收集的油气进行回收油气回收是对环保安全和节约资源都有益处的措施并且还是一项有经济效益的环保活动但是由于我国油气回收技术应用起步较晚目前尚缺乏经验油气回收政策法规的实施油气回收设备的推广不仅带来经济环保效益还将会有力推动环保的发展但是一切回收的投资相对较大进口设备价格很高如果不能充分认识和切实解决影响油气回收收益的问题花巨资安装油气回收设备或大不到预期收益或只能闲置难免造成经济损失因此充分认识真正意义的油气回收选择合理的配置把握有效的回收方法追求油气回收应有的效益是我国油气回收设备制造厂和石油及成品油炼制储运销售业的共同责任油气在加油站的出现会影响加油站的安全污染环境不仅造成油品数量上的损失而且由于轻质成分蒸发会造成质量的变化据调研资料的不完全统计表明一座平均每天加15t汽油的加油站平均每天约有30kg的汽油蒸气排出一年将有11t多的汽油蒸气排出如果一座大城市有这样的加油站1000座那么该市每年将有1100多t的油气排入大气可见由此引起的危害因此如何有效的降低加油站油品的蒸发损耗一直是我们油气储运专业人员研究和解决的重要课题第二章加油站的蒸发损耗21引起蒸发损耗的原因任何形式的油品蒸发损耗都是在输储油容器内部传质过程的基础上发生的这种传质过程包括发生在气液接触面的相际传质即油品的蒸发以及发生在容器气体空间中烃分子的扩散通过上述传质过程容器气体空间原有的空气逐渐变为趋于均匀分布的烃蒸气和空气的混合气体当外界条件变化引起混合气体状态参数改变时混合气体从容器排入大气就造成了油品的蒸发损耗引起蒸发的内因是油料的馏分组成馏分组成越轻沸点越低蒸气压越大蒸发越严重蒸发损失越大对油料质量影响越严重因此在储存中溶剂汽油航空汽油车用汽油和原油容易造成蒸发损失煤油柴油的蒸发损失稍小润滑油的蒸发损失很小可忽略不计com油罐的大小呼吸石油成品油有容易蒸发的性质其中汽油溶剂油蒸发性最强油品储存在容器中液体因分子本身的热运动和空气流动从中逸出蒸汽分子逐渐扩散到液面空间形成油蒸汽层聚积在容器内直到一种饱和平衡状态饱和油蒸汽在两种情况下会逸出容器散发到空气中一种是大呼吸即在收进或发出油品时随着油罐内液体体积的增加液相的油液体进入油罐将气相的油蒸汽转换并使油蒸汽排放到大气中一种是小呼吸因昼夜气温升降变化油品液体体积和油气气体体积随气温变化热胀冷缩当体积胀大时将油蒸汽排挤呼出油罐每当呼时油蒸汽排放到大气中每当吸时新鲜空气进入油罐降低油蒸汽浓度促使油品液面进一步蒸发重新达到饱和即使油罐发完油油和槽车罐卸完油汽车油箱内的油使用完容器内油蒸汽仍然存在因为在油液减少空气补进的过程中油分子继续在蒸发浓度逐渐饱和在下一次进油时空容器内的油蒸汽还会重复呼出而进入大气环境大呼吸挥发量是很大的每批油品从炼油厂到用户的过程中至少会发生五次大呼吸第一次从炼油厂发到运油船或铁路槽车时油仓或槽罐内的油蒸汽呼出第二次输入石油公司油库时油罐内的油蒸汽呼出第三次油罐车在油库灌装时油罐车槽罐内的油蒸汽呼出第四次到加油站卸入地下罐时罐内油蒸汽呼出第五次向汽车油箱加油时油箱内油蒸汽呼出每吨汽油从炼油厂到最终用户每吨汽油大呼吸挥发油气可达7立方米以2003年汽油消耗06亿吨估算排放油气可达42亿立方米小呼吸排放温度每升高1摄氏度会排出021的油气储存天数越多罐内油气体积与油液体积之比越大小呼吸排放的油气越多如果200万吨油存放在利用率为50的油罐内三百天平均每天气温变化10摄氏度就会有55万多立方米油气排放到大气中从成品油出厂经石油公司加油站批发和零售到汽车司机的过程一般要发生3-5次大呼吸损耗和平均不少于20天的储存期小呼吸损耗以油蒸气形态蒸发散失到大气环境据此估算2003年全国汽油车1960万辆消耗汽油6000万吨在销售环节的蒸发损耗损失在1824万吨损失金额在7296个亿如果加上炼油生产环节的蒸发损耗损失将有1419亿人民币被蒸发损失了com温度 油品储存温度愈高油料蒸发愈严重因此夏季油品的蒸发损耗是一年中最严重的例如在我国南方地区一个容积为10 000m3时的地上拱顶罐在夏季储存汽油时每天汽油的蒸发损失可达5001 000kgcom油罐内气体空间油罐内气体空间越大蒸发损失越大例如在相同温度和密封条件下储存同一种汽油装油量为油罐容积20时的蒸发损失大约是装油量为95时的8倍com油罐的密封程度油罐的密封程度对油品蒸发损耗也有较大影响如一座5000m3拱顶罐因孔盖不严密引起自然通风一个月内可损失汽油53t对于浮顶 或内浮顶 罐采用不同的密封装置其降低蒸发损耗的效果也是明显不同的22油品蒸发损耗的类型油品蒸发损耗的类型一般按照造成损耗的原因来划分的在生产管理单位为了便于损耗量的统计和油品数量的核算 有常按油品储运过程中的作业性质来划分对于某些损耗来说二者并无实质上的区别只是习惯上的名称不同而已com按照造成的损耗的原因来划分油品的蒸发损耗包括以下几种自然通风损耗 自然通风损耗主要是由于储油容器不严密造成的自然通风损耗多发生在容器破损顶板腐蚀穿孔消防系统泡沫室玻璃破损量油孔的漏气等情况因此对于一般容器来说只要加强管理及时维修提高设备的完好率自然通风损耗是完全可以避免的静止储存损耗 油罐未进行收发油作业时油面处于静止状态油品蒸汽充满整个气体空间日出之后随着大气温度和太阳辐射强度增加罐内的气体空间和油面温度上升混合气体体积膨胀而且油品蒸发加剧使混合气体压力增加呼吸阀的真空阀盘打开油蒸汽随着混合气体呼出罐外午后随着大气温度降低和太阳辐射的减弱混合气体收缩甚至部分油蒸汽冷凝因此罐内气体压力减小吸入空气由于罐内气体空间温度和油气浓度的昼夜变化而引起的损耗静止储存损耗又称小呼吸损耗动液面损耗 油品在收发作业时由于液面高度变化而造成的的油品损耗其中油罐收油过程中的发生的损耗称为收油损耗发油后由于吸入的空气被饱和而引起的呼出称为回逆呼出通常油罐收发油作业中产生的损耗又称为油罐的大呼吸损耗com按作业性质分类 按作业性质划分损耗类型是我国石化销售系统目前使用的方法按这种方法划分的各类损耗不仅包括蒸发损耗而且包括石油产品的残漏损耗所谓的残漏损耗是指由于容器管道微量渗漏车船等容器的黏附余油不卸净不可避免的少量滴洒等原因所造成的油品损失根据这种分类方法我国制定了散装液态石油产品损耗的定额标准这一标准的制定和实施对不断提高生产企业的管理水平和操作技术水平具有积极的促进作用同时也为石油产品交接过程中出现的数量差规定了法定的范围为合理解决这类矛盾提供了依据按作业性质划分损耗类别包括储存损耗 储存损耗又称保管损耗是指油罐静止储油时的损耗相当于小呼吸 损耗损耗量等于储存期内各个静储阶段损耗量的代数和每个静储阶段的损耗量可由该罐上次收发油后与这次收发油前两次检尺计量的油品数量差求得 输转损耗 输转损耗是指油品在油罐与油罐之间通过管道转移过程中发生的损耗损耗量等于发油油罐的输出量与收油油罐的收入量之差装车船损耗 装车船损耗是指油品从油罐装入车船时发生的损耗损耗量等于油罐发油量和车船收油量之差卸车船损耗 卸车船损耗是指油品从车船卸入油罐时发生的损耗损耗量等于车船卸油量与油罐收油量之差运输损耗 运输损耗是利用运输工具运送油品时由于运输设备不严密而发生的途中损耗损耗量等于起运前和到达后运输工具装载量的差灌桶损耗 灌桶损耗就是指将油品灌入油桶箱过程中发生的损耗损耗量等于油罐输出量与油桶箱灌装量之差 如果只考虑上述作业中由于油品汽化而损耗的部分所谓的输转损耗装车船损耗卸车船损耗灌桶损耗即相当于各个作业情况下的大呼吸损耗但是实际作业中由于容器收发油后的检尺计量与收发油作业之间的时间间隔不会很长因此上述损耗一般不包括大呼吸损耗中的回逆呼出这部分损耗多计入油罐的储存损耗23加油站油气挥发的特点加油站油气挥发主要集中在两个过程一是油罐车向地下油罐卸油的过程特点是排放时间集中排放油气浓度大排放点固定在地下油罐出气口排放量高达3060 m3h二是用加油枪给客户车辆加油的过程特点是油气散发点分散每支汽油加油枪都是一个油气排放点源加油量变化频繁排放油气浓度不稳定但累计排放量不小加油站应抓住卸油和加油这两个环节做好油气回收工作卸油时当油罐车将运来的汽油卸入地下油罐同时将地下油罐空间的饱和油蒸气置换出来时每吨汽油的体积约14 m3置换出来的油气也有14 m3加之卸下油液的冲击运动排出油气的浓度有088138kgm3左右加油时给汽车油箱里加油同时将油箱里的油气置换出来排放浓度也在0132132kgm3见表1据此估算2004年全国消耗汽油8000万吨加油站排放油气224亿m3挥发损耗损失在821万吨损失金额在411亿元加油站油气排放情况的检测数据表1 资料来源美国环保署epa ap-42号报告油气取样的源位及状况 source 排放量kgm3filling underground tank 向地下油罐卸油submergrd filling 卸油时注油管潜入液面以下088splash filling 卸油时注油管置于液面以上 138balanced submerged filling采取平衡密闭油气收集措施 004underground tank breathing and emptying地下油罐的小呼吸排放 012vehic refueling operations 用加油枪给机动车加油displacementlosses uncontrolled 用无密闭油气收集措施加油枪 132displacement losses control 用有密闭油气收集措施加油枪 0132spillage 密封处的泄漏 00824加油站控制油气排放的相关标准总体要求见于石油及成品油储运销售业污染物排放标准国家标准征求意见稿规定加油站成品油零售时的污染物控制目标为非甲烷总烃在卸油和加油时须采取密闭油气收集措施进一步要求是采用加油站内油气回收或异地回收安装油气回收处理的装置实现将油气从气态到液态的转换使有害物质资源化具体要求密闭加油检验方法是在用加油枪加油时对汽车油箱加油口密封部位进行零距离采样扣除本底值后非甲烷总烃浓度1500mgm3方可认定密封部位达到密闭向车用油箱加油时使用能收集油气的加油枪应含配套的单元设施对加油过程中产生的油气进行收集送至地下油罐油罐并过渡到采用加油站内油气回收或异地回收油气回收装置的技术指标应达到非甲烷总烃回收率90非甲烷总烃排放限值80gm3以后将提高为非甲烷总烃回收率95非甲烷总烃排放限值35gm3 北京市地方标准加油站油气排放控制和限值详细规定了油气回收系统应当包含的设备和单元设施以及控制指标加油站在加油卸油储油过程中将产生的油气收集储存和收入油罐车构成油气回收系统该系统包括回收型加油枪配套的同轴软管拉断截止阀截流阀油气回收管线真空泵通气阀密封阀密封式快速接头控制单元或控制系统及其它必要设施油气排放限值指标为正常加油时通气阀口处每间隔15分钟的4次浓度检测中不应有2次以上含2次的检测浓度超过200mgm3所有埋地油罐人井在盖封情况下内部油气浓度应小于10000 mgm3 国家标准汽车加油加气站设计与施工规范gb501562002第三章降低加油站的蒸发损耗31 降低加油站蒸发损耗的意义com 有利于人类健康汽油挥发出的污染物包括苯甲苯二甲苯乙苯等多种对人体有害的物质其中以苯的毒性最高实验已经证明苯为致癌物会导致白血病并会引发基因突变由于大多数加油站建在城镇交通要道等人群相对集中的地方因此油气对人体造成的危害不可忽视油气被紫外线照射以后会与空气中其他有害气体发生一系列光化学反应形成毒性更大的污染物进一步对人们的健康产生威胁安装油气回收装置的加油站其油气回收率可达到95以上大大减少了加油站向空气中的排放油气量在目前已安装油气回收设备的加油站内加油时已基本上闻不到汽油味com 保护环境加油站油气的排放除对人类的健康有直接影响外还间接对环境造成二次污染近几年来我国为保护环境控制大气污染制订了一系列法律法规针对成品油销售环节挥发排放的污染国家环保等有关部门明确规定应保证油料运输储存销售等环节的可靠性和安全性防止由于上述环节的失误造成对环境的污染如向大气挥发排放油罐泄漏 渗漏 污染地下水等国家质量监督局和建设部颁布的汽车加油加气站设计与施工规范 gb50156-2002 对加油站安装油气回收装置和渗漏检测设施也做出了明确规定com 节能油气的排放不仅对人类健康和环境有影响另一方面还造成资源的浪费根据日本资源能源厅有关资料统计目前加油站采用的一般的密闭卸油工艺年平均汽油损耗系数为860g m3而具有油气回收功能的加油站采用密闭卸油时油气损耗系数仅为45g m3按一座中等加油站年经营5000t估算每年损耗56t再加上加油时排放的油气和汽车油箱口排放的油气同等规模的加油站每年油气排放损耗113t日本资源能源厅的另一份调查报告介绍油罐车向加油站地下油罐卸油时平均每接收1m3的汽油损耗108kg由加油站向汽车油箱装汽油时平均每罐装1 m3的汽油损耗144kg由此可知仅加油站的收发油作业过程中汽油的蒸发损耗量约为027 其中还不包括收发油后的回逆损耗 所以油气回收设备除了可以降低油气污染还可以减少油量损失因此加油站设置油气回收设备可谓兼顾环保与经济双重成效32 加油站控制油气的主要方法目前国内外在降低及防止油料蒸发上主要从两方面采取措施一是限制油料蒸发的条件二是使蒸发出来的油蒸气不扩散到大气中并在一定条件下使其凝结成液体限制蒸发条件主要是 使用高压油罐提高油罐呼吸阀控制的正负压力降低油罐的呼吸损耗使用浮顶油罐减少气体空间降低蒸发损耗 利用降温隔热措施而在加油站中油罐一般为地下卧式储罐油罐环境温度变化不大所以通过限制油料蒸发条件的方法对地下固定卧式油罐降低蒸发损耗的措施不太适用且效果也不是很明显 对于加油站最适合最有效的降低蒸发损耗的措施就是对蒸发的油气进行收集加油站油气收集按进油和卸油以及给车辆加油分为两种方法加油站进油卸油时将油罐车卸油时产生的油气通过密闭油气收集系统收集至油罐车里该系统利用油罐车与地下油罐的落差在汽油灌入地下油罐时的自然压力下通过闭合回路的管线将地下油罐内排出的饱和油蒸气置换到油罐车里这种方法要求油罐车装备密闭油气回路管线的接头装置在给车辆加油时收集油气的方法又称为真空辅助平衡式油气收集法即在给车辆加油时将车辆油箱口周围产生的油气收集至埋地汽油灌的油气收集系统一般采用真空泵抽吸方法通过油气管线将油气收集送到地下油罐内以补充出油空间体积收集进地下油罐的油气体积须与油罐内出油体积相平衡如果补充油气的体积大于出油空间的体积出现不平衡势必将油罐内饱和油蒸气排出油罐到大气中反而增加了油气挥发污染这种方法还要求设压力透气开关油气回收检测仪目前真空抽吸系统有中央式和分散式两种油气回收处理在进加油站卸油时油气流量最大可达800 lmin连续发生时间在0307h而在给车辆加油时最小油气流量只有40 lmin或更少最大油气浓度可达90左右最小时只有510油气排放浓度虽然随季节气温变化而变化但地下油罐出气口总是排放浓度最大最集中的固定点而每只加油枪都是一个有其发生点源其油气浓度也不稳定所以加油站油气散发点既多也分散将不同状态下油气收集后进行回收处理的常用方法是降温过滤吸收吸附33油罐车卸油密闭油气回收系统汽油属于易挥发油品而且点火能量很低从保护环境和安全节能的角度上讲汽油油罐车的卸油宜采用密闭油气回收系统使加油站油罐内的尤其在卸油的同时回收到油罐车内避免想大气中释放其意义非常重大这种卸油方式在不少发达国家的城市实施较普遍目前我国京津沪等大城市环保部门已制定规划措施分步实施控制加油站的尤其污染问题1-旋塞x13w-6t dn60dn50dn50dn50 5-油气管油车为镀锌钢管 dn506-油气管联接为耐油胶管7-呼吸阀组装件 dn 50卸油油气回收与密闭卸油工艺的主要不同之处是油罐车与地下油罐之间设一条油气回收连通管道和底下油罐的通气管管口安装机械呼吸阀若采用卸油油气回收系统时应符合下列要求1油罐车上的油气管连通接口应设在油罐车油罐的顶部人孔上并应装设手动2密闭卸油管道的各操作接口处应设快速接口接头及闷盖固定油气连接应装设手动3加油站内的卸油接口油气连通接口宜设在地面上4油灌应设带有高液位报警功能的液位仪操作是需注意卸油操作井中同一油罐有两个油管接口一个是进油管接口一个是出油气管接口进油管与油罐车卸油胶管相连出油气管与油罐车上的油气管相连不可误操作34加油站卸油加油油气收集系统仅仅卸油时采用密闭油气回收系统仍不能彻底解决加油站的油气外泄问题还有两个方面会造成油气的外泄一是人工计量量油孔油气排放二是加油时油枪油箱口油气外泄解决第一个问题的方法是采用液位自动测量报警系统尽量不用少用手工计量操作解决第二个问题的方法是对加油机及附属配件进行改造采用加油油气回收系统主要是加油机内加装回气泵采用油气 回收专用的加油枪和专用的双层套管式加油胶管并铺设专门的油气回收管至油罐示意图见下图加油油气回收的原理是加油时专用的加油枪枪嘴根部的胶碗扣在汽车的油箱口出并将其完全密闭油气回收泵同时启动将油品进入油箱从其中顶出的油气抽到双层套管式的加油胶管中通过专门的油气回收管道送入油罐目前这一系统只在我国少数大城市新建的大型加油站被少量采用其主要原因是主要设备设施国产率较低成本较高加油油气收集是指汽车加油时利用加油枪上的特殊装置将原本会由汽车油箱溢散于空气中的油气经加油枪抽气马达回收入油罐内目前广泛使用非燃烧系统运作方法是将回收的油气储存在油罐内饱压不排放要达到这个效果汽油与油气相互交换比例需接近于1比1在理论上就是在加油时每发1l油油罐液位下降产生的空间同时由油气回收枪回收相当于1l体积的油气送回油罐内填补该空间而达到压力平衡回收的饱和油气补入油罐也可以减少油罐内汽油的挥发目前国内外普遍使用的回收设备为真空辅助式油气回收系统真空辅助式油气回收系统的工作原理是利用外加的辅助动力 真空马达 在加油运转时产生约3540英寸水柱或65 75英寸水柱 87100kp或162187kpa 的中央真空压力通过收集管回收油枪将油气收集当油罐内压力过大时油罐通气孔上的真空压力帽会自动打开由排气口排出过压的气体进入油气回收系统35 加油油气收集系统设备的简介com 真空泵 所谓的加油油气收集其实就是利用真空泵运转产生真空将加油时原本向外溢散的油气吸回油罐内因此真空泵是整套油气收集系统的核心设备根据其形式的不同可分为中央吸取式真空泵及分散加油机吸取式真空泵进一步还可分为有电式和无电式其中以中央吸取式真空泵应用最为广泛中央吸取式真空泵结构简单安装方便一般与潜油泵相接并一起安装于人孔盖板上无需电力供应靠潜油泵动作时产生动力的油品推动其喷射器而产生真空吸力并透过油气回收管道将加油机该油品的油气吸收回油罐 com收系统监控器 为了对加油油气收集系统进行有力监控确保其运作正常加油油气收集系统一般需在加油站监察室内安装一个油气收集系统监控器其监控系统分为两部分真空泵前段为真空度监控后段为油罐及管线内油品压力的监控若系统内真空吸力不够或油罐油气向外过度排放时监控器会亮起警示灯并作记录油站工作人员可根据每天的打印记录判别收集系统运作是否正常若不正常需对系统作进一步检查找出故障原因排除故障com油气回收专用油枪 要实现加油时油气收集功能加油作业时需使用油气收集专用油枪此油枪的基本功能与一般自动油枪相同具有三段出油速度调整功能加油满至枪头回气孔时可自动跳脱另在回气孔之后有一圈八个油气回收孔真空泵由这些孔将油气吸回油罐与一般自动油枪不同的也是该油枪最大的优点不论全速加油或慢速加油均可将加油与吸气比例调整到接近11此优点非常重要它能保证每发1l油可回收相当于1l体积的油气确保加油时油气收集顺利完成com气收集专用件 1 皮管脱离器设计在承受100200kg拉力时即被分为两截避免加油机受损脱离器被拉开时油及气的通路同时被封住消除油品喷出提高油站工作人员及客户的安全 2 油气收集速接头该接头只用于油罐密闭卸油时的油气收集系统集回气管线快速接头与放空管线开关于一体卸油时油车回气管接上时自动顶开回气管卸油作业完成后油车回气管取出时自动关闭一次回收管线可避免卸油时油气外泄 3 同轴皮管它是油气回收专用油枪的专用软管采用套管式结构中间是油气回收气管外圈是输油管 4 油气分离转换接头通过该接头可将油和气一齐接入油气收集专用油枪内 5 浮球阀将它安装在人孔盖板上连接放空管线卸油时油位到达浮球阀位置时浮球阀内部的浮球会浮起阻止油品流入放空管线内36 加油站油气收集和回收的重点部位加油站油气损耗的最大环节即是油气回收的重点部位加油站油气蒸发损耗最大的环节是在进汽油的卸油过程中地下油罐的大呼吸排放当油罐车将运来的汽油写入地下油罐同时将地下油罐空间的油蒸气置换出来时每吨汽油的体积约14m3置换出来的油com油液的冲击运动排除油气的浓度很大虽然随不同气温不同装卸速度其排放的浓度有所不同但这是造成的油品损耗在1kg左右这与油库发油时的情形基本相同向油罐车灌装汽油时即使鹤管置于罐底在浸没状态下发油罐口排放的油蒸气浓度最大时也可达到95根据兰州炼油厂统计在46月清洗干净的油罐车排放油气浓度的平均值为575而根据本溪油库统计上2003年2月到下年1月没有清洗过的油罐车排放油气浓度的平均值为692此间油品损耗率也在0304油库发油时当汽油装车到一半时槽车中的油气浓度可达40即1226gm3据抚顺市石化研究院技术人员介绍在抚顺甘孜山油库实地检测汽油装车液下灌装时的油气蒸发浓度最高可达1800gm3据此估算2003年中国消耗汽油60107t在销售环节的蒸发损耗达18105-24105t损失金额7296亿元所以加油站进油时大呼吸的油气排放是加油站油气收集和回收的重点部位抓住重点部位安装使用收集和回收油气设备才能最大限度的实现油气的回收利用但是在实际的应用方面几乎所有加油站都忽视了进油卸油的油气排放是油气收集的重点部位而只是在加油枪上采取了油气收集措施结果安装的油气收集系统不能解决油气污染问题更得不到应有的收益第四章加油站的油气回收41 油气回收的概念油气收集与油气回收是两个不同的概念不可混为一谈油气收集是在油气存在的气相形态没有改变的情况下将油罐油槽油箱等容器口排放的油蒸气收集起来转存到其他油罐油槽的空间或容器里有的炼油厂为了减少油气对操作工身体健康的伤害将油气收集起来由管线送至较高位置排放有的城市为了减少油气对市区的污染要求送油的油罐车将从地下油罐置换出来的有气收进油罐内带出市区排放这些都是油气收集的方法以加油站为例油气收集有两种方法一种是加油站在进行卸油时利用油罐车与地下油罐的落差形成压力通过闭合回路的管线将地下油罐由于汽油自然重力所排出的饱和油蒸气收集到油罐车里带走另一种是在给车辆加油时利用带有真空抽吸的加油枪收集罩将车辆油箱口排放的油气收集送至地下油罐以补充出油空间体积的油气收集系统又称为真空辅助平衡式油气收集法可以看出油气收集只是在一定范围内对油气任意排放所造成的不良后果采取控制的一种方法油气回收是指将收集起来的油气通过吸附脱附或吸收脱吸或冷凝等方法加以处理使油气从气态转变成液态还原为汽油能够重新使用目前已有极少的炼油厂和石油公司油库的发油罐装线安装了油气回收装置有从国外进口的冷凝式油气回收设备也有国产吸收油气回收塔加油站的油气回收是将收集的油气进行后处理达到回收利用的目的目前我国内只有2个加油站安装了膜分离法的设备进行油气回收油气收集和油气回收是前后不同的2个过程设备功能也有所不同目前有的炼油厂和加油站安装的油气回收系统实际上都属于油气收集系统这些措施只能将油气转移排放没有从根本上解决油气回收的利用所以只有收集设备没有回收设备绝不是油气回收系统只有回收设备而无密闭收集设备设施配套的系统也不是完善的油气回收系统42 油气回收的方法油蒸气的分离回收方法可分为吸附法吸收法冷凝法及膜分离法等有些还含有几种方法的综合利用在实际的应用过程中油气回收装置的油气进口浓度为0-50 体积百分比 平均浓度约为30 体积百分比 出口浓度为3-5 体积百分比 回收率不小于90 重量百分比 com吸附法吸附法是利用混合物中各组分与吸附剂间结合力强弱的差别即各组分在吸附剂与流体相间分配不同的性质使混合物中难吸附与易吸附组分分离的技术其特点是合适的吸附剂对各组分的吸附可以有很高的选择性其工艺流程见 图41 图41 吸收法油气回收工艺流程示意图装车产生的油气首先进入吸附罐通过活性炭床后99以上的烃被吸附贫油空气由吸附罐上部的排放口排出通常采用真空解吸使吸附于活性炭孔隙内的烃在真空状态下挥发解吸时所需的真空压力取决于装置允许的油气排放浓度吸附法回收油气的关键在于高质量吸附剂的研制筛选装置关键部件的优化设计及工艺参数的确定需要进行大量的研究实验一般常选择活性炭进行油蒸气和空气混合气的分离也有报道介绍用炭分子筛大孔吸附树脂硫化橡胶及有机共聚物作为吸附剂活性炭吸附油蒸气这种几乎为非极性的吸附过程主要是由于分子中色散力引起的物理吸附活性炭对各种烃类的等温吸附曲线基本上全为langmuir型通过在10x10mm l420-25与室温相近同时吸附率严重下降环境温度下真空解吸试验 真空度为95992-97325pa 结果相反炭温度变化幅度与吸附时相近温度由60-70下降到10-20可以看出温度对吸附过程的影响是非常重要的从吸附热力学来说较低的温度有利于吸附但从吸附动力学来说适当的提高温度对吸附过程有利为了提高吸附剂的吸附效果和使用寿命可在吸附过程中适当冷却在解吸过程中加热或以热空气吹扫实验同时发现吸附剂的微孔结构对解吸效果的影响较大由于常规吸附剂如活性炭的导热系数很低吸附解吸过程可视为绝热过程因此吸附解吸塔的结构优化设计十分重要回收装置的解吸再生是一技术难点由于水蒸气脱附将带来许多问题如炭层温度剧增 一般在120下解吸是不会引燃着火但有时为了提高设备的能力而使用较高的温度 如达到200 来解吸这是很危险的可能会引起自燃 需要额外而较难以控制的干燥与冷却系统炭层经过循环洗床吸附剂损耗大投资成本及操作费用都较大现在多采用真空或真空辅以加热等处理手段脱附另外变压吸附 psa 也是一种发展较快的吸附分离过程变压吸附自193comstrom开发以后经过不断改进日益得到广泛应用和工业化com吸收法吸收分离过程是通过混合气与适当的液体 吸收剂 接触气体中的一个或几个组分便溶解于该液体内形成溶液不能溶解的组分则保留在气相中于是原混合气体中的各组分得以分离其工艺流程见图42 图42 吸收法油气回收工艺流程示意图油品装卸产生的油气进入吸收塔8090的汽油被吸收贫油空气由排放口排出吸收液送至解吸塔进行真空解吸解吸后的吸收液循环使用解吸气进入回收塔利用成品汽油进行回收尾气再返回吸收塔重复上述吸收过程这种方法对吸收剂的要求也相当严格吸收剂性能的优劣往往成为吸收操作是否可行有效的关键吸收液通常是煤油柴油或专用吸收液目前吸收过程有两种典型的方法即常压常温吸收法和常压冷却吸收法com1常温常压吸收法该方法是在常温常压下利用吸收剂使其与排放的气体接触以吸收油蒸汽的一种方法吸收装置是利用填料塔使混合油气与从上部流下的吸收液进行对流接触从而达到吸收的效果这种方法主要要求气液接触吸收率高压力损失小而且吸收剂在向下流动过程中要防止产生静电以及吸收剂发泡常压常温吸收法有两种油气回收类型一是富吸收剂可以再生吸收分离装置可视为独立完整的一个系统使用的范围广但对吸收剂的性能要求严格如果能够筛选或开发出性能良好易于再生的吸收剂这种方法就可以得到推广另一回收类型是富气吸收剂回炼油厂装置加工处理也就是说吸收了油气的吸收剂只能使用一次因此限制了使用范围但对于炼油厂内部生产过程中我们可以直接使用与油气相适应的成品油作为吸收剂吸收剂在吸收了油气后直接返回装置进行回炼工艺简单不需要特殊的设备因此可在炼油厂的成品灌区原料灌区装油栈桥等区域广泛应用com2常压冷却吸收法该方法是利用制冷设备将吸收剂冷却到低温然后送到吸收塔对混合油气进行喷淋由于吸收剂温度较低可省略吸收的轻组分的气提操作因此作为吸收剂一般可直接使用产品汽油但是为了达到良好的回收效果吸收剂的温度要控制在-30e左右所需要的制冷系统较复杂吸收装置的设备也要有特殊的要求因此装置的投资大推广应用较难该方法应注意的问题一是防止产生静电二是防止由于空气的水份因低温而使吸收装置冻结所用的防冻液有甲醇乙二醇氯化钙盐水等常用盐水作为蒸气的防冻液和冷媒盐水与吸收液一起向吸收塔内喷雾盐水因其导电性好还有助于防止静电的蓄积此时必须注意装置的防腐维修和保养该装置与常温常压的吸收装置相比较这种冷却吸收装置的成本和操作费用较高文献5中介绍了用煤油作为吸收液的回收过程国内还建成一套用低温汽油作吸收剂的汽油装火车罐车蒸发油气回收装置常温常压吸收法回收技术及装置具有成本及运行费用较低操作简单适用范围广等优点可作为油气吸收回收技术的重点方向来研究开发其中筛选和开发研制性能良好的吸收液是当前研究的重点com冷凝法回收油气是利用冷凝剂通过热交换器冷凝油气该方法优点是可直接回收到油品原理较简单工艺流程见图43 图43冷凝法油气回收工艺流程示意图 该工艺采用多级连续冷却方法降低油气温度并使之液化以达到油气回收的目的油气经过预冷器温度降到4左右使油气中的大部分水汽凝结为水而除去 使进入低温冷却器的气体状态稳定减少装置的运行能耗 然后油气进入一级冷却器冷却到约-40再进入二级冷却器冷却到约-73经过一二级冷却可以使大部分挥发性有机化合物冷凝成液体回收排放的贫油空气中的油气浓度能够达到35mgl 每装1l油所排放的挥发性有机化合物为35mg 的标准如果要求排放的贫油空气中的油气浓度更低如20mgl或10mgl则需要对油气进行三级冷却三级冷却采用液氮制冷使油气温度降到-184e在此温度下99的挥发性有机化合物可以得到回收冷凝下来的油水混合物经过分离罐分离油品通过泵送回储罐污水排入污水处理系统由于一级二级和三级冷却器的工作温度都在0以下油气中含有的水将在换热器表面凝霜因而需要定期除霜除霜时间约12h通常设置两套冷凝系统交替工作另一种冷凝油气回收工艺是利用感应式发电机组代替液氮冷却系统油气经过预冷一级和二级冷却回收8590其余的1015用于发电产生的电能等于或略大于冷凝设备所需的电量但其设备造价比深冷工艺高 1015此外该装置需要一个缓冲罐以储存装卸高峰时的大量油气保证供给油气平稳避免发电机频繁启动和停机该装置排放的尾气中油气含量低于1mgl冷凝法油气回收装置在工艺上已经比较成熟其发展的关键在于怎样降低成本和国产化com法油蒸气与空气混合气的膜分离是根据不同的气体在不同的速度下由于扩散率与溶解度之间的差异使空气渗透过薄膜从高压区到低压区而得到分离其工艺流程示意见图44 图44 膜分离法油气回收工艺流程示意图生产操作中产生的油气与空气混合气体经过压缩机压缩至03900686mpa同时经过换热然后混合油气进入吸收塔进入吸收塔的油气温度在520之间油气在吸收塔内与成品汽油传质约70的烃蒸气在这一过程中被回收吸收塔的尾气再经过薄膜将烃蒸气与空气分离分离后的油气返回压缩机入口与装卸产生的油气一起重复上述工艺过程空气排入大气膜分离法回收率可以达到95分离效率受膜材料气体组成压差分离系数以及温度等因素的影响是一种典型的动力学分离过程可用于各类混合气分离的膜的种类从材料来看有无机材料膜和高分子膜两类前者包括金属膜陶瓷膜多孔玻璃膜分子筛膜等后者是由高分子材料制成的聚合物膜如各种纤维素酯脂肪族和芳香族聚酰胺聚砜聚丙烯腈聚四氟乙烯聚偏氟乙烯硅橡胶等可以根据分离过程与分离对象的不同选择合适的膜材料目前对膜材料仍在进行大量的研究对膜材料的要求有分辨率高压降小难老化价廉易得等但尚无较成熟的用于油气分离的膜材料的报道膜分离法回收油蒸气由于具有设计简单可不用动力与油品蒸发损耗过程相匹配等优点因此是很有发展前途的一个研究方向研究的重点应放在膜材料的选择和开发研制上另外膜分离技术具有过程无相变能耗低适于热敏性物质和难分离物质分离等特点所以大力开发膜法与其他分离方法联合的集成分离方法也是一个发展方向43油气回收技术装置综