油库油气回收设计计算书（含吸收法）

油库油气回收设计计算书（吸收法工艺）文件编号YQHS-2026-SJ-001设计阶段初步设计文件类型工艺设计计算书编制________________审核________________批准________________二〇二六年九月

目录TOC\o"1-2"\h\z\u第1章设计依据与标准引用 第1章设计依据与标准引用本油库油气回收工程设计计算书依据国家现行有关法律法规、标准规范及行业规定编制，旨在为油库汽油装车油气回收处理装置（吸收法）的工艺设计提供计算依据和技术支撑。1.1设计依据（1）《中华人民共和国环境保护法》（2015年1月1日施行）；（2）《中华人民共和国大气污染防治法》（2018年10月26日修正）；（3）建设项目环境影响评价报告书及批复文件；（4）油库总平面布置图及工艺流程图；（5）业主提供的设计基础数据和技术要求。1.2执行标准与规范表1-1执行标准与规范一览表序号标准编号标准名称发布单位1GB20950-2020储油库大气污染物排放标准生态环境部2GB/T50759-2022油气回收处理设施技术标准住房和城乡建设部3GB50058-2014爆炸危险环境电力装置设计规范住建部4GB50160-2008（2018年版）石油化工企业设计防火标准住建部5GB50057-2010建筑物防雷设计规范住建部6GB12348-2008工业企业厂界环境噪声排放标准生态环境部7HJ1249-2022排污单位自行监测技术指南储油库、加油站生态环境部8SH/T3007-2014石油化工储运系统罐区设计规范中石化9GB50264-2013工业设备及管道绝热工程设计规范住建部10HG/T20570.5-95化工装置工艺系统工程设计规定化工部1.3设计范围与原则本设计范围覆盖油库汽油装车区油气收集系统及吸收法油气回收处理装置的工艺设计计算，主要包括油气排放量计算、吸收塔工艺计算、吸收剂用量计算、主要设备选型计算及安全核验等内容。设计遵循以下原则：（1）严格执行国家及地方环保排放标准，确保达标排放；（2）技术成熟可靠，经济合理，运行稳定；（3）安全第一，满足防火防爆要求；（4）节能降耗，回收油品具有经济效益。

第2章工程概况与设计基础数据2.1工程概况本油库为商业储备油库，主要储存汽油、柴油等成品油。其中汽油装车区采用底部密闭装油方式，装车过程中产生的油气通过密闭收集系统送至油气回收处理装置进行回收处理。本设计采用吸收法油气回收工艺，以低温柴油（吸收剂）为吸收剂，在填料吸收塔内与含油逆流接触，汽油蒸气被柴油吸收，净化后气体达标排放。富吸收油送至油罐区回收。2.2设计基础数据2.2.1油品性质表2-1油品物理性质参数表参数名称单位数值汽油密度（20℃）kg/m³740汽油饱和蒸气压（雷德）kPa60汽油平均分子量kg/kmol96柴油（吸收剂）密度（20℃）kg/m³840柴油平均分子量kg/kmol210柴油初馏点℃1802.2.2操作条件表2-2操作条件参数表参数名称单位数值操作压力（塔顶）kPa(A)101.325操作温度℃25装车鹤管数量个4单鹤管装车流量m³/h60装车方式—底部密闭装车年作业时间h60002.2.3排放控制要求根据GB20950-2020《储油库大气污染物排放标准》要求，油气处理装置非甲烷总烃（NMHC）排放浓度≤25g/m³，处理效率≥95%。本设计按处理效率≥97%进行设计，确保达标排放并留有富余。

第3章油气排放量计算3.1装车油气产生量计算汽车罐车底部装车过程中，由于油品置换和挥发作用，罐车内的油气被排出。根据GB/T50759-2022及工程经验，装车油气排放量按以下方法计算：装车时排出的油气量主要与装车油品量、油温、罐车内气相空间温度及油品饱和蒸气压有关。采用经验公式计算：G=Q×ρ×(C₁-C₂)×η （3-1）式中：G——油气产生量，kg/h；Q——装车油品流量，m³/h；ρ——汽油密度，kg/m³；C₁——饱和油气浓度（体积分数），%；C₂——罐车初始油气浓度（体积分数），%；η——油气挥发系数，取1.0。根据装车工况，4个鹤管同时装车时最大装车流量为：Q总=4×60=240m³/h （3-2）25℃时汽油饱和蒸气压约为60kPa，汽油在气相中的体积分数为：C₁=P₀/P=60/101.325=59.2% （3-3）取罐车初始油气浓度C₂≈0（新鲜空气），则油气质量浓度为：Y₁=(P₀/P)×(M汽油/Vm)=0.592×(96/22.4)×(273/298)=3.43kg/m³ （3-4）油气摩尔流量计算：V₁=Q总×(ρ汽油/M汽油)×22.4×(298/273) （3-5）代入数据：V₁=240×(740/96)×22.4×(298/273)/1000=45.2kmol/h （3-6）标准状态下湿基气体体积流量：Q₀=V₁×22.4=45.2×22.4=1012.5Nm³/h （3-7）考虑到装车过程中油气与空气的混合，实际进入回收装置的干基气体量约为：G气=Q₀/C₁=1012.5/0.592=1710Nm³/h （3-8）设计取处理气量Q=1800Nm³/h（考虑1.05~1.1倍富余系数），操作状态下（25℃，101.325kPa）的体积流量为：V气=1800×(298/273)=1964m³/h=0.546m³/s （3-9）3.2进气与出气浓度根据设计要求，处理效率η≥97%，进气浓度按饱和状态计算：Y₁=3.43kg/m³=3430g/m³ （3-10）出口浓度要求：Y₂=Y₁×(1-η)=3430×(1-0.97)=102.9g/m³ （3-11）出口浓度102.9g/m³>25g/m³（GB20950-2020限值），说明仅靠一级吸收无法满足排放要求，需考虑后续深度处理单元。本设计计算书重点对吸收塔进行工艺计算，后续可串联吸附或冷凝单元确保达标排放。表3-1油气排放量计算结果汇总表参数名称单位数值设计处理气量（标态）Nm³/h1800设计处理气量（操作态）m³/h1964进气油气浓度g/m³3430出气油气浓度（吸收后）g/m³102.9吸收效率%97油气回收量kg/h5876

第4章吸收法工艺设计计算4.1吸收剂选择本工艺选用柴油作为吸收剂，其主要依据为：（1）柴油与汽油同属石油馏分，性质相近，根据相似相溶原理，汽油在柴油中溶解度较大；（2）柴油蒸汽压低，吸收过程中柴油挥发损失小；（3）吸收了汽油的富柴油可直接返回柴油储罐或作为调和组分，无需额外再生；（4）油库本身储存柴油，获取方便，运行成本低。吸收剂进塔温度控制在5~10℃，采用冷冻水或循环水冷却。低温吸收可显著提高吸收效率。本设计取吸收剂进塔温度t₂=10℃。4.2最小液气比与吸收剂用量根据低浓度气体吸收的物料衡算，吸收塔操作线方程为：G(Y₁-Y₂)=L(X₁-X₂) （4-1）式中：G——惰性气体摩尔流率，kmol/(m²·s)；L——吸收剂摩尔流率，kmol/(m²·s)；Y₁、Y₂——塔底、塔顶气相摩尔比，kmol油气/kmol惰性气；X₁、X₂——塔底、塔顶液相摩尔比，kmol油气/kmol吸收剂。进塔气相摩尔比：Y₁=y₁/(1-y₁)=0.592/(1-0.592)=1.451kmol/kmol （4-2）出塔气相摩尔比（η=97%）：Y₂=Y₁×(1-η)=1.451×0.03=0.0435kmol/kmol （4-3）进塔吸收剂不含汽油（X₂=0），平衡关系为Y*=mX，其中相平衡常数m根据亨利定律计算：10℃下汽油在柴油中的亨利系数近似取m=0.25（实验数据关联值）。最小液气比(L/G)min按下式计算：(L/G)min=(Y₁-Y₂)/(X₁*-X₂)=(Y₁-Y₂)/(Y₁/m-X₂) （4-4）代入数据：(L/G)min=(1.451-0.0435)/(1.451/0.25-0)=1.4075/5.804=0.2425 （4-5）实际液气比取最小液气比的1.5倍：(L/G)=1.5×(L/G)min=1.5×0.2425=0.3638 （4-6）惰性气体摩尔流率：G=V气×(1-y₁)/22.4×(273/298) （4-7）代入数据：G=1964×(1-0.592)/22.4×(273/298)=44.3kmol/h=0.0123kmol/s （4-8）吸收剂摩尔流率：L=(L/G)×G=0.3638×44.3=16.12kmol/h （4-9）吸收剂质量流量：Lm=L×M柴油=16.12×210=3385kg/h （4-10）吸收剂体积流量：Lv=Lm/ρ柴油=3385/840=4.03m³/h （4-11）设计取吸收剂用量Lv=4.5m³/h（考虑10%富余）。4.3填料塔塔径计算采用散装填料，选用DN50金属鲍尔环填料。根据埃克特(Eckert)通用关联图计算泛点气速，进而确定塔径。气液物性参数：表4-1气液物性及填料参数表参数名称单位数值气相密度ρV（操作态）kg/m³3.5液相密度ρLkg/m³840气相粘度μVmPa·s0.01液相粘度μL（10℃）mPa·s3.5填料类型—DN50金属鲍尔环填料因子φm⁻¹130液气流动参数（泛点关联图横坐标）：X=(L/G)×(ρV/ρL)^0.5 （4-12）式中L、G为质量流量，L=3385kg/h，G=1964×3.5=6874kg/hX=(3385/6874)×(3.5/840)^0.5=0.492×0.06455=0.0318 （4-13）查埃克特通用关联图，当X=0.032时，纵坐标Y≈0.085。泛点气速uF计算公式：Y=uF²×φ×ψ×μL^0.2/(g×ρL/ρV) （4-14）式中ψ为水的密度与液相密度之比，ψ=1000/840=1.19。整理得：uF=[Y×g×ρL/(φ×ψ×ρV×μL^0.2)]^0.5 （4-15）代入数据：uF=[0.085×9.81×840/(130×1.19×3.5×3.5^0.2)]^0.5 （4-16）uF=[701.6/(130×1.19×3.5×1.285)]^0.5=[701.6/699.5]^0.5=1.001m/s （4-17）操作空塔气速取泛点气速的60%：u=0.6×uF=0.6×1.001=0.60m/s （4-18）塔径计算：D=√(4V气/(π×u))=√(4×0.546/(3.1416×0.60)) （4-19）D=√(2.184/1.885)=√1.159=1.077m （4-20）圆整塔径为D=1.2m。实际操作气速校核：u实=V气/(πD²/4)=0.546/(3.1416×1.2²/4)=0.546/1.131=0.483m/s （4-21）实际操作气速为泛点气速的48.3%，在合理范围（50%~70%）附近，满足设计要求。4.4填料层高度计算采用传质单元法计算填料层高度：Z=H_OG×N_OG （4-22）4.4.1传质单元数N_OG对于低浓度气体吸收，当平衡线为直线时，传质单元数可用解析法计算：N_OG=1/(1-1/A)×ln[(1-1/A)(Y₁-mX₂)/(Y₂-mX₂)+1/A] （4-23）式中A为吸收因数，A=L/(mG)。吸收因数计算：A=L/(mG)=(L/G)/m=0.3638/0.25=1.455 （4-24）1/A=0.687代入N_OG公式（X₂=0）：N_OG=1/(1-0.687)×ln[(1-0.687)×Y₁/Y₂+0.687] （4-25）N_OG=3.195×ln[0.313×(1.451/0.0435)+0.687] （4-26）N_OG=3.195×ln[0.313×33.36+0.687]=3.195×ln[10.44+0.687] （4-27）N_OG=3.195×ln(11.13)=3.195×2.410=7.70 （4-28）4.4.2传质单元高度H_OG对于DN50金属鲍尔环填料，气相总体积传质系数KYa采用经验公式关联。根据填料特性数据及操作条件：查填料性能参数表，DN50金属鲍尔环的气相体积传质系数KYa约为150~200kmol/(m³·h·Δy)。本设计取KYa=180kmol/(m³·h·Δy)。传质单元高度计算：H_OG=G/(KYa×Ω) （4-29）其中塔截面积Ω=πD²/4=3.1416×1.2²/4=1.131m²惰性气体摩尔流率G=44.3kmol/hH_OG=44.3/(180×1.131)=44.3/203.6=0.218m （4-30）4.4.3填料层高度Z=H_OG×N_OG=0.218×7.70=1.68m （4-31）考虑1.5倍安全系数，填料层设计高度取：Z设计=1.5×1.68=2.52m （4-32）圆整取填料层高度Z=3.0m，分两段装填，每段高度1.5m，段间设液体再分布器。4.5填料塔压降计算采用埃克特通用关联图计算填料层压降。操作条件下横坐标X=0.032，纵坐标：Y=u²×φ×ψ×μL^0.2/(g×ρL/ρV) （4-33）代入实际操作气速u=0.483m/s：Y=0.483²×130×1.19×3.5^0.2/(9.81×840/3.5) （4-34）Y=0.233×130×1.19×1.285/2352=46.4/2352=0.0197 （4-35）查埃克特通用关联图，当X=0.032，Y=0.02时，填料层压降约为250~300Pa/m。取压降ΔP/Z=280Pa/m，填料层总压降：ΔP填料=280×3.0=840Pa （4-36）考虑塔内件（气体分布器、液体分布器、再分布器、除雾器等）压降约500Pa，塔总压降约为：ΔP总=840+500=1340Pa≈1.34kPa （4-37）

第5章主要设备工艺计算5.1吸收塔主要尺寸表5-1吸收塔主要工艺尺寸表参数名称单位数值塔径Dm1.2填料层总高度m3.0填料段数段2每段填料高度m1.5填料类型—DN50金属鲍尔环填料比表面积m²/m³110塔直段高度（含预留）m8.0塔筒材质—Q235-A+防腐涂层设计压力kPa(G)10设计温度℃805.2吸收剂储罐吸收剂储罐储存量按系统循环量的30分钟停留时间考虑：V储=Lv×t=4.5×0.5=2.25m³ （5-1）考虑1.5倍安全裕量，储罐有效容积取V=5m³，选用Φ1600×2200立式圆筒储罐。5.3吸收剂循环泵吸收剂循环泵流量按吸收剂用量选型：Q泵=4.5×1.1=5.0m³/h （5-2）扬程需克服填料层压降、管路阻力及提升高度，取扬程H=30m。选用离心泵2台（1用1备），流量5m³/h，扬程30m，材质铸铁。5.4油气风机油气输送风机安装在吸收塔出口，为系统提供抽力。风机风量按处理气量选型：Q风机=1964×1.05=2062m³/h （5-3）系统总阻力包括：收集管网阻力（约2kPa）+吸收塔阻力（约1.5kPa）+后续处理设备阻力（约3kPa）+烟囱阻力（约0.5kPa），总阻力约7kPa。选用离心式防爆风机，风量2200m³/h，风压8kPa，配防爆电机。5.5冷却器吸收剂进塔温度要求10℃，需设置冷却器将吸收剂冷却至设计温度。热负荷计算：Q热=Lm×Cp×Δt （5-4）式中柴油比热容Cp=2.1kJ/(kg·℃)，吸收剂循环温升按5℃考虑。Q热=3385×2.1×5=35543kJ/h=9.87kW （5-5）选用板式换热器，换热面积15m²，冷媒为冷冻水（7~12℃）。

第6章安全核验6.1爆炸危险区域核验根据GB50058-2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》，油库油气回收装置区域为爆炸危险区域。吸收塔、风机、储罐等设备周围划为2区爆炸危险区域，电气设备均选用ExdⅡBT4防爆等级。6.2阻火与泄爆设施（1）在油气收集支管上设置阻火器，防止火焰蔓延；（2）吸收塔顶部设置紧急泄放人孔和爆破片；（3）系统设置压力超高联锁保护，当系统压力超过6kPa时自动切断并泄压；（4）所有设备和管道均设置静电接地，接地电阻不大于10Ω。6.3防火间距核验根据GB50160-2008《石油化工企业设计防火标准》，油气回收装置与周边储罐、建构筑物的防火间距满足规范要求。吸收塔为甲类火灾危险性设备，与周边储罐间距不小于15m，与控制室间距不小于15m。6.4排放达标核验表6-1安全环保指标核验表指标名称单位设计值标准限值核验结果NMHC排放浓度（设计值）g/m³102.9≤25（一级吸收）需后续深度处理NMHC排放浓度（含后续吸附）g/m³≤15≤25达标处理效率（设计值）%≥97≥95达标泄漏检测值μmol/mol≤300≤500达标系统操作压力kPa3~5≤6.0达标注：一级吸收塔出口浓度102.9g/m³未直接满足GB20950-2020的25g/m³限值要求，建议在吸收塔后串联吸附单元（活性炭或碳纤维吸附），确保最终排放达标。吸附单元设计不在本计算书范围内。

第7章结果分析与工程指导意义7.1计算结果汇总表7-1设计计算结果汇总表项目单位数值备注设计处理气量Nm³/h1800满足4鹤管同时装车最大气量吸收塔塔径m1.2圆整后标准直径填料层高度m3.0分两段，每段1.5m吸收剂用量m³/h4.5低温柴油，10℃塔压降kPa1.34填料层+内件吸收效率%97设计值，满足≥95%要求油气回收量kg/h5876年回收约3526吨循环泵m³/h×m5×301用1备风机m³/h×kPa2200×8防爆型7.2结果分析