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油气回收装置

2020-07-06 20:34

  油气回收装置 一、概述 经济的高速增长和汽车保有量的快速攀升,中国的石油能源供应日趋紧张, 对国外原油进口的依赖性日益增大。据统计,中国的原油进口已达到 1 亿吨/年, 仅次于美国。国际形势的变化将直接影响国内的石油供应,甚至导致油价的大幅 上涨。另外,酝酿中的费改税改革可能会导致油价的大幅上涨。 有资料显示,2003 年全国消耗汽油 5000 万吨,在运、转、销过程中至少排 放 2.8 亿立方米油气,每立方米油气中至少含有 1.2 千克汽油。据统计,2003 年 我国仅油气挥发一项造成的经济损失就高达 13 亿人民币[2.8 亿立方米×1.2 千克/ 立方米×4000 元/吨(汽油单价)=13.44 亿人民币];据不完全统计, 2004 年我 国因油气挥发造成的经济损失高达 20 亿人民币。以一个年加油量为 6000 吨的加 油站为例,一年的油气挥发率为千分之六以上,即 36 吨汽油被白白挥发掉。按 照目前汽油 5000 元/吨价计算,一年损失的总金额就达 18 万多元。这还没把油 价可能继续上涨的因素考虑进来。 另外油气挥发造成油品质量下降。油品蒸发损耗的是其较轻的组分,随着 轻镏分蒸发,汽油的初馏点升高,蒸气压下降,启动性能变差,辛烷值降低。据 有关资料介绍,航空汽油在其损耗率达到 1.2 %时,起初馏点升高 3℃,蒸气压 下降 20%,辛烷值下降 0.5 个单位。 在油站的卸油和加油过程中,会导致大量的油气排放。油气主要成分有丁 烷、戊烷、苯、二甲苯、乙基苯等,多属致癌物质,平均的油气浓度在 10~35 vol.%。 油气对人体造成的危害也不能忽视。油气被紫外线照射以后,会与空气中其他气 体发生一系列光化学反应,形成毒性更大的污染物,这对在加油站的操作人员的 身体危害非常严重,也影响进入加油站的客户的身体健康。同时对油站周边的大 气环境造成严重的污染,这在闹市区尤其如此。在北京,城区内的加油站已被全 部要求加装油气回收系统,以适应北京 2008 年绿色环保奥运的要求。 国外加油站油气污染问题早在 80 年代已基本解决,主要采用密闭卸油和加 油系统、油气燃烧处理系统或油气回收系统。目前国内的加油站一般采用敞口卸 油和加油,溢散的油气直接排放到大气中,造成加油站附近的空气严重污染。 国家环境保护总局、国家质量监督检验检疫总局最近新制定的污染物排放 标准要求:炼油厂、石油公司油库的原油、汽油周转量等于或大于 10 万 M3 都 必须装设油气回收装置。根据《石油炼制工业污染物排放标准》、《石油及成品油 储运销售业污染物排放标准》,对于新源油气回收装置回收率控制标准和排放限 值,按以下执行: 非甲烷总烃回收率 % 95 以上 排放限值 g/m3 小于 25 根据 GB11085-89《散装液态石油产品损耗》显示:加油站零售汽油损耗率 为 0.29%,实际上很多加油站的油品损耗率远高于上述数值。随着国家对城市环 境提出更新、更高的要求,油气排放问题尤其是处于城市内的加油站的油气挥发 问题应该受到关注。 二、油气回收技术简介 目前国内外对挥发性油气的治理大致有 6 类方法:冷凝法、吸收法、吸附 法、膜分离法、生物法和燃烧(其中包括催化燃烧)法。在储运过程中,前四种 方法是主要方法。 冷凝法:是利用油气在不同温度和压力下具有不同的饱和蒸气压,通过降 低温度或增加压力,使油气首先凝结出来。冷凝法在理论上可达到很高的净化程 度,但是当其浓度低于较低时时,需采取深度冷冻,这将使运行成本大大提高。 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。典型的油气回收率在 90~95%。根据净化气体中烃含量要求不同,冷凝温度 通常在-70 ℃~-180 ℃之间。采用冷至-73℃,排放的贫油空气中的油气浓度可 以达到 35g/m3。如果要求排放气体油气浓度更低,比如 10g/m3,则需要降至 ~-160 ℃以下。存在制冷剂以及油水混合物分离后产生的含油污水处理问题。 吸收法:是通过油气和吸收剂(轻柴油、低温汽油、有机溶剂)的逆流接触, 利用油气中各组分在吸收剂中溶解度的不同而进行分离。主要优点是设计弹性 大,操作方便,吸收、解吸、再吸收过程同步操作。缺点是排入空气中的汽油组 分的浓度高(35g/m3),不利于间歇操作,占地面积大,对吸收剂和吸收设备要求 较高,而且吸收剂需要定期更换,过程较复杂,费用较高,目前已经逐渐被其他 方法取代。 膜分离法:在压力驱动下,借助气体各组分在高分子膜表面的吸附能力以 及在膜内渗透速率的差异进行分离。采用膜分离技术处理油气,具有流程简单、 运行费用低;设备占地面积小、重量轻、便于安装;易放大、和其他技术兼容性 好;回收率高、能耗低、无二次污染等优点。近年来,随着膜材料和膜技术的进 一步发展,国外已有许多成功应用的范例,日东电工、GKSS 和 MTR 公司等已经 开发出多套用于 VOCs 回收的气体分离膜。 吸附法:是利用油气中各组分与吸附剂(活性炭、活性炭纤维、硅胶、分子 筛等)间结合力不同,实现难吸附组分与易吸附组分的分离。传统的吸附方法主 要采用活性炭作为吸附剂,这是因为其价廉易得、较大的表面积、较好的微孔结 构、多样的吸附效果、较高的吸附容量和高度的表面反应性等特征,所以应用最 为广泛。活性炭吸附法的主要优点是汽油组分的回收率高,尾气排放浓度低(小 于 10g/m3);一次性投资费用低,可回收有用成分、设备简单、操作方便等。目 前采用的吸附剂主要有颗粒活性炭及活性炭纤维。 吸附法是目前治理回收有机废气、并使其资源化的常用方法。吸附法可采 用活性炭、分子筛、吸附树脂、硅胶等做有机废气的吸附剂,而活性炭以其吸附 容量大、脱附效果好而最常用。 用于气体吸附的活性炭有普通的颗粒活性炭和活性炭纤维。 针对不同的有机物采用不同的吸附材料,对不易“中毒”且排放气有机物 浓度要求比较苛刻的场所,采用较高吸附率的活性碳纤维作为吸附材料,在对有 机物回收率要求不高,处理组成比较复杂的场所,宜采用活性碳颗粒作为吸附材 料,对于汽油储运过程中汽油油气的回收,我们采用颗粒汽油吸附活性碳与活性 炭纤维相结合的工艺来进行处理。 三、大连理工大学油气油气回收装置简介 大连理工大学在借鉴国外技术的基础上,经过十几年的努力,开发出了一 套技术先进的工业有机废气自动化回收装置。由于我国以前对芳烃油气挥发有严 格的要求,所以,我们所设计的装置主要用于芳烃类油气的回收。先后在齐鲁石 化储运厂、南通农药厂、扬子石化—巴斯夫有限责任公司等单位设计了油气回收 装置,实际运行结果远好于设计值,经过长期运转,装置完全正常。尤其为扬子 石化—巴斯夫有限责任公司设计的五床回收工艺,对苯的吸附效果非常好,处理 后,尾气中苯的浓度低于 2mg/m3,远远低于国家规定的 12mg/m3 的排放标准, 达到世界领先水平。此外,我们还将吸附技术应用于其他有机气体的回收及气体 分离过程。我们开发的变压吸附富氧、富氮技术及系列产品曾多次获得省部级奖 励,被列为国家产学研重点推广项目。我们开发的变压吸附回收 CO2 技术也达 到了国内领先水平。此外,还为大庆石化总厂开发过回收乙烯的吸附剂及工艺包, 为齐鲁石化塑料厂设计过火炬气回收工艺包。在吸附法回收气体方面具有深厚的 理论基础及丰富的实践经验。 四、经济效益分析(仅供参考) 1. 年回收汽油价值估算:(300 立方米/小时) a. 年回收汽油(按 2‰挥发率,回收率为 90%,每年装置运行 2000 小时) 300×2000×0.659×2‰×98.1%=775.775 吨/年 b. 年回收汽油价值(按市价 0.55 万元/吨) 775.775×0.55=426.676 万元 2. 运行费用: a. 水蒸气(价格:100 元/吨,脱附 1 吨汽油耗蒸汽 3 吨): 3×100×258=7.74 万元/年 b. 循环冷却水(40 吨/小时,0.1 元/吨) 40×0.1×2000=0.8 万元/年 c. 电力(48.5kw, 0.4 元/kwh) 48.5×2000×0.4=3.88 万元/年 e. 设备折旧(设备按 10 年净残值 10%计) [360-(360×10%)]×10%=32.4 万元/年 f. 运行费用总计: 7.74 + 0.8+ 3.88+32.4 =44.82 万元/年 3、年收益: 426.676-44.82=381.856 万元/年 由上面可以知道,2 年内就可以收回成本。不但可以避免环境污染,改善了 工人的工作环境,同时还可以回收资源,产生可观的经济效益。 五、应用实例 序 号 应用单位名称 项目性质 采用工艺 净化率 合同要求 实际达到 1 齐鲁石化公司储运 苯系列产品装车排 厂 气吸附 双吸附流程 90% 98% 武汉有机实业空分 2 有限公司 甲苯废气吸附 双吸附器流程 90% 98% 设计完成 时间 1996 年 1998 年 3 南通农药厂 苯、甲苯废气吸附 双吸附器流程 90% 98% 2001 年 4 扬子石化-巴斯夫 有限责任公司 苯、甲苯、二甲苯废 气吸附 五吸附器流程 5mg/m3 5mg/m3 2004 年 5 中国石油抚顺石化 公司 石油三厂芳烃挥发 油气 五吸附器流程 12mg/m3 已完成基 础设计 扬子石化-巴斯夫有限责任公司苯、甲苯、二甲苯吸附回收装置 大连龙泰科技发展有限公司 宋立刚 电 线,, 传线 地址:大连高新园区黄浦路 439 号 1202 邮箱: 网址: