油气回收技术及在油库中的应用探讨

油气回收技术及在油库中的应用探讨
摘要：本文结合工作实际，对油库整套油气回收工艺的设计方案进行了分析,并对其中存在的问题进行了探讨，提出了具体的解决措施，期望能给同行有所借鉴。

关键词：油库；油气回收装置；技术
伴随着人们节能、低碳、环保意识的增强,油库油气回收治理改造工作也越来越紧迫。

油气回收已是人们面临重要课题。

同时为了保障人体健康、提高油品质量、节约能源、排除安全隐患, 优化油库工艺设计、引入油库油气回收系统迫在眉睫,以达到实现减少污染的要求并能达到良好的经济效益。

因为大多数轻质油品属于挥发性易燃易爆物质,易聚积、易与空气形成爆炸性混合物后沉聚积于洼地或者管沟之中,遇火极易发生爆炸或者火灾事故,容易造成生命和财产重大损失。

如果烃密度在1%～7%之间则处于爆炸范围,所以在成品油油库设置油气回收装置是现代化油库建设的趋势。

而成品油库各区的火灾发生率统计结果为罐区6.94%,接卸区27.78%,发油区36.11% ,可知在接卸区和发油区发生的事故为油库事故的大多数。

1油气回收技术概述
目前油气回收方法主要有吸收法、吸附法、冷凝法和膜分离法。

有些还含有压缩过程或几种方法的综合利用。

①冷凝式油气回收原理:利用冷冻工程方法,将油气热量置换出来,使其气态遇冷变为液态,实现回收利用。

冷凝法回收油气的原理比较简单,利用制冷剂通过热交换器进行冷凝,可直接回收到油品。

②膜分离技术是传统的压缩、冷凝法和选择性渗透膜技术的结合, 由于油气与空气混合物中烃分子与空气分子的大小不同, 在某些薄膜中的渗透速率差异极大, 膜分离技术就是利用薄膜这一物理特性来实现烃蒸气与空气的分离。

膜分离法回收油气时,在混合气进入膜分离器前增加压缩+冷凝过程,压缩冷凝后的油气再通过膜将油气与空气的分离,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。

经膜分离净化后的空气排入大气。

基本原理利用高分子膜对油气的优先透过性的特点,让油气/空气的混合气在一定的压差推动下,经膜的“过滤作用”,使混合气中的油根据油气优先透过膜得以“脱除”回收。

③吸收法是一种重要的混合物分离方法,分为常压常温吸收法和常压低温吸收法。

前者设备投资少,操作简单,使用范围广,国内应用的也比较多。

目前研究的重点在于筛选和开发研制出性能良好的吸收液。

吸收法作为一种古老的混合物分离方法, 其分离原理已经比较成熟,在石化系统内也得到了广泛的应用。

吸收分离
的优点是可以使尾气浓度控制在很小的指标内,但缺点为进口浓度难以达到很大,否则吸附热效应将很明显。

④吸附法油气回收装置由吸附系统和吸收系统组成,吸附系统以专用汽油碳作为吸附材料,利用其单位体积有着极大的表面积,有效地吸附油气中的烃,它由两个交替工作的活性炭床组成,油气从吸附器下端进入吸附器内,经过活性炭床层,被活性炭吸附。

吸附后的油气通过吸附器出口,经浓度检测后排放到大气中,从而达到净化的目的。

进入吸收塔的油气与来自罐区的常温贫油逆流接触被吸收下来送回储油罐作为成品油发出。

未被吸收的油气返回油气总管道与发油台送来的油气混合后进入活性炭床再次被吸附。

2油气回收系统设计
油库简介：福建某成品油油库为山区油库,目前以铁路方式进油, 汽车运输方式出库,主要经营90#、93#、97#汽油、柴油。

现对汽车发油台进行改造并采用吸附法油气回收装置对油气进行回收。

公路发油区设有8车位通过式公路发油亭1座,采用上装发油方式, 共设10套上装密闭发油鹤管。

其中汽油4个车位,设4套鹤管;柴油4个车位,上设6套鹤管（2个为双鹤位）,鹤管口径均为DN100。

采用泵送发油工艺,系统原则上采用专管专线泵送发油工艺,发油泵设在发油台下,发汽油、柴油共设10台100GY25型管道发油泵每个发油鹤管前均设流量计电液阀,实现计算机控制定量装车。

汽油单车位发油量约为100 m3/ h。

根据《油气回收系统工程技术导则》Q /SH 0117-2007计算,单台泵发油量为100 m3/h,则4台汽油泵同时工作时发油量为400 m3/h, 油气回收装置处理能力计算式如下:
Q= Kx∑q （1）
式中: Q为汽油装车设施计算排气量，Nm3/h；K为汽油发油鹤管同时工作系数；∑q为所有汽油发油鹤管排气量之和, Nm3/h。

由于是密闭发油,4台汽油泵同时工作发油量400 m3/h,可置换出汽油油气∑q = 400 m3/h。

根据公式（1）计算所需油气回收处理能力为340 m3/h。

设计实际油气回收装置处理能力为400 m3/h。

根据吸附法油气回收原理(通过活性炭吸附后再通过真空泵解吸油气回收技术是一种往复流程的油气回收过程),设计出油气回收工艺流程图。

图1为油库油气回收系统工艺流程图：本油库共经营90#、93#、97#三个标号汽油,该回收系统工艺采用一个低标号罐（90#汽油）,作为收集回收的汽油,当站台开始装车时,装车中产生的油气通过密闭装车系统,沿油气管道进入油气回收装置,贫汽油（90#汽油）来自罐区流入油气回收装置,进行汽油喷淋吸收汽油油气;吸收油气后的贫汽油变为富汽油流回罐区,整个油气回收装置由吸附与脱吸炭床、真空系统和汽油喷淋吸收系统三部分组成。

油气回收系统工艺流程设计内同
内容还包括:
①在油气回收主管靠近与油气回收处理装置的连接法兰处安装截断阀和阻火器。

②油气回收主管道的直径应根据油罐车的承压能力、油气回收装置及其油气回收管道系统允许的压力损失,经水力计算确定,可参照表1。

由于最大发油量为400 m3/h, 所以油气回收主管道选为DN200。

③油气回收管道的水平段应坡向油气收集装置,并宜有不小于5‰的坡度,任何情况下管道敷设坡度不应小于2‰。

④每个汽油装车鹤管所配置的油气回收支管道直径宜比鹤管直径小一个规格等级,本油库采用DN100鹤管所以配用DN80油气回收支管。

⑤设置凝液罐目的是:为了收集油气中的液体（包括汽油或者水分）；当油气回收设备出现故障的时候,尤其可以通过凝液罐上排气管排出,排气管口应安装全天候防爆阻火呼吸阀。

通过油气回收装置的使用，产生的社会效益和经济效益是很显著的。

3油气回收功效
①从检测的有害气体排放量看,在通常情况下,油气不经过回收所排放浓度均大于104 mg/m3,而经过油气回收后排放的尾气浓度值均小于设计标准103 mg/m3。

②从安全角度看, 油气排放浓度的大大下降, 提高了油库作业的安全系数, 降低了油库火灾的发生机率, 油库的爆炸危险区域也大大降低了。

③经济分析:某油库每年发汽油油量为18×104 t,将产生大约270 t的油气,按95%的回收率,每年节约资金2.2×106元。

而油气回收系统总成本为200×104元,能耗每年3×104由此可见,油库安装油气回收系统后1年即可收回成本, 经济效果也是非常显著的。

4注意事项
①优化工艺,选择合适管径,减少局部阻力,保证油气回收管道水平段以不小于5‰的坡度坡向油气收集装置,或者增加凝液罐以保证管内积液顺利排出管道,以减小液阻。

②汽油装车采用下装方式的,装车台布置宜使车头朝向装车站大门,槽车接口宜布置在车头方向的右侧（以使遇到突发事件,汽车能迅速开出油库大门）。

③设备和管道的所有开口或接头的连接部件均应采用依据相关国家标准或行业标准制造的产品。

连接部件应相互匹配,并保证连接部件有效密封。

④与凝液收集容器等设备连接的管道必须在设备安装就位并经注水沉降稳定后进行安装。

5 结论
①油库油气回收工艺简单、旧库改造容易, 工艺过程为自动化控制,成效明显(油气回收率能达到98%以上)。

②油库油气回收既符合国家标准,又能达到安全、节能、环保、经济的多重功效。

③油气回收装置投用后, 装置油气总回收率达98%。

不仅回收了油气,实现了降本增效,而且保护了环境,消除了安全隐患,其经济效益和社会效益显著,具有较好的推广价值。

参考文献：
[1] 朱好生,陈广卫,向海陵.活性碳吸附解吸油气回收技术的应用与发展[J].炼油技术与工程,2007,37(12):6-20.
[2] 黄维秋,彭群,刘君.加油站油气排放治理技术[J].环境工程学报,2009,2(3):327-330.
[3] 孟春晖,刘新哲.加油站油气回收系统设计[J].燃气与热力, 2008,11(28):23-26.
[4] Q/SH0117-2007,油气回收工程技术导则[S].
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。