天然气大作业

Tianjin Engineering Technical Institute

毕业大作业

题 目：

班 级：

姓 名：

指导老师：

完成日期：

天津工程职业技术学院

油库油气回收技术应用

摘 要

油气回收是指按照规范的标准，对石油在加工、储运、销售及使用过程中所挥发的烃类气体进行收集、处理，消除油气的大量散发，以避免安全事故、大气污染和油品损失[1]。到目前为止，主要是北京和上海的部分油库都装设了油气回收装置，但是总体比例还不是很高。无论如何，出于环保的目的，油气回收技术的研究和装设是一种趋势和方向。本文通过对舟山某油库某油罐蒸发量的计算与油气回收设备回收效率的对比等方面调研和比较油气回收技术。现有油气回收技术四种，吸收法、吸附法、冷凝法和膜分离法。本文主要围绕膜分离法油气回收技术展开，并介绍一种复合型的油气回收技术的研究和应用。

关键词： 油气；回收；吸收法；吸附法；冷凝法；膜分离法

前 言

在石油开采、炼制、销售和应用的整个过程中，都存在着严重的油品蒸发损耗，其危害性是很大的。早在40年代，人们就开始研究降低油品蒸发损耗的四点措施，即一是加强管理，完善制度，改进操作方法，如油罐车底部装油等；二是抑制油品蒸发排放，如浮顶罐的推广应用；三是焚烧排放气；四是蒸发油气收集回放。显然，第二点对大量油罐车装卸油品作业及固定顶罐的收发油作业就很难有所作为。可见，在当今油品收发作业日益频繁及能源日益紧张的情况下，大力开展油气回收处理技术的研究有明显的社会效益和一定的经济效益。从60年代起，国外先进工业国家就将油气回收处理作为降低油品蒸发损耗及防治油气污染的重点措施加以研究，目前已基本普遍应用于有关场所。我国从80年代起开始进行这一方面的探讨研究并陆续开发和引进了一些应用装置。油气回收装置主要用来回收油品储存、运输和销售过程中汽油等轻质油固定顶罐、装运折本、加油站等。本文主要研究对象为油库内油气的回收技术。

一、 油气回收的必要性和意义

1 / 15

油库油气回收应用

1、油气回收的必要性

（1）、油气蒸发的数据分析及现状

汽油等轻质油品在装车等过程中会产生大量的油蒸气。《散装液态石油产品损害标准》（GB11085—1989）规定，汽油通过铁路罐车、汽车罐车和油轮装车的损耗率分别不得大于1.7‰、1.0‰和0.7‰。这意味着1m3汽油通过铁路罐车、汽车罐车和油轮装车时，分别损失1.7 L、1.0 L 和0.7 L 都是符合国家规定的。据统计和实验，如果没有油气回收系统，给火车装一次汽油的油品损失约占装车油品总量的1.49‰左右。据中国石油和中国石化两大石油公司的公司年报，2008年中国石油和中国石化汽油生产量分别为192万吨及2969万吨，合计3161万吨。按损失率1.3‰计算，如果不采取任何油气回收措施，2008年两大石油公司仅汽油一次装车就挥发损耗掉4.11万吨汽油。随着国民经济的发展，国家对油气的排放已经开始有序管理。国家环保总局已制订《石油及成品油储存销售业污染物排放标准》，要求石油及成品油储存销售的各个环节必须密闭；商务部制订的《成品油批发、仓储企业经营管理技术规范》中，要求油气回收装置尾气排放执行《大气污染物综合排放标准》（GB16297—1996），非甲烷总烃最高允许排放浓度为120mg/m3。防止汽油蒸发损耗以及控制其对环境污染的方法可分为四种：一是加强管理，完善制度，改进操作措施；二是抑制油品蒸气排放，如内浮顶罐的大量推广应用；三是焚烧排放气；四是集气回收排放气。可见在当今油品收发作业日益频繁及能源日益紧张的情况下，在加强管理的同时，开展油气回收工作非常必要。

（2）、油气挥发造成的损失 1）经济损失

2008年我国的原油加工量为3.42亿吨，在石油炼制中汽油的回收率如按30%计算，则汽油的产量在1.026亿吨左右，实际统计2008年国内汽油消费量是6342.7万吨。汽油从炼油厂生产出来到最后到达用户手中，一般经过4次装卸，他们分别发生在、油库和加油站。根据美国实际油气回收的数值，反过来推算，每次装卸都有0.18%的挥发损失；4次装卸，则损失率为0.72%，故油气总损失量为73.872万吨。按每吨价格4000元计算，则总价格为29.5亿元。

2）大气污染和人身伤害

2 / 15

天津工程职业技术学院

油品的蒸发不但造成油品损耗、资源浪费、质量下降，而且由于大量油气排入大气，严重污染环境，同时也产生了严重的安全隐患。油品蒸气本身具有一定得毒性，会引起皮肤、内脏和神经的疾病。实习时在油库调查时，装有工人普遍反映癌症发病率高、神智迷糊、肠胃不好，女同志的皮肤粗糙等。尤其挥发到大气中还有另一大的危害，即形成光化学烟雾。大气污染的主要物质之一就是氮氧化合物，大城市大气中氮氧化合物的含量随着工业发展和汽车数量的剧增而急剧增加，如果我们不对这些油气进行回收，则光化学烟雾的形成就具备了条件。光化学烟雾具有很强的氧化性，形成的机制很复杂，产生的有毒物质对眼睛、咽喉有强烈的刺激，使人头痛，呼吸道疾病恶化，严重的会造成死亡。

2、油气回收的意义 （1 ）、减少环境污染

在油库内，汽油的作业主要为储存和装卸过程。在这些过程中，油罐或汽车油箱会因压力波动而产生大量的油气，因而导致大量的油气排放。油气主要成分是丁烷、戊烷、苯、二甲苯，乙基苯等，他们多为致癌物质。有数据显示，温度每升高1℃，汽油会排出0.21%的油气，储存天数越多，罐内油气与油液体积比越大，排放的油气就越多。如果200万吨油存放在利用率为50%的油罐内300天，平均每天气温变化10℃，就会有55万多立方米油气排放在大气中，对环境产生污染，并造成大量的能源浪费。因此，通过油气回收可减少废气排放并节约用量。

（2 ）、有益人体身体健康

油气中含有苯等有毒有害物质，对人体有巨大伤害。特别是光化学烟雾的作用，使得油蒸气的挥发对人体健康的危害作用更为突出。通过对油蒸气的回收和利用，能够在减少油蒸气对环境的污染的同时，也能够减少对人体的伤害，对广大群众的身体健康起到了保护作用。

（3 ）、提高经济效益

从上述可知，油气挥发每年都对石油行业造成巨大的损失，2008年由于油气挥发造成的直接经济损失约达到29.5亿元。当前的国际世界是个能源紧缺的世界，谁有丰富的能源优势就有发言权。在这样一个大环境下，油品作为一种不可再生的资源所造成的损失是巨大的，油气回收已经迫在眉睫，所以开发并利用油

3 / 15

油库油气回收应用

气回收技术是非常有意义的。不但在经济上能得到直接的利益回报，同时能更好更多的利用能源。提高能源的利用率将是今后较长一段时间内国际上的主要技术瓶颈。

（4）、 消除安全隐患

凡是用来接收、储存和发放原油或原油产品的企业和单位都称为油库。在油库内进行计量、收发油、化验、罐车装卸油等作业。在作业过程中需要严格控制油蒸气的挥发。油库内由于油蒸气的原因造成的火灾不占少数，可知油气对于油库的安全来说是一个较大的隐患。由此可见，油库的安全生产需要建立在严格控制油气挥发数量，认真做好油气回收措施的基础之上。所以利用油气回收技术，能够很好的消除油库的安全隐患，为油库作业建立一个安全的良好环境。

3、油气回收技术的分类及研究

控制油品储运系统的蒸发损耗有两种途径：一是减少或抑制油气的排放，如采用浮顶罐、降低储罐的温度、改进油品调和方式、采用液下装车或底部装车，避免飞溅式装车；而是把排放的油气收集后加以处理回收。

（1）、在整个吸收法处理油蒸气的过程中，最重要的就是选择吸收性较好的吸收剂。常用的吸收剂主要有：有机溶剂、汽油、柴油、煤油及近似以上组成的油品。 下图为低温汽油作吸收剂的油气回收装置。

图3-1 低温汽油做吸收剂的油气回收装置

有机溶剂作吸收剂的油气回收装置。有机溶剂作吸收剂的油气回收装置采用

4 / 15

天津工程职业技术学院

的工艺流程为：装车排放气在吸收塔中用有机溶剂吸收，然后在真空解吸罐中进行真空解吸，烃蒸气进入再吸收塔中用汽油喷淋吸收。如下图。

图3-2 有机溶剂作吸收剂的油气回收装置

（2）、吸附法油气回收技术

吸附法是最古老但又是最重要的混合物分离方法，在许多行业中一直都被广泛应用，例如国内涂料、油漆作业车间利用吸附法回收溶剂油蒸汽，其分离原理已比较成熟，同时利用吸附法进行油气回收的技术也有较成熟的吸附法回收装置。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等。在利用吸附法进行油气回收过程中，要考虑温度对油气吸附效果的影响，从吸附力学理论来看，温度较低有利于吸附；但从吸附动力学理论来看，适当提高温度对吸附过程有利。目前常用的吸附剂有活性炭和硅胶。用活性炭作吸附剂的油气回收装置主要有两种技术路线：

蒸汽解吸法：采用常压操作，对设备和阀门密封性要求低，设备投资小，但要求有蒸汽、冷却水和仪表风，此方法已被成熟应用。

真空解吸法：采用常温真空操作，对设备和阀门的密封性要求高，设备投资稍大，但对公用工程需求低，即只要有电源就可运行。根据油库等作业场所的特点，油气回收装置应采用真空解吸法。真空解吸法工作装置以活性炭作为吸附材料，活性炭的特性是单位体积有极大的表面积，可以有效地吸附油气中的烃[5]。基本的油气回收装置是一种变压吸附流程，它由两个交替工作的活性炭床组成，活性炭的再生则通过真空泵提供的抽真空操作来完成，并在再生循环的最后，通

5 / 15

油库油气回收应用

过空气吹扫阀对活性炭床进行吹扫。再生过程中，从活性炭床解吸下来的油气通过两个过程实现回收。首先在液环真空泵中被压缩，然后进入吸收塔，由通过进油泵进入装置的汽油喷淋吸收。此汽油同时作为液环真空泵封液的换热介质。活性炭吸附法油气回收装置流程见图[5]。

图3-3 活性炭吸附法油气回收装置流程

整个装置可以分为吸附解吸系统、液环真空系统、吸收系统。

① 吸附解吸系统 包括吸附罐、控制阀门、气体流量计等。吸附罐一用一备，里面填充大量的油气回收专

用活性炭；控制阀门由零泄漏的蝶阀组成，通过程序控制来开关管路，控制吸附和解吸过程的转换；流量计起到计算流量的作用，同时也是判断床层是否吸附饱和需要解吸的重要依据。来自油罐车的油气通过油气缓冲罐、气体流量计、进口控制阀进入吸附器，油气被活性炭床层吸附，达标气体由放空阀排放到大气中。

② 液环真空系统 包括解吸阀门、液环真空泵、换热器、气液分离罐等。装置对真空泵要求较高，在低气

压时仍要求较高的抽气速率，液环真空泵使床层在真空下操作，达到解吸压力后，油气从床层分离出来，未完全解吸的油气经过气体吹扫后获得解吸。液环真空泵出口气体经气液分离罐进行气液分离后进入吸收塔，循环液经管路到达换热器换热后，再流回真空泵。

③ 吸收系统 包括吸附塔、液体流量计、循环油泵等。吸附塔内有填料，被真空系统解吸出来的油

6 / 15

天津工程职业技术学院

气与来自罐区的常温“贫油”在此逆流接触，吸收尾气返回活性炭床层与装车产生的油气混合后进入活性炭床再次被吸附。吸收塔底部正常情况下保持一定的“贫油”液位，保证吸收过程的正常运转。

(3)、 吸收法与吸附法的联合运用

吸收法和吸附法联合运用时，一般认为，工艺上应该先进行吸收然后再吸附，这样有利于提高活性炭寿命和安全生产，但也有人认为可以先进行吸附然后再吸收，这样有利于降低吸收的负荷。在实践过程中可将吸收和吸附先后顺序进行转换，下面对先吸附后吸收工艺进行说明。

尾气去放器34碳吸2124碳吸3吸收1改造后新增管改造前原有管油气富油凝结真空缓冲

贫油

图3-4 吸收法与吸附法两种油气回收技术联合应用工艺图

油气进入活性炭吸附罐A（或活性炭吸附罐B），油气中的烃类组分被活性炭吸附在孔隙中，空气透过炭层。达到排放要求的尾气由吸附罐顶部排放口通过阻火器或排放筒排至大气。活性炭吸附罐A、B通过集成控制系统按照预先设定、调整好的时间进行切换，从而可使一个罐在吸附时，另一个同时在解吸。活性炭吸附罐A或B由解吸真空泵对其抽真空至绝对压20KPa以下，吸附在活性炭孔隙中的烃类脱离出来，并进入真空泵[6]。在解吸的最后阶段，也就是深度真空再生时，从炭床顶部引入少量的空气（或氮气）反向吹扫床层，有利于脱附更多的烃类。吹扫空气量可由与程控阀串联的手动阀门控制。活性炭床层设置有上、中、下三个测温点。当活性炭吸附油气时,因为吸附热的作用会使床层温度升高。当床层温度升至一定值时报警，必要时提前切换至另一炭罐工作或关闭油气进口阀门。进活性炭罐油气管线及尾气排放管线均设有阻火器，以有效防止床层的安全隐患对其它系统的影响。

7 / 15

油库油气回收应用

解吸出来的油气（富气）进入液环式真空泵后，与工作液及部分凝结的液态汽油在真空泵出口分离器中分离。分离器设置有液位高低报警联锁，当液位超过高限时，排液油泵启动。液位过低时，补液电磁阀自动打开[6]。真空泵产生的热量由工作液循环管线中的冷却器被冷却介质带走。分离器的排液及冷却器的回油被送入富油缓冲罐。自真空泵出口分离器分离出来的的油气（富气）送至原有的柴油填料吸收塔用贫油吸收。在柴油吸收塔未被吸收的低油气浓度尾气，再引至活性炭罐前油气总管，送入炭吸附罐循环吸附。

采用吸收法和吸附法联合运用的油气回收装置，可以提高油气回收率，解决油品蒸发排放带来的一系列问题，具有显著的社会效益和环境效益，是可行的。经测定，采用吸收法和吸附法联合运用的油气回收装置其油气回收率可达95%以上。

（4）、 冷凝法油气回收技术

冷凝法油气回收技术的原理即利用制冷剂通过热交换器进行冷凝，可直接回收到油品。但由于为间接传热，制冷剂温度要很低（-70℃~-80℃）才能保证有较高的回收率[7]。这类回收技术的设备造价比深冷工艺还要高10%~15%。因操作温度低，装置较复杂，还需要低温材料及保温、除霜等环节，而不回收油气时也在连续运行，故投资成本和运行费用都较高。针对这些缺点，现已研究出复叠式压缩制冷工艺，流程短、操作控制简单、使用设备少，投资少（投资只是国外同类装置的1/4~1/3）。

（5）、 膜分离法油气回收技术

膜分离技术是20世纪60年代后期迅速崛起的一门现代化工分离技术, 膜分离技术是一种“绿色高新技术”，已成为分离气体混合物的重要方法，并在许多领域得到广泛应用，是传统的压缩、冷凝法和选择性渗透膜技术的结合[8]。虽然膜分离技术的研究已经获得巨大进展，并在许多领域得到实际应用，但总体上离成熟还有相当的距离。在众多的分离技术中，膜分离正处于发展上升阶段。目前，液体膜分离技术已逐渐成熟，但气体膜分离技术还处于探索和发展阶段。

。

8 / 15

天津工程职业技术学院

膜分离法油气回收技术的流程图如下。

图3-5 膜分离油气回收技术流程图

4.油气回收技术在油库内的应用现状及存在问题

我国从70年代，已有研究机构开始油气回收的研究，80年代中石化从国外引进了冷凝法、吸收法和吸附法的油气回收装置各一套，分别在天津、上海和太原的油库使用。近年来，随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，汽油的需求量越来越大，随着全社会环保意识以及有关法规的健全，油气回收技术已经在我国得到有效应用。国家相关组织的有关单位对油气回收技术和油气回收系统进行调研，严格控制油气排放量。中国石化长岭炼油厂、齐鲁石化胜利炼油厂、北京黄村油库等单位于90年代相继安装了常温轻柴油吸收油气回收装置；2004 年，大庆石化分公司炼油厂安装了一套有机溶剂吸收法油气回收装置，用于回收火车装车产生的油气；华东销售分公司分别在上海上中和灵广2个加油站安装了膜法油气回收系统。到2008年为止，已经有大约2%的油库已经装了油气回收装置[10]。目前，这些装置都取得了一定的社会和经济效益。

油气回收工艺选取还应当把握如下原则：

1）在环境温度较高、湿度较低地区宜选用活性炭吸附法； 2）高湿度地区选用冷凝油气回收工艺为宜；

9 / 15

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/xtvv.html