油气回收技术的研究现状及其应用前景

油气回收技术的研究现状及其应用前景内容摘要：

184℃。 冷凝法的最大优点就是回收的烃类液体不含杂质 (活性炭吸附法回收的烃含有炭，吸收法回收的烃含有吸收剂 )。 缺点就是，必须在很低的温度下才能达到较高的回收率，能耗高。 冷凝法适用于高浓度烃蒸气的回收。 1． 4 膜分离法 [11] 膜分离技术的基本原理是利用了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”使混合气中的油气优先透过膜得以“脱除”回收，而空气则被选择性的截留。 膜片为复合结构，由三层不同的材料构成。 表层为致密的硅橡胶层，很薄，厚度小于 1微米，起分离作用。 中间层的材料为聚丙烯腈，最下层为无纺布，这两层结构疏松，主 要起支撑作用，以增强膜片的机械强度。 与传统的卷式和中空纤维式膜组件相比，德国 GKSS 的膜组件是专门为油气回收过程而设计，更加安全可靠。 其组件是由数十个近似圆环状的膜袋并排套封在一个开孔的中心管上，然后装入桶状容器中而制成。 膜袋是由两张膜片中间夹上格网，然后在膜袋中间开孔，四周密封而制成。 这样的设计使膜的渗透侧流道变短，流速可调，一方面减少了压力损失，另一方面也可防止膜内产生静电，消除了爆炸的可能性，从而使膜组件更加高效、安全。 组件工作时，进料气在膜片两侧的压差推动下，从膜袋外渗透入膜袋内侧，然后由中心管 收集排出，未渗透的气体则由组件的另一端排掉。 由于油气通过膜片的渗透速率远大于空气，从中心管流出的（膜的渗透气）为富集的油气。 从尾气端流出的（未渗透气）则是脱除了油气的净化空气。 其中膜法气体分离的基本原理就是利用了高分子膜对油气的优先透过性的特点，让油气 — 空气混合气体在一定的压差推动下经膜的“过滤作用”使混合气中的油气优先透过膜而得以“脱出”回收，而空气则被选择性地截留。 膜分离法是传统的压缩、冷凝法与选择性渗透膜技术的结合，其工艺流程图见图 14。 油气回收技术的研究现状 6 图 14 膜分离法油气回收工艺流程 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 ～ MPa，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 5℃～20℃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％。 同传统的化工分离技术相比，膜技术具有适用范围广、操作灵活简便、占地面积小、运行费用低、易于维护、便于放大等诸多优点。 但是能耗大、投资高。 目前，上海灵广加油站和上中加油站采用了 VACONOVENT 膜法油气回收技术，排放气中的油气体积分数降至 %(约 30 g/m3)以下，可以满足欧洲标准。 作为一门新技术，今后的研究重点应该是 [12]： (1)高分离性能的高分子膜材料和无机膜材料，尤其是不同功能材料的复合膜制作和应用。 (2)考虑国情 ，应尽可能改造现有的传统回收系统，如吸附无法满足排放要求，加入膜系统后，排放即可达到标准，同时可增加经济效益。 (3)膜分离新工艺的开发，应加大力度研究膜法和其它回收方法相耦合的组合工艺，如膜基吸收工艺、冷凝法和吸收法进行前置处理，再利用膜分离方法、多级分离优化等。 1． 4． 1 膜法油气回收系统的优点 (1)广泛的适用性，适用于各种规模的加油站、油库、炼油厂的安装及改造，小型设备无须停产安装。 福建交通职业技术学院 7 (2)较长的使用寿命，膜组件为 5~10 年，主机如保养、维护得当使用寿命将更长 (3)占地面积小、安全性高、回收率 高、运行费用低 (4)操作简单，无须专人维修保养 (5)根据用户不同的处理量选择不同规格的膜组件 1． 4． 2 膜法油气回收系统施工和服务保障 膜法油气回收系统的按照模块化设计，产品的集成度高，占地面积小，施工难度较小。 油库在施工前只需根据系统设计要求预留管道接口，设备到位后基本可以在 15 天之内完成安装调试。 油库膜法油气回收系统的核心部件膜组件和主要控制部件采用德国原装件，以保证系统的品质和稳定性。 膜组件的寿命可达 5— 10 年，而且维护的工作量极少。 同时我们对外围设备也实现了国产化，以降低系统的总体造价， 同时便于系统维护。 1． 4． 3 经济效益分析 年销油量为 30万吨的油库， 给槽车加注油时造成的油气年挥发总量： 30万吨 /年 x m3/吨 (汽油比重 ) x 吨 / m3（ 100%饱和油气的比重） x 40%(实测槽车口油气饱和度 ) = 吨 /年 经过膜法回收系统的回收汽油总收入 : 吨 /年 x 99%(回收率 ) x 4700 元 /吨（汽油单价） =222 万元 /年 年运行费用不超过 20万，约两年半左右即可收回投资。 2 油气回收前后的数据对比 [13] 气源为加油过程排放出的汽油蒸汽，浓度为 40 Vol%，原料气经本套装置回收后，可使尾气排放浓度降至 Vol%，前后数据对比见表 21： 表 21油气回收前后的数据对比 工艺参数 回收前数据 排放物流数据 压力参数 (abs) (abs) 温度 30℃ 30℃ 油气回收技术的研究现状 8 组分 mol% 油气 空气 注： 以上数据以原排放气为依据。 进气的温度、压力和组成的波动可直接造成设备的性能指标的波动。 3 环境 问题 [14] 在加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 2020 年绿色环保奥运的要求。 虽然北京等地的少数加油站已试验安装了油气回收装置，但所安装的平衡装置只能抽回加油站在为汽车加油时产生油气的 85%左右，而且抽回的油气并不能进行任何的处理，在压力及温度的作用下大多又通过呼吸管道重新排入大气。 没有达到安全、环保、节能的目的。 4 油气回收技术（装置）综合评价 各种油气回收方法的比较见表 41；各种油气回收方法的优缺点见表 42； 膜法油气回收系统跟其他系统的比较见表 43 表 41各种油气回收方法的比较 福建交通职业技术学院 9 表 42 各种油气回收方法的优缺点 表 4 膜法油气回收系统跟其他系统 的比较 表 43膜法油气回收系统跟其他系统的比较 对比指标 回收技术 尾排油气浓度（ g/m3） 优点 缺点 活性炭吸附法 10 流程简单、操作简便 回收率高，尾排浓度低 占地面积大 活性炭寿命短，安全性差，废料难处理 , 造成二次污染 运行费用较高 操作。