• / 5
  • 下载费用:1 下载币  

炼厂油气回收技术及经济效益

关 键 词:
油气 回收 技术 经济效益
资源描述:
·专题综述· 当代石油石化 PE T【)7 2 009 炼厂油气回收技术及经济效益 夏景华 (中国石油化__[股份有限公司镇海炼化分公司,浙江宁波315207) 摘 要:简要叙述了油 l 蒸发的原 和摔制措施,丰要描述J,油气回收技术的进展、各种汕气同收技术的应用 与比较,并提 {了在没汁和选型时应注意的问题,以达到节能减排的目的 关键词:油品蒸发油气叫收吸附法吸收法冷凝法膜分离法 1油气回收势在必行 原油从开采到炼厂及成品油从炼厂的 产出到最终用户消费,其问至少要经过4~5次装 卸。在这些过程中,由于温度、气压、盛装油品容器 的气液相体积变化等因素影响,有一部分油气会因 此而挥发进入大气,造成油气的损耗。据资料介绍, 美国、日本石油的蒸发损失占年产量的3%~5%, 若以总耗率为3%估算,全世界每年散失于大气中 的油气约为1亿吨,几乎相当于我国一年的原油产 量。据统计,我国油气挥发损耗节为600万吨/年, 其中油品储运损耗占70%~80%,仅成品油损失量 就占161万吨,折合人民币约45亿元 。 蒸发损耗的物质主要是油品中较轻的组分,这 不仅造成数量损失,浪费宝贵的能源,还将影响油品 质量。如汽油蒸发损失,造成起动性能变差,抗爆性 下降。此外,还将加速汽油氧化,增加胶质,降低辛 烷值,而辛烷值的降低会使燃料在发动机中燃烧时 抗爆性能变差。而且,大赶的汕品蒸汽散失于大气 中,会造成严重的环境污染,并构成潜在的火灾危 险。因此,如何有效地降低油品的蒸发损耗及控制, 一直是油品炼制、储运々业重点研究和解决的课题。 要想从根本上解决油品蒸发的问题,油气旧收足最 经济、最有效的方法,既可以解决安全环保,又能达 到节能减排之目的。 2油品蒸发损耗原因及控制措施 蒸发损耗属于一种自然损耗,是油品损耗巾最 大的一种,在整个油品储运损耗中占70%~80%。 引发的内因是油料的馏分组成,馏分越轻,仞馏点越 低,蒸汽压越大,蒸发越严重,蒸发损火越大。促使 油品蒸发损耗的外部因素(见表1)主要是温度、油 罐上方空间的大小、油罐的大小呼吸等。因此,易发 生蒸发损耗的主要是溶剂汽油、航空汽油、车用汽油 和原油,煤油、柴油的蒸发损耗较小,润滑油的蒸发 损耗很小 : 表1油品蒸发损耗原因及控制措施 油品蒸发 耗原闪 油 锆蒸发控制措施 运输过程巾的蒸发损耗 降低油罐内温差 温度 捉岛油罐承压能力 油罐的密封程度 他用具有可变气体空间的油罐或 消除油缶}}中的 体空I1=呼吸顶 油罐、气睫顶油罐、无力矩顶油罐、 套顶油罐等) 油罐上方油气窄问 使用油覆盖层 自然通 损耗 设置呼吸阀挡板 “不呼吸”损耗 收集排放气及建立集气网络系统 “大呼吸”损耗 合理选刚油罐附件 灌装损耗 采用集气法,建造集气罐 蒸发损耗控制措施很多,除加强管理、改进操作 外,应高度晕视油.口门运输_方式和采用的装卸设备。 向铁路罐车或汽车罐车装油时,应采取浸没式鹤管 或底部装油系统,避免采用喷溅式装车,鹤管的接头 应保证气密,防止因吸入空气而使蒸发损耗加大。 3油气回收技术与应用比较 3.1 油气回收技术与应用现状 油品蒸发排放小的是油气和空气的混合气。要 收稿日期:2009—11 30。 作者简介:夏景华,1978 l 于北京外【国语大 :,长期从事石油 化 【.作,在 内有关杂志 发表论文多篇 夏景华.炼厂油气同收技术及经济效益 29 实现油气回收,关键技术在于怎样分离油气和空气。 油气与空气的分离回收方法有多种,目前在石化领 域内广泛应用的技术主要有吸附法、吸收法、冷凝法 及膜分离法等,在多数情况下,是多种方法联合应 用的。 3.1.1吸附法 活性炭吸附法回收油气,是欧美国家采用的较 成熟的油气回收技术,目前在国内油库应用较为普 遍。活性炭吸附回收油气的机理为利用压差将油气 吸附,优点是可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,从而影响处理量: 不同活性炭吸附热效应都很明显,吸附热无法及时 散发,积聚的热量使吸附床层温度剧增,直接影响活 性炭吸附能力。尤其我国汽油高含烯烃及硫等杂 质,在高吸附热作用下,易发牛氧化、炭化、焦化、聚 合,出现部分化学吸附,堵住活性炭有效微孔,从而 造成吸附率下降,影响活性炭的使用寿命。活性炭 吸附法适用于回收挥发性有机物,例如吸收公路铁 路装油台产生的挥发性油气就可采用该法。在装车 地点产生的油气通过鹤管气相线进入油气回收装 置。回收装置由2个炭床组成,一个通过阀门连接 在油气进入管上,处于“吸附”状态,而另一个则通 过真空泵进行“再生”。2个炭床同时工作,保证对 源源不断的油气进行及时处理,即当一个炭床在吸 附油气中的烃的同时,另一个炭床再把上阶段所吸 附的烃通过真空泵排出;当第一个炭床达到饱和后, 立即转入“再生”即脱附阶段,而之前已排窄的第二 个炭床进入下一个“吸附”状忿,如此反复。活性炭 有着极大的表面积,可以有效地吸附油气中的烃,而 当活性炭吸附能力达到饱和时,利用抽真空的方式 将烃从炭床中抽出,为下一次吸收做准备。 目前,国内已建了6套活性炭吸附油气回收装 置,其中5套为进口产品,除华北某炼厂铁路装车用 的油气回收装置使用情况尚可外。有3套用于油库 的装置因鹤管密闭和油气收集系统的问题,装置的 实际运行效果未达到预期效果。西北某炼厂1套装 置建立已3年多至今闲置。仅有的1套国产吸附装 置投入使用时问不长,尚未见到运行效果的资料。 日本禁止使用活性炭吸附法油气回收技术。其 《东京都条例》规定油气体积浓度大于或等于1%, 禁止使用可燃性活性炭吸附剂。日本的吸附法油气 回收装置,初期使用单一硅胶吸附剂,然后又改为床 层内充填不同硅胶吸附剂,目前改为吸附塔内分层 充填硅胶和活性炭吸附剂3.1.2吸收法 吸收法包括常温常压吸收法和常压低温吸收 法。常温常压吸收法是在常压常温下,利用煤油、轻 柴油等易吸收油气的吸收液在吸收塔内与混合气喷 淋接触以溶解吸收其中的油气。该方法有2种回收 类型:一是富吸收液可以再生,装置可设计为一个独 立完整的系统,适用范围广,但吸收液性能要求严 格。二是富吸收液要送回炼厂再加工处理。这时吸 收液仅作一次性使用,故限制了其使用范围。该方 法对吸收液性能要求严格,或需要将富吸收液送回 炼油装置回炼,因此这类回收装置尤其适用于炼厂 回收油气。 常压低温吸收法是使用冷冻机将吸收液冷却到 低温,然后送到吸收塔对混合气进行喷淋吸收。吸 收液一般用汽油来直接回收油气。为了达到较高回 收率,吸收液(汽油)的冷却温度要控制在一30℃以 下 此时,系统需要制冷系统、低温钢材及保温处 理,投资及运行费用较高。该方法还应注意结冰 (即要预冷脱水及适时除霜)。如果使用其他高效 吸收剂,可适当提高操作温度,但要增加解吸、回收 工艺,加上制冷环节,装置投资剧增。 吸收法油气回收装置,国内建了3套,专用吸收 剂方法2套,柴油吸收剂1套。从已经在用装置的 运行效果来看,在几种油气回收技术中,吸收法的回 收率是最低的。 3.1.3冷凝法 冷凝法回收技术是利用制冷剂通过热交换器进 行冷凝,它可把油气直接回收成油品。该方法采用 多级连续冷却方法降低油气温度,使之凝聚为液体 回收。根据油气组成、要求的回收率及最后排放到 大气的尾气中有机物含量来确定冷凝装置出口处的 温度值。首先将进入回收装置的油气,从环境温度 降低到4℃左右,使油气中的大部分水汽凝结为水 而除去,再经机械制冷将温度降到一73~C,当排放气 平均质量分数在28%以上时,能使约90%的油气凝 成液体回收。直接冷凝法工艺操作简单,自动运行 无需人员值守,又是在低于汽油闪点(一50~30℃) 下运行,因此安全性好。但由于问接传热,操作温度 低,装置较复杂(主要是制冷系统),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,因此该方法电力能耗较大,故投资成本和运行费 用都较高。最新的冷凝法采用加压、超低温型技术, 30 当代石油石化 回收效率高,但电力消耗相比其他方法仍然较大。 美国最早推出冷凝法油气回收技术,冷凝法油 气回收技术在发达国家得到最多运用。1989年商 业部华北销售公司引进了一台100米 //凝式 油气回收处理装置,先安装在塘沽油库,后调拨到镇 海炼厂。安装在粗汽油缓冲罐 今尚在运行。台湾油库的油气回收主要采用冷凝 法,有24套装置。国产化处理能力为30米 /小时 的加油站冷凝式油气回收设备已在西安、银州 等地的加油站安装示范,冷凝温度为一4580%左右,冷凝温度为一70~0%。国产化300米’/的冷凝式油气回收装置 也在广东黄埔油库安装投用。 3.1.4膜分离法 膜分离技术是20世纪60年代后期迅速崛起并 引起各国竞相研究开发的一门现代化工分离技术, 是一种“绿色高新技术”。从20世纪70年代末起, 开始研发气体膜分离技术,并开始工业化应用。虽 然膜分离技术的研究已获得巨大进展,并在许多领 域得到实际应用,但总体上尚不成熟。但在众多的 分离技术中,膜分离技术正处于发展上升阶段。 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,某些薄膜中的渗透速率差异 极大,膜分离技术就是利用这一物理特性来实现烃 蒸汽与空气的分离。对于油品蒸发排放混合气中油 气的回收,关键技术在于怎样分离油气和空气。膜 法气体分离的基本原理就是根据混合气中各组分在 压力的推动下透过膜的传递速率不同,从而达到分 离目的。对不同结构的膜,气体通过膜的传递扩散 方式不同,因而分离机理也不同。目前常见的气体 通过膜的分离机理包括:①气体通过非多孔膜即致 密膜(如高分子聚合物膜)的溶解;②气体通过多孔 膜(如多孔性陶瓷膜)的微孔扩散机理。膜分离法 回收油气时,一般增加“压缩+冷凝”过程,即在混 合气进入膜分离器前增加“压缩+冷凝”过程。 膜分离技术一般来说装置占地大,成本较高,但 使用加压式膜分离法对其进行改良,克服了旧膜分 离法的缺点,使装置小型化,但初期投资在上述儿种 方法里面最高。国内尚未建立用于油气回收的工业 装置,在烯烃等回收方面有工业装置的应用。仅在 加油站有很小型的膜分离装置的示范试验,但只能 控制加油时的油气排放。 3.2油气回收技术的应用分析 3.2.1 多种方法联合应用情况 目前吸附法和吸收法油气回收技术的联合应用 运行很好。此系统由2台可以相互切换的吸附器、1 台真空泵、1台吸收塔及配套的管道、阀门、仪表组 成。收集来的油气进入其中的1台吸附器,油气中 的烃分子被吸附在活性炭的表面,得到净化的空气 被排人大气中,在活性炭的吸附能力达到饱和之前, 通过阀门的切换继续收集来的油气进入另1台吸附 器。与此同时,通过抽真空的方式对第1台活性炭 吸附器进行再生,从真空泵排出来的高浓度烃气流 进人吸收塔,在吸收塔中与一股自上而下喷淋的吸 收剂进行充分接触,高浓度烃气流被吸收剂吸收,未 被吸收的少量低浓度油气,从吸收塔顶再引至吸附 器进行吸附。 3。2.2各种油气回收技术的优缺点 各种油气回收技术的比较见表2,优缺点见表 3一 。结合国内外实际应用现状,以目前在国内可 实施的处理量相同的回收设备作为比较条件,表4 列出了国产或进口回收装置的技术经济综合比较。 其中,常温常压法回收系统为目前国内自主开发的、 完全可立足国内设备和材料制造出来的、技术较为 成熟的回收系统,因此投资少,综合性能好。与其他 传统的分离回收技术相比,膜法回收油气技术最新, 在国内则刚处于探索、研究、开发之中,也是目前较 有可能和较容易取得成果的研究领域。由于表4是 用引进的有机膜回收设备来比较,投资成本高,如能 开发出用无机膜分离回收油气装置,则可降低设备 投资、延长使用寿命,维修保养费用也可降低。 4油气回收的经济效益和间接效益 随着全社会环保意识以及有关法规的健全,油 气回收技术已在我国得到有效应用。长岭炼厂、齐 鲁石化胜利炼厂、北京黄村油库等单位于20世纪 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。目前,这几套装置 都取得了一定的社会和经济效益。 4.1济南分公司油气回收装置 济南炼厂油气回收装置自2005年5月投入以 来,使汽油火车装车实现了真正意义上的密闭装车, 2009,17(12) 夏景华.炼厂油气回收技术及经济效益 3l 从设备运转的安全角度 从工艺的复杂程度 从回收的产品 从装置的投资 从运行成本 从尾气排放 冷凝法是最理想的方法,温度越低,油气产生的安全隐患可能性越小;吸附方法存在吸附床层高温热 点问题,膜分离法存在压缩机压缩油气易爆的安全隐患 冷凝法是最简单的工艺,只要通过压缩机制冷,在蒸发器内冷媒换热,将油气温度降到设定的温度,就 会达到预期的效果;其他的方法工艺复杂,给控制带来难度,还有二次处理带来其他问题 冷凝法是唯一可直接见到回收的汽油,并立刻可以派用场。直观了当,便于对装置的运行情况进行评 价;其他方法,均通过吸收的方式回收油气,需要进行二次分离处理,无直接的产品出现 冷凝法的所有设备可以国产化,费用低廉,同样规模的装置比吸附法低30%,比膜分离法低50%。吸 附法和膜分离法的主体设备需要进口 冷凝法电力消耗比吸附法稍高,与膜分离法大体持平 从尾气排放的达标情况来看,冷凝法、吸附法、和膜分离法都可以达到35克/米 的欧盟标准(也是未 来国家标准要求)的要求,吸收法无法达到陔标准;特别应该指出的是,冷凝法排放的尾气中,不含有苯 系物;而其他方法,尚有少量的苯系物排放 吸附法 吸收法 冷凝法 膜分离法 操作简单,生产运行好,吸附效率高,对长期运行和间歇运 行都适用吸收法,设计弹性 设计弹性大,操作方便,可以回收气体混合物 可以回收纯净的产品,适用于高浓度烃蒸汽的回收 占地小,处理气体的流量和浓度不受限制;特别适用于汽 油装车、装船,流程简单 活性炭吸附过程放热,对温度必须严格控制;如果进料气 中含有固体颗粒,必须进行预处理 不利于间歇操作,对吸收剂和吸收设备的要求高 能耗高,需要相对稳定的流动及浓度,不适用低浓度的烃 蒸汽 投资过高 表4各种油气回收技术(装置计总分 55+7 44+4 46+6 42+3 45十1 注:①各单项满分均以定各分值时适当考虑各自重 要性而定权重; ②为避免重复,仅作参考,不计人总分; ③作为参考分附加计算。 杜绝了汽油装车挥发损耗。3年来,汽油火车装车 约180万吨,按汽油装车平均挥发率1.5%0估算,累 计回收汽油约2 430吨,增加效益1 300多万元。 该项目总投资估算为110.95万元;根据回收资 金估算、运行费用估算,得出投资回收期约为131天。 4.2长岭分公司油气回收装置 长岭分公司以柴油作为吸收液的油气回收装置 经过技术改造后,增大了对油气的处理量,提高了汽 油回收率,降低了油品装车损耗,为企业创造了巨大 的经济效益。该方法简单,工艺过程为自动化控制, 投资少,见效快,特别适合炼厂油气回收装置使用。 按照装车过程汽油的排出油气体积分数为装车 量的0.013%、烃回收率为95%计算,油气回收装置 回收的汽油量=年装车量×0.13%X 95%。以 2002年铁路密闭装车油品出厂量77.45万吨计,装 车时油气挥发损耗为0.13%,汽油回收率为95%, 油品价格仅按最低的90 汽油2 995 吨计算,当 年回收资金为286.47万 年。 4.3间接效益 炼油、石化、储运等行业推广应用油气回收装 置,不但可降低油气排放量,减少了发生火灾的危险 性,有利于安全生产;而且还保护环境,防止污染,有 利于人体健康;不但回收油品组分较轻,密度较小, 汽化性能较好;还可以解决油品蒸发排放带来的一 系列问题,体现出显著的社会效益和环境效益。 32 当代 油石化 2009,17(12) 5总结与建议 综合应用将是油气回收技术今后发展的主流。 炼油、储运、油码头、油站等行业在没计和选型 目前,我国有130多家炼厂、2 000多座储油库、 时,应注意以下几方面的问题。 9.3万多座加油站,但油气回收工作远远落后于发 1)油气收集系统必须密封性好、安全性高、自 达国家,油气损失对石油资源造成的浪费,对环境造 动化程度高。油气收集系统对油气回收装置是致关 成的影响和对安全生产带来的潜在危害尚未引起国 重要的,只有通过油气收集系统收集到一定压力的 人的足够重视。油气回收作为一项环保产业,国外 油气,油气回收装置才能正常工作。目前,油罐车大 发达国家已应用了十几年,且得到了大范围普及。 多是顶部装油,油罐车罐口口径不一,市场上新、老 虽然油气回收在我国尚属刚刚起步,但从长远看,油 汽车车型复杂,汽车油箱的进油广多 气回收装置的上马不仅叮带来可观的经济效益,而 数装车栈桥按顶部装油设计等。这些都给设计和选 且还减少了污染,净化了环境,具有明显的社会效 择油气收集系统时带来一定的困难: 益。因此,油气回收势在必行。 2)油气回收装置和系统的建设起点要高。油 气回收装置尾气排放要符合环保法规,设计和选择 参考文献 的油气回收装置工艺要本着安全第一、技术先进、经 济适用的原则,在保证排放尾气达标的前提下尽可 1刘剑锋,王文娟油库与加 能节约投资、占地和运行费用。 佃 ,2007,0( … 3I 棼 黧 尝 匣。2 ㈤ 的弱点,需要取长补短综合应用各种油气回收技术。 4 :与 同 析与 袁. 保 例如正在建设的广西石化1 000万吨/年炼油工程 时什,『1、 就是采用冷凝+蓄热氧化这2种传统油气回收方法 5谭胜.油气刚殳技术的应用与比较.当代化工,2008,37(1) 的联姻,从而既保证可靠的安全性,同时也能达到较 6杨正山.柴油吸收法油气回收装置的工艺特点及应用.炼 好的回收效果。因此,对于具体问题采用何种技术, 油技术与1二程,2007,37(5) 能够因地制宜地达到良好的吸收效果,应在综合调 7于勇,谢放华.石油产品装卸过程中的油气回收技术.化 研后确定实施组合方案。 工环保,2004,24(3) 随着科学的进步和对环保意识的加强,油气回8蔡智,黄维秋·油气吸收回收系统的研究及工业应用 收技术越来越成为石化领域内研究热点之一。在倡 (石油炼制 化工, 006, (9) 导节能降耗、环保标准越来越严的今天,各种技术的 (编辑王丽敏) (上接第27页) 出以下一般性结论,即在中高价价格体系下,炼厂的 油加氢与催化组合对于资源的有效利用有很大帮 综合轻油收率越高,经济效益越好。其原因在于,由 助,同时也可带来较好的经济效益。特别是渣油加 于炼油毛利有保证,综合轻油收率提高所带来的产 氢与催化组合配以一定规模的加氢裂化装置,在目 品增值,远大于由于投资增加及操作费用加大所带 前蜡油与渣油工艺技术下,加工常规的中东原油是 来的成本费用的增加,从而带来经济效益的增长。 较适宜的技术方案。③渣油加氢与催化的深度组合 技术以及重质渣油的加氢技术对提高轻油收率、提 4初步结论 高资源的利用率、获取更大的经济效益十分有利,应 从上述初步对比分析可见,在采用常见的、较成 加大研究力度,加快研究步伐。 熟的蜡油与渣油加工技术加工目前常规中东原油条 另外还有一些其他技术可以采用,如流化焦 件下:①加氢裂化装置对提高轻油收率的作用是比 灵活焦化方案以及悬浮床加氢、沸腾床加氢技术。 较大的,但由于产品结构的原因,大规模加氢裂化装 但由于目前这些技术在当前原油性质条件下,要么 置的设置并未使得方案的经济效益获得提升,同时 应用较少,要么有待进一步研究,因此在本方案研究 过度提高加氢裂化的规模,也将造成柴汽比失衡的 中未进行比选,仅对目前常规技术进行研究讨论。 问题。②渣油加氢是提高轻油收率的重要手段,渣 (编辑张文长)
展开阅读全文
  石油文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:炼厂油气回收技术及经济效益
链接地址:http://www.oilwenku.com/p-64885.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2016-2020 石油文库网站版权所有
经营许可证编号:川B2-20120048,ICP备案号:蜀ICP备11026253号-10号
收起
展开