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航空油料油气回收处理技术研究_图文

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航空 油料 油气 回收 处理 技术研究 图文
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总第78期2014年第9期工程技术现代工业经济和信息化气回 收处理技术研究沈青,吴玮(北京首都国际机场五纬路中国航油综合办公楼,北京100621)8 2014摘要:文章介绍了目前常用的油气回收技术(吸收法、吸附法、冷凝法和膜分离法),对航空油料(航空汽油、航空煤油)的性质与汽油、柴油进行对比,推荐适合航空油料的油气回收方法。关键词:航空油料;成品油库;油气回收;吸附法;冷凝法中图分类号:献标识码:A 文章编号:2095椭(201 4)09b.0072—04引言油气一般指排放浓度很高的气态烃类化合物,且油气很容易在油品特别是轻质油品(汽油等)储存和运输过程中产生和挥发出来,若不对这些油气进行回收处理直接排放到大气中会造成诸多问题。为此,我国从环境保护、安全和节约资源方面,对油气的排放问题越来越重视,积极的研究各种油气回收处理装置,以减少油气的排放,提高油气的回收再利用。同时,制定了相关的标准和规范,如《油品装载系统油气回收设施设计规范》(012)、《储油库大气污染物排放标准》(规定了汽油、石脑油、航空煤油、溶剂油或类似性质油品的装油油气回收装置的设置要求及油气排放浓度高限等。1 油库油气回收系统现状油库中油气产生有卸油、储油和收发油三个阶段,但主要发生在收、发油阶段(大呼吸)。当油罐从外界收油和将油罐内的油品卸到油罐车中时,油罐和油罐车中的油气会随着油品不断的增加压力升高而被挤出来,该阶段的油气排放量相对较大,油气回收也主要针对这个阶段。国外早在20世纪初就开始研究油气回收技术,目前美国、欧洲等国的油气回收行业已经很成熟,已在炼收稿日期:2014一08一04作者简介:沈青(1982一),男,北京人,工程师,本科,从事民航供油工程设计工作;吴玮(1983_),女,山东人,工程师,硕士,从事民航供油工程设计工作。厂、油库、加油站和油码头应用,取得很好的效果。我国从20世纪80年代才开始重视并开始引进、研究油气回收技术,目前国内油气回收设施在油罐车装车设施内进行了普遍推广应用,技术较成熟,规范对此做了专门性规定,而对油品装船、原油地下洞库、铁路洗槽、油品储罐等设施采取的油气回收手段,目前还处于尝试阶段,其回收条件技术暂不完善,规范没有强制要求。2 油气回收处理技术油气回收处理技术即通过相应的工艺手段对收集的油气中所含的烃类物质成分进行回收,使排放的气体中烃类物质含量达到标准规定的限值以下。目前国内外油气回收基本处理技术主要有吸收法、吸附法、冷凝法和膜分离法。2.1吸收法吸收法根据油气混合物中各组分在吸收剂中的溶解度不同,能够溶解的组分在吸收剂中形成溶剂,不能溶解的组分留在气相中,使原混合气体各组分分离。吸收法分为常压常温吸收法和常压低温吸收法,通常选择煤油等贫汽油作吸收剂。常压常温吸收法是在常温下吸收,减压解吸;常压低温吸收法是在低温下吸收,加热解吸。吸收法对高浓度、大流量的油气有明显的优势,工艺流程较简单,投资相对较低,但占地大,油气回收率不高,要提高回收效果需增加投资和运行费用,且吸收剂消耗较大。2.2吸附法万方数据第4卷现代工业经济和信息化63.经过加压脱附或蒸汽脱附,富集的油气用真空泵抽吸到油罐或用其他方法液化,未被吸附的尾气则有排气管排出。吸附法油气回收装置由吸附、脱附、干燥和冷却四个阶段组成。在吸附法中使用较多的是活性炭真空再生回收装置。吸附法适合回收低浓度、小流量油气的回收,对于排放要求严格和其他回收方法难以达到要求的含烃气体处理,常作为深度净化或最终控制手段,油气回收率高,技术比较成熟。但工艺流程较复杂,需二次处理,吸附床容易产生高温热点,存在安全隐患,国产活性炭的吸附力不高,寿命较短。2.3冷凝法冷凝法是利用烃类物质在不同温度下的蒸汽分压差异,通过机械制冷使烃类物质蒸汽分压达到饱和状态,逐步冷凝成液态的油气回收方法。这种油气回收装置通常采用预冷、机械制冷、液氮制冷等步骤实现。油气经过预冷器,温度降到3℃左右,除去大部分的水蒸气。再经过一级冷却器冷却至.40℃左右,接着进入二级冷却器冷却至一75℃左右,经过一、二级冷却器85%一90%大部分的油气冷凝成液体回收,排放的贫油空气中油气浓度能够达到35 果要求更低的油气浓度,可以采用三级液氮制冷,温度冷却至一184℃左右,此时99%的油气能够冷凝成液体。冷凝法适合于较高浓度、中流量油气的回收,工艺流程较简单,有较高的安全性,占地较小。但对制冷设备及材料要求较高,操作严格,能耗及投资较高。2.4膜分离法利用特殊的高分子膜对烃类的优先透过性的特点,让油气和空气混合气在一定压力推动下油气优先透过高分子膜,而空气则被选择性截留。油气和空气混合气体经过压缩机压缩至o.39。o.686 过换热后进入吸收塔,温度在5—20℃之间,与吸收塔内成品汽油传质后,70%烃蒸汽被回收。吸收塔尾气经过高分子膜将烃蒸汽和空气分离,分离后的油气进入压缩机和装卸产生的油气重复上述.73.工艺过程,空气排入大气中。膜分离技术回收率可达到95%以上,适合各种浓度的油气,操作、运行和维护简单。但能耗和投资大,膜尚未实现国产化,价格昂贵且寿命短,膜分离装置需稳流、稳压气体。2.5油气回收处理技术对比北京市存储汽、柴油油库共21座,其中,中石油油库2座,中石化油库9座,其他社会油库10座,总库容约80万报告对其中10座油库2013年汽油油气回收情况进行了调查,详见下表。表1 2013年北京市部分油库汽油油气回收情况统计表所一 油库 油气回收 油气回收 排放 20'3年^油 油厍公司 名称 设备 处理■ 浓度 发油■ 库窖石接油库 吸收法 400 25 44814 5.05中石油北方油库 臃分离法 300 25 243536 2.1长辛店油库 吸附法 700 10 7 828224 18黄村油库 吸附法 300 5.17 378 725 7东方油库 吸附法 500 18 436886 3.2中石化 住海油库 暇附法 700 7.9 383 807 2.87沙河油库 吸附法 500 11.4 418248 2.7延庆油库 暖耐法 300 1.98 18111 1其他 国门油库 冷提法 200 140000 6.95晨蕾油库 吸附法 500 270000 5对北京市各油库油气回收技术使用情况的统计,可知吸附法(干式活性炭)使用比较普遍,油气排放浓度也相对较低,其中,长辛店油库2013年828 224泼油量最高,通过吸附法回收汽油油气663 t,回收率约为万分之八。通过对北京市成品油油库的调查走访,结合四种方法的优、缺点,从技术特点和成熟度角度进行总结对比,如下表所示。表2油气回收技术特点对比表优点 缺点 特点技术成燕.投资少。 占地面积大.很难达封排 单一吸收法鼍新麓淘吸收法 汰.适合回收膏浓度运行肇护成本怔 放要求 、大藏■油气的回收设备堆护较颤■.存在■技术较成熟.回收率 炸和着火的危险.活性炭 适用蕴■较广.适合吸附法 回收低浓度、小漉■膏。尾气排放浓度低 会污染环境.占地面积较 油气的回收大撮作简单、赡耗低、 装量造价膏.堆护价格膏一分■法 运行费用低。占地面 。技术发展不簟成熟。成 适用范圈广积小 品油库蕾殛宰低技术较成蕉、可通过 适用范■较广.适合冷凝法 深度冷凝达到较矗回 工艺较复杂、投资和运行 回收较膏浓度、中藏成本较膏收辜 量油气的回收综上,四种油气回收技术都有应用,但每种方法万方数据.74. 沈青,吴玮:航空油料油气回收处理技术研究的单独使用也都存在局限性,为追求较好的回收处理效果和降低成本,近些年国内外开始发展联合多种油气回收法的组合装置组,达到各种油气回收技术的优势互补。3 油气回收处理技术的发展国外现在主要研究趋势是油气回收装置的多种组合工艺,即同时使用上述方法中的2种以上,集成到1个装置中,形成优势互补。主要组合工艺有:预冷凝+膜分离、吸收+膜分离+变压吸附、压缩+冷凝十膜分离等。例如,美国凝与气体膜分离的集成油气回收装置。目前国内油气回收生产厂家也已开始研究组合工艺,主要有冷凝+膜分离、吸收+膜分离、冷凝+吸附三种组合工艺。其中,冷凝法与吸附法的结合,改善了冷凝法占地大及深度冷凝的耗能问题,同时也根除了吸附法可能因炭床过热导致起火的隐患。目前,浙江佳力科技股份有限公司、江苏中川通大环保设备制造有限公司等国内制造商在这两种油气回收工艺组合方面已取得成功应用。冷凝+吸附组合油气回收系统采用多级连续冷却方法降低挥发油气的温度,用制冷技术将油气的热量置换出来,实现油气组分从气相到液相的直接转换。利用烃类物质在不同温度下的蒸汽压的差异,通过降温使油气中一些烃类蒸汽压达到过饱和状态,采用二级制冷,使油气温度降至一75℃,将油气中90%以上的碳氢化合物冷凝成液体,未被冷凝的油气,在进入两座交替工作的吸附罐,被活性炭吸附。若一套活性炭系统吸附达到饱和,该罐即进行解析处理,解析后的油气进入制冷机前端,同时,另一套活性炭吸附系统投入工作,从活性炭系统排出的气体为达标气体。适用于中、低流量,各种浓度油气的回收处理。冷凝+吸附油气回收系统可采用撬装设备,占地小,自动化程度高,采用远程控制系统。由于油气通道为单独且密闭的,不与外界接触,里面只有冷却盘管,采用的压缩机、电控系统均为防爆型,不与油气接触,该装置安全性能较好。4 航空油料油气回收技术2014年第9期4.1航空油料油品性质目前我国民用航空油料主要分为航空汽油和航空煤油两种,100号航空活塞式发动机燃料(航空汽油)与95号车用汽油油品闪点均小于28℃同属于甲能指标接近,从挥发性和抗爆性上来讲航空汽油优于车用汽油。3号喷气燃料(航空煤油)油品闪点不小于38℃,属于乙于甲接近于_35号车用柴油,其挥发性较汽油相差很大。另外,从排放系数上,可量化比较各种油品的挥发性能,详见下表。表3未设蒸汽平衡处理系统的铁路和公路装载有机物排放因子(kg/油 燃料油装麓方式 原油 航空煤油 渣油(航空汽油) 舔,液下装羹 0,59 0.24 0.001 9 0.001 7 0.00001顶瓤傅蠢装羲 O.143 O.58 0.005 O.004 O,000034.2航空油料油气回收应用前景分析截至2013年底,我国共有193个运输机场(含枢纽机场、干线机场和支线机场)和约100个通用航空机场(不含临时起降点)。我国运输机场中全部枢纽机场和大多数干线机场,采用机坪管线加油系统给飞机加油,机场油库内一般不涉及汽车发油作业,无需装油油气回收。此31个机场2013年共给飞机加注航空煤油l 888万吨,占民航运输机场航空煤油加注总量的89%。少数干线机场和全部支线机场,采用罐式加油车给飞机加注航空煤油,机场油库内需要汽车发油作业,按规范须设置装油油气回收装置。此162个机场2013年共计加注航空煤油244万吨。另外,2013年,约100个通用机场通过移动式罐式加油车或撬装固定式加油设备加注航空煤油约4万吨,加注航空汽油约规范机场油库内的发油作业也须设置装油油气回收装置。从以上数据中可以看出,2013年,全国需要进行油气回收的航空油料装车量约为249万吨,且装油作业分布在全国各地262个机场内,162个民航运输机场平万方数据第4卷现代工业经济和信息化63.万t,100个通用机场平均每个机场每年消耗航空煤油仅有400t,消耗航空汽油仅有100t。结合上节对航空煤油和航空汽油物化性能分析,航空煤油油气损耗远远低于汽油,目前国内航空油料的油气回收主要针对无机坪管线加油系统的支线机场和通用机场,无法短期内获得经济效益,只能做到满足规范,避免环境污染,降低安全隐患。因此,航空油料油气回收设备应适合低浓度、小流量的工况,并在选择上需注重投资成本、维护成本和占地等指标。5 结语.75.从国内外油气回收发展趋势来看,吸附法、吸收法、膜分离法、冷凝法四种方法的单独使用都存在局限性,为追求较好的回收处理效果和降低成本,近些年国内外开始发展联合多种油气回收法的组合装置。根据规范要求,结合航空供油特点以及民航发展规划,航空油料油气回收技术将广泛应用于支线机场和通用机场,航空油料的油气回收设备需适合低浓度、小流量的工况,并注重占地、成本控制。综合来看,目前国内研发的撬装式冷凝+吸附油气回收装置更适合航空油料系统使用。(编辑:杨婷婷)。I。私u 圃00621)【hd in do∞dⅡle he ;上接第50页)权柳制、加强制度建设、促进作用发挥等多方面入手,整体推进职工信访工作,切实维护职工的合法权益,为构建和谐社会、和谐企业、和谐矿山作出贡献。(编辑:王红霖)e∞山(,of(48000)【of at of is to of 1me”d”of d∞p a me of w ow do d y of of is on me ce 00ofⅡt0 me y of of 方数据航空油料油气回收处理技术研究作者: 沈青, 吴玮, 北京首都国际机场五纬路中国航油综合办公楼,北京,100621刊名: 现代工业经济和信息化英文刊名: (期): 2014,4(18)引用本文格式:空油料油气回收处理技术研究[期刊论文]014(18)
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