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加油站油气回收处理技术的研究及应用进展

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加油站 油气 回收 处理 技术 研究 应用 进展
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加 油 站 油 气 回 收 处 理 技 术 的 研 究 及 应 用 进 展王 海 波   刘 念 曾   彭 德 强(抚 顺 石 油 化 工 研 究 院 环 保 所 , 113001)摘   要 :   介 绍 了 国 内 外 加 油 站 油 气 回 收 处 理 技 术 现 状 及 应 用 进 展 , 阐 明 了 国 内 开 发 的 重 点 应 是 : 密 闭 加 油 系 统 及 设 备 、 吸 收式 油 气 回 收 装 置 及 分 散 吸 附 集 中 处 理 系 统 。关 键 词 :   加 油 站   环 境 污 染   油 气 回 收 L nv en t P te l, 113001)of p w as in e ab he t en t at e ld be se o en t, ab so rp of en t w en po 加 油 站 油 气 污 染 问 题 早 在 80 年 代 已基 本 解 决 。 主 要 采 用 密 闭 卸 油 和 加 油 系 统 、 油 气燃 烧 处 理 系 统 或 油 气 回 收 系 统 。 目 前 国 内 的 加油 站 一 般 采 用 敞 口 卸 油 和 加 油 , 溢 散 的 油 气 直接 排 放 到 大 气 中 , 造 成 加 油 站 附 近 的 空 气 严 重污 染 。 6297- 1996《 大 气 污 染 物 综 合 排 放 标准 》 规 定 非 甲 烷 总 烃 量 的 排 放 标 准 : 最 高 允 许 排放 浓 度 150m g m 3, 无 组 织 排 放 监 控 浓 度 限 值5m g m 3。 目 前 国 内 非 密 闭 加 油 系 统 的 汽 油 蒸 气排 放 通 常 超 过 此 标 准 , 因 此 , 加 油 站 油 气 污 染 的防 治 应 该 是 下 一 阶 段 国 内 环 保 着 重 考 虑 解 决 的难 题 。1  油 气 回 收 处 理 技 术 发 展 概 况早 在 60 年 代 , 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 , 到 八 十 年 代 已 普 遍在 油 品 储 运 过 程 中 实 际 应 用 。 我 国 从 80 年 代 起开 始 进 行 这 方 面 的 探 讨 研 究 , 并 陆 续 开 发 和 引收 稿 日 期 : 2000- 03- 16作 者 简 介 : 王 海 波 , 抚 顺 石 油 化 工 研 究 院 环 保 所 从 事 研究 工 作 , 电 话 : (0413) 6427881- 207·53·  2002 年 第 25 卷 第 2 期   石   油   化   工   环   境   保   护N N M 进 了 一 些 应 用 装 置 。对 于 油 品 蒸 发 混 合 气 中 油 蒸 气 的 排 放 处理 , 关 键 技 术 在 于 怎 样 进 行 油 蒸 气 和 空 气 的 分离 , 分 离 出 来 浓 度 达 标 的 空 气 直 接 排 入 大 气 。 目前 油 蒸 气 的 分 离 回 收 方 法 可 分 为 吸 收 法 、 吸 附法 、 冷 凝 法 及 膜 选 择 渗 透 回 收 法 等 。 吸 收 法 主 要是 通 过 油 气 与 适 当 的 液 体 接 触 , 油 气 中 的 油 蒸 气溶 解 于 该 液 体 中 , 从 而 将 油 蒸 气 与 空 气 分 离 开 。 吸收 法 有 常 温 吸 收 法 和 低 温 吸 收 法 , 吸 收 剂 的 优 劣是 吸 收 效 果 好 坏 的 关 键 。 吸 附 法 是 利 用 油 气 中 油蒸 气 和 空 气 与 吸 附 剂 结 合 力 的 差 别 , 将 油 蒸 气 与空 气 分 离 开 , 然 后 对 吸 附 剂 进 行 再 生 脱 附 。 一 般采 用 活 性 炭 吸 附 剂 分 离 油 气 。 冷 凝 法 是 利 用 冷凝 剂 通 过 热 交 换 器 间 接 冷 凝 油 气 直 接 回 收 油品 , 但 由 于 间 接 传 热 制 冷 温 度 较 低 , (- 70~ ) , 相 应 装 置 较 复 杂 。 膜 分 离 法 是 利 用 油 蒸气 与 空 气 分 子 大 小 的 不 同 在 膜 内 扩 散 性 能 不同 , 即 渗 透 速 率 的 不 同 , 来 实 现 分 离 。 对 于 气 体分 离 常 用 的 是 高 分 子 材 料 制 成 的 聚 合 物 膜 。一 般 来 说 , 油 气 回 收 装 置 的 油 气 进 口 浓 度为 0~ 50% (体 积 百 分 比 ) , 平 均 浓 度 约 为 30%(体 积 百 分 比 ) ; 出 口 浓 度 为 3%~ 5% (体 积 百分 比 ) ; 回 收 率 不 小 于 90% (重 量 百 分 比 ) 油 气进 口 温 度 为 5~ 40℃ 。2  国 外 加 油 站 油 气 的 回 收 和 处 理在 加 油 站 油 蒸 气 回 收 处 理 方 面 , 国 外 已 有很 多 专 利 和 产 品 , 各 种 文 献 报 道 也 较 多 。 文 献 中给 出 的 国 外 一 些 常 见 的 加 油 站 油 气 回 收 和 燃 烧处 理 装 置 工 艺 流 程 如 下 。图 1 说 明 了 一 种 吸 附 式 加 油 站 油 气 回 收 系统 , 装 置 中 包 括 了 一 个 浮 顶 罐 , 两 个 活 性 炭 吸 附罐 , 一 个 燃 烧 锅 炉 。 浮 顶 罐 中 的 油 气 来 自 于 加 油站 密 闭 卸 油 和 加 油 系 统 。 工 作 时 从 密 闭 加 油 系统 来 的 油 气 进 入 浮 顶 罐 内 , 当 罐 内 压 力 达 到 一定 值 后 , 打 开 通 往 吸 附 柱 或 燃 烧 炉 的 阀 门 , 油 气进 行 吸 附 或 通 过 鼓 风 机 进 入 氧 化 燃 烧 炉 , 吸 附或 燃 烧 后 的 尾 气 排 放 到 空 气 中 。 吸 附 饱 和 后 关闭 进 气 阀 , 启 动 鼓 风 机 对 吸 附 柱 进 行 加 热 再 生 ,再 生 后 重 新 进 行 吸 附 。图 2 说 明 了 一 种 加 油 站 油 气 污 染 控 制 系统 。 系 统 由 带 有 回 气 管 的 密 闭 卸 油 和 加 油 系 统 、地 下 油 罐 、 燃 烧 火 炬 组 成 。 卸 油 或 加 油 时 , 油 气通 过 回 气 管 进 入 储 罐 内 , 多 余 的 油 气 通 过 管 路进 入 火 炬 排 放 燃 烧 。图 1  吸 附 式 加 油 站 油 气 回 收 系 统图 2  加 油 站 密 闭 加 油 及 油 气 火 炬 燃 烧 系 统图 3 给 出 了 一 种 较 为 复 杂 的 冷 凝 吸 收 式 加油 站 油 气 回 收 系 统 。 系 统 中 包 括 了 冷 凝 吸 收 塔 、油 储 罐 、 浮 顶 罐 、 密 闭 加 油 系 统 等 。 加 油 时 多 余的 油 气 不 外 泄 , 直 接 进 入 浮 顶 罐 。 装 置 工 作 时 ,打 开 制 冷 机 , 先 通 过 下 部 进 料 泵 将 吸 收 塔 加 入一 定 量 的 汽 油 , 然 后 关 闭 进 料 泵 ; 当 浮 顶 罐 内 压力 达 到 一 定 值 后 , 启 动 吸 收 塔 进 料 泵 , 塔 内 的 汽油 与 浮 顶 罐 的 油 气 混 合 后 进 入 吸 收 塔 , 油 蒸 气冷 凝 成 为 汽 油 , 未 冷 凝 的 气 体 通 过 吸 收 塔 顶 排 放到 大 气 ; 当 吸 收 塔 内 汽 油 液 位 达 到 一 定 高 度 后 通过 管 路 流 回 到 地 下 储 罐 内 , 使 装 置 保 持 平 衡 。图 4 给 出 一 种 汽 车 槽 车 自 身 携 带 吸 附 过 滤器 的 油 气 控 制 系 统 , 槽 车 卸 油 时 , 槽 车 油 罐 与 地下 油 罐 的 油 气 构 成 一 个 通 路 , 多 余 的 油 气 通 过·63· 石   油   化   工   环   境   保   护                     2002 年 第 25 卷  图 3  加 油 站 密 闭 加 油 及 油 气 冷 凝 回 收 系 统槽 车 上 的 吸 附 过 滤 器 过 滤 后 排 入 大 气 , 过 滤 器吸 附 饱 和 后 进 行 再 生 处 理 。图 4  加 油 站 密 闭 加 油 及 油 气 过 滤 排 放 系 统3  国 内 加 油 站 油 气 的 回 收 和 处 理国 内 油 气 回 收 的 研 究 和 应 用 主 要 侧 重 于 汽油 罐 车 的 油 品 装 运 , 针 对 加 油 站 油 气 回 收 处 理方 面 的 研 究 和 报 道 几 乎 没 有 。 油 气 的 回 收 处 理方 法 也 主 要 以 吸 收 法 和 吸 附 法 为 主 , 因 这 两 种方 法 回 收 费 用 低 , 更 符 合 中 国 国 情 。 目 前 国 内 有几 家 在 进 行 这 方 面 的 研 究 , 江 苏 石 油 化 工 学 院和 金 陵 石 油 化 工 公 司 炼 油 厂 、 长 岭 炼 油 厂 等 都进 行 了 一 些 实 验 室 和 工 业 装 置 应 用 方 面 的 研究 。 文 献 [ 2 ]介 绍 了 我 国 从 美 国 M 程 公司 引 进 的 活 性 炭 吸 附 油 气 回 收 装 置 : rp r R C - 64 的 情 况 , 和 程 公 司 的 冷凝 油 气 回 收 装 置 : rR n 00 的 工 艺 情 况 ; 国 内 也有 一 些 油 气 回 收 方 面 的 专 利 报 道 , 中 国 专 利89206893 给 出 了 一 种 油 气 冷 凝 回 收 装 置 , 该 装置 除 可 回 收 油 气 外 , 还 可 用 于 回 收 醇 、 苯 和 酮 等易 挥 发 的 化 工 产 品 ; 中 国 专 利 89205949 给 出 了一 种 冷 却 、 吸 收 和 吸 附 三 合 一 的 油 气 回 收 装 置 。4  各 种 加 油 站 油 气 回 收 处 理 系 统 的 比 较411 吸 附 法 加 油 站 油 气 处 理 装 置吸 附 法 加 油 站 油 气 处 理 装 置 主 要 有 两 种 类型 : 固 定 式 加 油 站 油 气 吸 附 装 置 及 油 罐 车 携 带式 油 气 吸 附 处 理 设 备 。 吸 附 法 处 理 装 置 核 心 设备 为 吸 附 柱 , 其 结 构 简 单 , 直 接 操 作 费 用 不 高 ,但 因 工 艺 过 程 中 含 有 吸 附 剂 的 脱 附 再 生 过 程 ,因 此 吸 附 和 再 生 合 在 一 起 的 装 置 , 费 用 高 于 吸收 法 。 如 果 采 用 加 油 站 分 散 吸 附 , 吸 附 柱 集 中 统一 再 生 处 理 及 油 气 回 收 或 燃 烧 工 艺 , 其 操 作 费用 相 对 并 不 昂 贵 , 而 且 这 种 方 法 比 较 适 合 国 内的 加 油 站 系 统 。 吸 附 的 效 果 与 吸 附 材 料 的 选 择和 吸 附 操 作 条 件 直 接 相 关 , 吸 附 后 排 放 气 体 可以 达 到 国 家 规 定 的 标 准 。 工 业 应 用 的 吸 附 剂 一般 应 满 足 吸 附 能 力 强 、 选 择 性 好 、 容 易 再 生 和 再利 用 、 机 械 强 度 高 、 化 学 稳 定 性 好 、 价 格 便 宜 等要 求 。 吸 附 法 处 理 油 蒸 气 一 般 选 用 活 性 炭 吸 附材 料 。 有 文 献 介 绍 在 适 宜 的 条 件 下 活 性 炭 的 吸附 能 力 可 达 到 : 0125~ 0131 蒸 气 1性 炭 。412 吸 收 法 加 油 站 油 气 回 收 装 置吸 收 法 加 油 站 油 气 回 收 装 置 一 般 有 两 类 :常 温 吸 收 法 和 低 温 吸 收 法 油 气 回 收 装 置 。 吸 收法 处 理 装 置 结 构 相 对 简 单 , 其 主 要 设 备 为 吸 收塔 , 单 套 装 置 相 对 投 资 少 , 但 如 果 每 个 加 油 站 都建 立 一 套 装 置 , 其 费 用 也 较 高 。 吸 收 后 的 气 体 达标 后 排 放 , 吸 收 后 的 富 油 直 接 使 用 (油 气 与 吸 收剂 相 同 时 )或 进 行 分 离 处 理 (油 气 与 吸 收 剂 不 同时 )。 吸 收 法 的 效 果 与 吸 收 剂 的 选 用 有 关 , 目 前使 用 的 吸 收 剂 有 汽 油 、 柴 油 和 配 制 的 专 用 吸 收液 。 国 内 对 吸 收 法 研 究 较 多 , 而 且 就 大 型 油 库 实际 使 用 操 作 来 看 效 果 不 错 。413 冷 冻 法 加 油 站 油 气 回 收 装 置冷 冻 法 油 气 回 收 装 置 原 理 很 简 单 , 它 利 用冷 凝 剂 通 过 热 交 换 器 间 接 冷 凝 油 气 , 可 直 接 回收 到 油 品 。 但 由 于 间 接 传 热 , 制 冷 温 度 要 求 较 低(- 70~ - 80℃ ) 才 可 保 证 有 较 高 的 回 收 率 , 相·73·  第 2 期                 王 海 波 等 1 加 油 站 油 气 回 收 处 理 技 术 的 研 究 及 应 用 进 展应 装 置 较 复 杂 , 目 前 , 国 产 设 备 要 达 到 工 业 化 应用 程 度 成 本 太 高 , 因 此 很 难 在 国 内 推 广 。414 氧 化 燃 烧 法 油 气 处 理 装 置利 用 催 化 氧 化 燃 烧 法 直 接 处 理 油 气 是 一 种操 作 费 用 较 低 的 方 法 , 但 因 为 涉 及 到 油 气 燃 烧和 空 气 污 染 , 以 及 考 虑 到 加 油 站 安 全 问 题 和 环境 保 护 , 每 个 加 油 站 建 一 套 这 种 处 理 装 置 比 较困 难 。 如 果 采 用 加 油 站 分 散 吸 收 、 统 一 氧 化 燃 烧处 理 , 是 可 以 考 虑 的 一 种 较 好 办 法 。 从 操 作 费 用和 燃 烧 热 能 再 利 用 来 看 , 其 成 本 与 吸 收 法 差 不多 , 能 否 保 证 安 全 操 作 是 此 种 方 法 的 主 要 问 题 。5  目 前 应 该 考 虑 的 研 究 方 向(1)加 油 站 密 闭 加 油 系 统 技 术 和 产 品 。 这 方面 的 侧 重 点 应 该 是 汽 车 加 油 站 卸 油 和 加 油 过 程中 相 关 设 备 研 究 和 开 发 , 包 括 带 回 气 管 的 加 油枪 的 设 计 制 造 、 密 闭 收 油 和 加 油 工 艺 系 统 、 多 余油 气 的 排 放 装 置 等 。(2)油 气 回 收 处 理 系 统 技 术 及 产 品 。 在 吸 附法 、 吸 收 法 、 冷 冻 法 和 氧 化 燃 烧 法 四 种 油 气 处 理系 统 中 吸 收 法 和 吸 附 法 相 对 成 本 较 低 , 这 方 面的 研 究 开 发 应 该 是 国 内 下 一 步 实 用 型 加 油 站 油气 回 收 技 术 的 重 点 。 尤 其 是 分 散 吸 附 、 集 中 再 生处 理 回 收 油 气 系 统 更 符 合 国 内 的 实 际 情 况 。 另外 利 用 先 进 的 膜 分 离 方 法 回 收 油 气 是 未 来 技 术发 展 的 方 向 ; 这 种 方 法 设 计 简 单 、 操 作 方 便 、 成本 低 廉 , 是 一 个 非 常 有 前 景 的 研 究 领 域 。参 考 文 献1  夏 永 明 . 石 油 储 运 过 程 环 境 污 染 控 制 . 北 京 : 中 国 石化 出 版 社 , 199212  黄 维 秋 . 油 品 蒸 气 排 放 污 染 的 防 治 . 石 油 化 工 环 境保 护 . 1994, (2)3  柴 亚 森 . 城 市 加 油 站 油 气 污 染 控 制 . 石 油 库 与 加 油站 . 1999, 14  黄 维 秋 . 蒸 发 油 气 回 收 技 术 的 研 究 . 油 气 储 运 85  长 岭 炼 油 厂 汽 油 轻 烃 回 收 装 置 投 用 . 石 油 炼 制 16  万 永 福 . 法 油 气 回 收 装 置 的 应 用 . 石 油 库 与加 油 站 . 1999, 1(上 接 第 28 页 )首 先 , 原 料 在 乳 化 水 罐 1 和 乳 化 水 罐 2 中沉 降 一 段 时 间 , 脱 除 上 面 的 浮 油 , 底 部 乳 化 水 用泵 抽 出 与 酸 罐 中 的 稀 酸 在 几 组 串 联 的 静 态 混 合器 中 混 合 反 应 , 然 后 进 入 沉 降 罐 中 沉 降 ; 采 用 二级 沉 降 罐 分 出 极 少 量 的 油 和 环 烷 酸 , 破 乳 后 的水 用 静 态 混 合 器 中 和 后 重 新 利 用 或 排 入 污 水 厂进 一 步 处 理 。因 所 用 酸 和 碱 为 腐 蚀 性 原 料 , 所 以 酸 罐 、 碱罐 及 有 关 混 合 设 备 需 用 防 腐 材 料 。参 考 文 献1  (日 ) 矶 田 孝 一 、 藤 本 武 彦 著 1 表 面 活 性 剂 1 北 京 :轻 工 业 出 版 社 , 19732  表 面 活 性 剂 应 用 手 册 1 北 京 : 化 学 工 业 出 版 社 ,1995二   英 类 的 简 易 测 定 方 法在 测 定 二   英 类 物 质 时 , 为 了 防 止 试 样 中 杂 质 对 测 定 的 影 响 , 一 般 采 用 毛 细 管 色 谱 高 分 辨 质 谱 (C )法 测 定 ; 若 试 样 中 二   英 类 含 量 高 时 , 则 用 毛 细 管 色 谱 低 分 辨 质 谱 (C L )法 测 定 。 该 法 虽 具 有 仪器 安 装 占 的 空 间 小 、 价 格 比 C 便 宜 1 5~ 1 8、 操 作 简 单 和 普 及 率 高 等 优 点 , 但 灵 敏 度 却 比 C 法 低 1 10 左 右 。 为 克 服 这 一 缺 点 , 最 近 日 本 开 发 了 向 仪 器 中 注 入 大 量 试 样 的 升 温 型 气 化 室 ( 法 , 此 法适 用 于 垃 圾 焚 烧 炉 排 气 中 和 石 灰 中 含 量 的 高 的 二   英 类 的 测 定 。张 济 宇 摘 译 自 日 本 《 ‰ 研 究 》308 (8) , 79 (2001)·83· 石   油   化   工   环   境   保   护                     2002 年 第 25 卷  
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