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成品油油库油气综合处理技术及工艺设计

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成品油 油库 油气 综合 处理 技术 工艺 设计
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成 品 油 油 库 油 气 综 合 处 理 技 术 及 工 艺 设 计崔 永 超(中 国 石 化 河 北 石 油 分 公 司 , 河 北   石 家 庄   050021)摘   要 :简 述 了 成 品 油 油 库 油 气 回 收 的 重 要 意 义 ,分 析 了 国 内 外 成 品 油 油 库 油 气 排 放 治 理 现 状 。 简 要 介 绍 了 现 有 油 气 回 收 方法 ,并 提 出 了 油 库 整 套 油 气 回 收 工 艺 的 设 计 方 案 并 应 用 于 实 际 ,指 出 了 在 实 施 油 气 回 收 系 统 时 应 注 意 的 问 题 。 结 果 表 明 成 品 油 油 库应 用 油 气 回 收 技 术 成 效 明 显 ,具 有 环 保 、 节 能 、 安 全 多 重 功 效 。关 键 词 :油 库 ;油 气 回 收 ;吸 附 法 ;工 艺 设 计om en t il a s O 50021, of of em of a of p p in p p s be in of le of p p 简 介 :崔 永 超 (1968 - ) ,男 ,油 气 储 运 工 程 师 ,学 士 ,从 事 油 气 储 运 管 理 工 作 。 E - 油 在 输 送 分 配 过 程 中 ,由 于 温 度 、 压 力 的 变 化 容 易 造 成油 气 的 “ 小 呼 吸 ” 和 “ 大 呼 吸 ” 损 耗 ,同 时 将 产 生 大 量 的 挥 发 性油 气 ,不 仅 浪 费 了 巨 大 资 源 、 给 环 境 带 来 很 大 污 染 、 形 成 的 油 气聚 集 易 成 为 易 燃 易 爆 场 所 ,更 给 油 库 的 运 营 造 成 巨 大 安 全 隐 患 。伴 随 着 国 民 经 济 的 快 速 发 展 ,节 能 减 排 问 题 日 益 严 峻 ;伴 随 人 们节 能 、 低 碳 、 环 保 意 识 的 增 强 ,油 库 油 气 回 收 治 理 改 造 工 作 也 越来 越 紧 迫 。 油 气 回 收 已 是 人 们 面 临 重 要 课 题 。 同 时 为 了 保 障 人体 健 康 、 提 高 油 品 质 量 、 节 约 能 源 、 排 除 安 全 隐 患 ,优 化 油 库 工 艺设 计 、 引 入 油 库 油 气 回 收 系 统 迫 在 眉 睫 ,以 达 到 实 现 减 少 污 染 的要 求 并 能 达 到 良 好 的 经 济 效 益 [ 1 ]。由 于 大 部 分 轻 质 油 品 属 于 挥 发 性 易 燃 易 爆 物 质 ,易 聚 积 、 易与 空 气 形 成 爆 炸 性 混 合 物 后 沉 聚 积 于 洼 地 或 者 管 沟 之 中 ,遇 火极 易 发 生 爆 炸 或 者 火 灾 事 故 ,容 易 造 成 生 命 和 财 产 重 大 损 失 。如 果 烃 密 度 在 1% ~ 7%之 间 则 处 于 爆 炸 范 围 ,所 以 在 成 品 油 油库 设 置 油 气 回 收 装 置 是 现 代 化 油 库 建 设 的 趋 势 。 而 成 品 油 库 各区 的 火 灾 发 生 率 统 计 结 果 为 罐 区 6. 94% ,接 卸 区 27. 78% ,发 油区 36. 11% ,可 知 在 接 卸 区 和 发 油 区 发 生 的 事 故 为 油 库 事 故 的 大多 数 。从 20世 纪 70年 代 以 后 ,我 国 开 始 对 油 气 损 耗 着 步 采 取 控 制手 段 ,油 气 损 耗 占 原 油 量 的 比 例 高 达 0. 6%左 右 ,随 着 技 术 不 断进 步 ,特 别 是 浮 顶 罐 的 推 广 应 用 ,使 油 气 损 耗 大 幅 度 降 低 ,资 料显 示 ,汽 油 从 炼 厂 生 产 出 来 到 达 最 终 用 户 手 中 ,一 般 要 经 过 4次装 卸 ,每 次 装 卸 都 有 1. 8%的 挥 发 损 失 , 4次 装 卸 的 损 失 率 既 为7. 2% ,所 以 在 接 卸 区 和 发 油 区 设 置 油 气 回 收 设 施 从 节 能 和 安 全上 考 虑 尤 为 重 要 。1  油 库 油 气 回 收 简 介目 前 油 气 回 收 方 法 主 要 有 吸 收 法 、 吸 附 法 、 冷 凝 法 和 膜 分 离法 。 有 些 还 含 有 压 缩 过 程 或 几 种 方 法 的 综 合 利 用 。(1)冷 凝 式 油 气 回 收 原 理 :利 用 冷 冻 工 程 方 法 ,将 油 气 热 量置 换 出 来 ,使 其 气 态 遇 冷 变 为 液 态 ,实 现 回 收 利 用 。 冷 凝 法 回 收油 气 的 原 理 比 较 简 单 ,利 用 制 冷 剂 通 过 热 交 换 器 进 行 冷 凝 ,可 直接 回 收 到 油 品 。(2)膜 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 ,在 某 些 薄 膜 中 的 渗 透 速 率 差 异 极 大 ,膜 分 离 技 术 就 是 利 用 薄膜 这 一 物 理 特 性 来 实 现 烃 蒸 气 与 空 气 的 分 离 。 膜 分 离 法 回 收 油气 时 ,在 混 合 气 进 入 膜 分 离 器 前 增 加 压 缩 +冷 凝 过 程 ,压 缩 冷 凝后 的 油 气 再 通 过 膜 将 油 气 与 空 气 的 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 。 经 膜 分 离净 化 后 的 空 气 排 入 大 气 。 基 本 原 理 利 用 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 根 据 油 气 优 先 透 过 膜 得 以“ 脱 除 ” 回 收 。(3)吸 收 法 是 一 种 重 要 的 混 合 物 分 离 方 法 ,分 为 常 压 常 温 吸收 法 和 常 压 低 温 吸 收 法 。 前 者 设 备 投 资 少 ,操 作 简 单 ,使 用 范 围广 ,国 内 应 用 的 也 比 较 多 。 目 前 研 究 的 重 点 在 于 筛 选 和 开 发 研制 出 性 能 良 好 的 吸 收 液 。 吸 收 法 作 为 一 种 古 老 的 混 合 物 分 离 方法 ,其 分 离 原 理 已 经 比 较 成 熟 ,在 石 化 系 统 内 也 得 到 了 广 泛 的 应·742·2010年 38卷 第 9期 广 州 化 工© 1994 。 吸 收 分 离 的 优 点 是 可 以 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 ,否 则 吸 附 热 效 应 将 很 明 显 。(4)吸 附 法 油 气 回 收 装 置 由 吸 附 系 统 和 吸 收 系 统 组 成 ,吸 附系 统 以 专 用 汽 油 碳 作 为 吸 附 材 料 ,利 用 其 单 位 体 积 有 着 极 大 的表 面 积 ,有 效 地 吸 附 油 气 中 的 烃 ,它 由 两 个 交 替 工 作 的 活 性 炭 床组 成 ,油 气 从 吸 附 器 下 端 进 入 吸 附 器 内 ,经 过 活 性 炭 床 层 ,被 活性 炭 吸 附 。 吸 附 后 的 油 气 通 过 吸 附 器 出 口 ,经 浓 度 检 测 后 排 放到 大 气 中 ,从 而 达 到 净 化 的 目 的 。 当 吸 附 器 出 口 浓 度 达 到 设 定值 时 ,吸 附 器 的 出 口 阀 门 自 动 关 闭 ,真 空 解 析 阀 门 打 开 ,同 时 真空 泵 启 动 ,降 低 活 性 炭 床 压 力 ,使 油 气 从 活 性 炭 的 孔 隙 结 构 中 脱离 出 来 ,分 离 出 的 油 气 被 真 空 泵 送 入 吸 收 系 统 ,吸 收 系 统 由 吸 收塔 和 两 台 油 泵 组 成 。 进 入 吸 收 塔 的 油 气 与 来 自 罐 区 的 常 温 贫 油逆 流 接 触 被 吸 收 下 来 送 回 储 油 罐 作 为 成 品 油 发 出 。 未 被 吸 收 的油 气 返 回 油 气 总 管 道 与 发 油 台 送 来 的 油 气 混 合 后 进 入 活 性 炭 床再 次 被 吸 附 [ 2 ]。2  油 气 回 收 系 统 设 计油 库 简 介 :湖 北 某 成 品 油 油 库 为 原 有 油 库 ,目 前 以 铁 路 方 式进 油 ,汽 车 运 输 方 式 出 库 ,主 要 经 营 90#、 93#、 97#汽 油 、 柴 油 。 现对 汽 车 发 油 台 进 行 改 造 并 采 用 吸 附 法 油 气 回 收 装 置 对 油 气 进 行回 收 。公 路 发 油 区 设 有 8车 位 通 过 式 公 路 发 油 亭 1座 ,采 用 上 装发 油 方 式 ,共 设 10套 上 装 密 闭 发 油 鹤 管 。 其 中 汽 油 4个 车 位 ,设4套 鹤 管 ;柴 油 4个 车 位 ,上 设 6套 鹤 管 (2个 为 双 鹤 位 ) ,鹤 管 口径 均 为 采 用 泵 送 发 油 工 艺 ,系 统 原 则 上 采 用 专 管 专 线泵 送 发 油 工 艺 ,发 油 泵 设 在 发 油 台 下 ,发 汽 油 、 柴 油 共 设 10台100 道 发 油 泵 每 个 发 油 鹤 管 前 均 设 流 量 计 电 液 阀 ,实现 计 算 机 控 制 定 量 装 车 。汽 油 单 车 位 发 油 量 约 为 100h。 根 据 《 油 气 回 收 系 统 工程 技 术 导 则 》 Q / 2007计 算 ,单 台 泵 发 油 量 为 100h,则 4台 汽 油 泵 同 时 工 作 时 发 油 量 为 400h,油 气 回 收 装 置 处 理能 力 计 算 式 如 下 :Q = K × ∑ q (1)式 中 : Q— — — 汽 油 装 车 设 施 计 算 排 气 量 , — — 汽 油 发 油 鹤 管 同 时 工 作 系 数∑ q— — — 所 有 汽 油 发 油 鹤 管 排 气 量 之 和 , 是 密 闭 发 油 , 4台 汽 油 泵 同 时 工 作 发 油 量 400h,可置 换 出 汽 油 油 气 ∑ q = 400h。根 据 公 式 (1)计 算 所 需 油 气 回 收 处 理 能 力 为 340h。 设计 实 际 油 气 回 收 装 置 处 理 能 力 为 400h。 根 据 吸 附 法 油 气 回收 原 理 (通 过 活 性 炭 吸 附 后 再 通 过 真 空 泵 解 吸 油 气 回 收 技 术 是一 种 往 复 流 程 的 油 气 回 收 过 程 ) ,设 计 出 油 气 回 收 工 艺 流 程 图 。图 1为 油 库 油 气 回 收 系 统 工 艺 流 程 图 :本 油 库 共 经 营 90#、 93#、97#三 个 标 号 汽 油 ,该 回 收 系 统 工 艺 采 用 一 个 低 标 号 罐 ( 90 #汽油 ) ,作 为 收 集 回 收 的 汽 油 ,当 站 台 开 始 装 车 时 ,装 车 中 产 生 的 油气 通 过 密 闭 装 车 系 统 ,沿 油 气 管 道 进 入 油 气 回 收 装 置 ,贫 汽 油(90#汽 油 )来 自 罐 区 流 入 油 气 回 收 装 置 ,进 行 汽 油 喷 淋 吸 收 汽 油油 气 ;吸 收 油 气 后 的 贫 汽 油 变 为 富 汽 油 流 回 罐 区 ,整 个 油 气 回 收装 置 由 吸 附 与 脱 吸 炭 床 、 真 空 系 统 和 汽 油 喷 淋 吸 收 系 统 三 部 分组 成 。 油 气 回 收 系 统 工 艺 流 程 设 计 内 同 内 容 还 包 括 [ 3 - 4 ] :(1) 在 油 气 回 收 主 管 靠 近 与 油 气 回 收 处 理 装 置 的 连 接 法 兰处 安 装 截 断 阀 和 阻 火 器 。图 1  油 库 油 气 回 收 系 统 流 程 图1  of ) 油 气 回 收 主 管 道 的 直 径 应 根 据 油 罐 车 的 承 压 能 力 、 油气 回 收 装 置 及 其 油 气 回 收 管 道 系 统 允 许 的 压 力 损 失 ,经 水 力 计算 确 定 ,可 参 照 表 1。表 1  油 气 回 收 主 管 道 直 径 选 取 表最 大 发 油 量/ (h) ≤ 200 201~ 400 401~ 700 701~ 1000 > 1000主 管 道 公 称 直 径/50 200 250 300 350由 于 最 大 发 油 量 为 400 h,所 以 油 气 回 收 主 管 道 选 为3)油 气 回 收 管 道 的 水 平 段 应 坡 向 油 气 收 集 装 置 ,并 宜 有 不 小于 5‰ 的 坡 度 ,任 何 情 况 下 管 道 敷 设 坡 度 不 应 小 于 2‰ 。 若 线 路 中 间有 低 点 ,管 道 应 坡 向 低 点 ,并 应 在 低 点 处 设 置 凝 液 收 集 容 器 。(4)每 个 汽 油 装 车 鹤 管 所 配 置 的 油 气 回 收 支 管 道 直 径 宜 比鹤 管 直 径 小 一 个 规 格 等 级 ,本 油 库 采 用 所 以 配 用 回 收 支 管 。(5)设 置 凝 液 罐 目 的 是 : ① 为 了 收 集 油 气 中 的 液 体 (包 括 汽 油 或者 水 分 ) ; ② 当 油 气 回 收 设 备 出 现 故 障 的 时 候 ,尤 其 可 以 通 过 凝 液 罐上 排 气 管 排 出 ,排 气 管 口 应 安 装 全 天 候 防 爆 阻 火 呼 吸 阀 。 通 过 油 气回 收 装 置 的 使 用 ,产 生 的 社 会 效 益 和 经 济 效 益 是 很 显 著 的 。3  油 气 回 收 功 效(1)从 检 测 的 有 害 气 体 排 放 量 看 ,在 通 常 情 况 下 ,油 气 不 经 过 回收 所 排 放 浓 度 均 大 于 104mg/而 经 过 油 气 回 收 后 排 放 的 尾 气 浓 度值 均 小 于 设 计 标 准 103mg/测 试 结 果 见 表 2。表 2  天 津 善 门 口 油 库 油 气 回 收 塔 排 空 管 检 测 数 据(单 位 : mg/抽 样 编 码 甲 烷 非 甲 烷 总 烃抽 样 1 761 15 776抽 样 2 406 19 425抽 样 3 523 24 547抽 样 4 635 17 652抽 样 5 773 28 801平 均 值 620 21 641(下 转 第 254页 )·842· 广 州 化 工 2010年 38卷 第 9期© 1994 ,系 统 无 法 对 库 存 数 据 进 行 校 正 ,因此 在 平 衡 质 量 指 数 控 制 上 并 不 一 定 要 求 到 小 于 或 等 于 1。 详 见图 2。图 2  校 正 后 平 衡 结 果2. 7  报 表 的 开 发 与 应 用物 料 平 衡 的 结 果 主 要 以 报 表 的 方 式 来 体 现 ,为 了 准 确 的 反应 物 料 平 衡 的 实 际 情 况 ,我 们 分 别 定 制 了 相 关 的 日 平 衡 ,周 平 衡及 月 统 计 报 表 ,月 统 计 报 表 主 要 是 通 过 日 平 衡 的 累 加 ,部 分 调 整则 是 在 日 平 衡 中 直 接 进 行 调 整 ;同 时 为 了 满 足 日 常 工 作 需 求 ,还特 别 定 制 了 区 间 查 询 表 ,用 于 实 时 查 询 不 同 时 间 区 间 的 生 产 运营 情 况 。 系 统 还 定 制 了 报 表 ,在 月 统 计 报 表 确 认 完 成之 后 ,可 直 接 将 生 产 经 营 数 据 通 过 导 入 ,减少 了 人 工 对 照 的 工 作 量 ,同 时 也 减 少 了 数 据 的 出 错 环 节 。3  结   论物 料 平 衡 系 统 的 应 用 ,可 将 惠 州 炼 油 的 统 计 工 作 由 原 来 的月 平 衡 提 高 到 日 平 衡 ,只 需 0. 5天 /人 便 可 实 现 日 平 衡 ,使 公 司的 统 计 业 务 水 平 踏 上 一 个 新 的 台 阶 。 全 厂 物 料 平 衡 系 统 是 基 于生 产 过 程 机 理 与 统 计 分 析 方 法 实 现 物 料 数 据 的 校 正 和 产 率 计算 ,解 决 了 物 流 数 据 中 不 准 确 、 不 一 致 、 不 完 整 等 问 题 ,从 而 将 实时 过 程 数 据 提 炼 成 一 致 和 可 靠 的 高 质 量 生 产 管 理 业 务 信 息 。 通过 全 厂 生 产 物 料 平 衡 系 统 ,可 以 跟 踪 从 原 油 进 厂 到 产 品 出 厂 整个 物 料 的 流 向 ,对 各 生 产 装 置 、 罐 区 的 进 出 物 料 进 行 每 日 物 料 平衡 计 算 ,可 及 时 、 准 确 地 了 解 企 业 物 料 流 动 情 况 、 库 存 占 用 情 况 、装 置 生 产 情 况 、 产 品 结 构 情 况 及 产 品 出 厂 情 况 ,可 通 过 信 息 集 成形 成 优 化 控 制 、 优 化 调 度 和 优 化 决 策 等 判 断 或 指 令 。 物 料 平 衡的 应 用 ,使 我 厂 实 现 了 精 细 化 管 理 ,最 大 限 度 地 减 少 储 运 、 加 工损 失 以 及 降 低 装 置 能 耗 ,大 大 提 高 了 我 厂 的 经 济 效 益 。参 考 文 献[ 1 ]  王 华 . 中 国 石 油 计 划 及 应 用 . 控 制 工 程 , 2006 ( 4) : 13- 17.[ 2 ]  王 克 峰 . 中 物 料 平 衡 的 设 计 与 实 现 . 大 连 理 工 大 学 硕 士 学位 论 文 , 2009: 45 - 49.(上 接 第 248页 )(2)从 安 全 角 度 看 ,油 气 排 放 浓 度 的 大 大 下 降 ,提 高 了 油 库作 业 的 安 全 系 数 ,降 低 了 油 库 火 灾 的 发 生 机 率 ,油 库 的 爆 炸 危 险区 域 也 大 大 降 低 了 。(3)经 济 分 析 :某 油 库 每 年 发 汽 油 油 量 为 18 × 104 t,将 产 生大 约 270 气 ,按 95%的 回 收 率 ,每 年 节 约 资 金 1 × 106 元 。而 油 气 回 收 系 统 总 成 本 为 200 × 104 元 ,能 耗 每 年 3 × 104 由 此 可见 ,油 库 安 装 油 气 回 收 系 统 后 3~ 4年 可 收 回 成 本 ,经 济 效 果 也是 非 常 显 著 的 。4  注 意 事 项(1) 优 化 工 艺 ,选 择 合 适 管 径 ,减 少 局 部 阻 力 ,保 证 油 气 回收 管 道 水 平 段 以 不 小 于 5‰ 的 坡 度 坡 向 油 气 收 集 装 置 ,或 者 增 加凝 液 罐 以 保 证 管 内 积 液 顺 利 排 出 管 道 ,以 减 小 液 阻 。(2) 汽 油 装 车 采 用 下 装 方 式 的 ,装 车 台 布 置 宜 使 车 头 朝 向装 车 站 大 门 ,槽 车 接 口 宜 布 置 在 车 头 方 向 的 右 侧 (以 使 遇 到 突 发事 件 ,汽 车 能 迅 速 开 出 油 库 大 门 )。(3)设 备 和 管 道 的 所 有 开 口 或 接 头 的 连 接 部 件 均 应 采 用 依据 相 关 国 家 标 准 或 行 业 标 准 制 造 的 产 品 。 连 接 部 件 应 相 互 匹配 ,并 保 证 连 接 部 件 有 效 密 封 。 若 达 不 到 密 闭 要 求 ,不 但 回 收 效率 大 大 降 低 ,也 带 来 了 安 全 隐 患 。(4)与 凝 液 收 集 容 器 等 设 备 连 接 的 管 道 必 须 在 设 备 安 装 就位 并 经 注 水 沉 降 稳 定 后 进 行 安 装 。5  结   论(1)油 库 油 气 回 收 工 艺 简 单 、 旧 库 改 造 容 易 ,工 艺 过 程 为 自动 化 控 制 ,成 效 明 显 (油 气 回 收 率 能 达 到 98%以 上 )。(2)油 库 油 气 回 收 既 符 合 国 家 标 准 ,又 能 达 到 安 全 、 节 能 、 环保 、 经 济 的 多 重 功 效 。(3)油 气 回 收 装 置 投 用 后 ,装 置 油 气 总 回 收 率 达 98%。 不 仅回 收 了 油 气 ,实 现 了 降 本 增 效 ,而 且 保 护 了 环 境 ,消 除 了 安 全 隐患 ,其 经 济 效 益 和 社 会 效 益 显 著 ,具 有 较 好 的 推 广 价 值 。参 考 文 献[ 1 ]  朱 好 生 ,陈 广 卫 ,向 海 陵 . 活 性 碳 吸 附 解 吸 油 气 回 收 技 术 的 应 用 与发 展 [ J ]. 炼 油 技 术 与 工 程 , 2007, 37 (12) : 6 - 20.[ 2 ]  黄 维 秋 ,彭 群 ,刘 君 . 加 油 站 油 气 排 放 治 理 技 术 . 环 境 工 程 学 报 ,2009, 2 (3) : 327 - 330.[ 3 ]  孟 春 晖 ,刘 新 哲 . 加 油 站 油 气 回 收 系 统 设 计 . 燃 气 与 热 力 , 2008, 11(28) : 23 - 26.[ 4 ]  中 国 石 油 化 工 集 团 公 司 企 业 标 准 . 油 气 回 收 工 程 技 术 导 则 Q / 2007. 北 京 :中 国 石 油 化 工 集 团 公 司 , 2007.·452· 广 州 化 工 2010年 38卷 第 9期© 1994
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