油气回收系统设计及运行特性计算文献综述

 2022-10-22 17:11:45
  1. 文献综述(或调研报告):

1.油气回收的研究背景

汽油等油品在运输、储存过程中,会挥发出大量的油气,对于这些油气的回收利用,可以减少因油气直接排放到环境中而产生的环境污染,同时也可减少能源浪费、避免安全隐患。因此,对油气中的轻烃组分进行回收具有重要意义。在油整个油气回收的过程中,各种形式和方法的密封手段虽然十分重要,但密封的油气若最终没有一个很好的去处,还是要排放到环境中去,这只是个时间上的问题,如果这样,之前所做的各种增加密封性的工作就失去了其意义,因此研究油气回收装置就显得尤为重要,它不仅要将密封的油气进行收集,还要对油气进行处理,以便从根本上解决油气存在的问题。现有的油气回收技术主要有四种,即:吸附法、膜分离法、冷凝法及吸收法。

四种油气回收方法各具优点,同样都存在自身无法克服的缺点。吸附法的回收效率相对其他三种方法要高,并且对低浓度的油气具有很强的吸附能力,这就使其在排放标准比较严格的场所得到了广泛使用。当采用活性炭作为吸附剂时,其一次性投资费用低,生产运行稳定,寿命长且不会产生二次污染。但由于吸附过程为放热过程,因此吸附床的温升时制约其应用的大问题。吸收法的原理和吸附法相似,但由于受到吸收液为一次性产品的限制,使其使用范围降低。在吸收法中,吸收剂和吸收塔的高度是决定吸收法回收油气效果的决定性因素。吸收法的回收效果较差。当要使处理后的尾气达到国家规定的排放标准时,吸收塔的高度会建造的很高。由于吸收塔内装有填料层,其内部的压降也很大。冷凝法油气回收技术虽然在工艺上比较成熟,但系统还是要比其他三种方法要复杂,在处理浓度较高,中流量的油气方面具有优势,且回收的烃类液体不含杂质。如果采用单一制冷剂来回收油气,尾气中非甲烷总烃的含量较高,不能满足要求。若要使排放达到标准,冷凝温度要控制在-110℃以下,这对设备的要求较高,增加了装置的能耗和运行成本。另外冷凝法中的冷凝温度都在0度以下,油气中含有的水分无可避免的会在换热器的表面结霜。因此还需要考虑除霜问题。膜法作为一门新兴的油气回收技术,现在还处于研究阶段。由于其具有占地面积小,性能可靠,操作灵活、简便而受到广泛的关注。但对高性能膜的开发还在研究,膜法油气回收技术还没有实现国产化,其投资成本较高。目前还尚无较成熟的由于油气分离的膜材料的报道[46]。

在油气回收的四种基本方法中,只有冷凝法能够将油气中的轻烃组分直接转化为液态,可以回收纯净的产品。冷凝法油气回收系统的自动化程度高,当设定其运行程序后,其运行不需要配备专门的人员值守。装置的橇装化程度较高,可以将全部的控制系统、制冷设备和监测仪表都放置在一个箱体内,维修人员可以进入箱体进行维修;采用冷凝法回收油气时,装置都运行在低温环境下,因此安全性较好;为了适应不同工况的油气回收,冷凝法采用变频压缩机进行制冷,能够满足较大范围内的弹性操作,能够满足间断装车的需要;另外冷凝法相对其他方法的工艺流程短,不需要后续的处理工艺,工艺相对简单,操作和维修方便;冷凝法不会产生二次污染,在初投资方面相对较小,投资回收期短,同时冷凝法油气回收装置的使用寿命能够达到15年,因此得到广泛的应用。但是如果单独采用冷凝法进行油气回收,要达到国家标准规定的油品储运场所必须安装油气处理系统且规定油气排放浓度即非甲烷总烃流量le;25g/m3 ,冷凝法一般采用三级冷凝且第三级冷凝温度要达到-110℃以下,此时系统的能耗较高,系统复杂,投资运行费用高。由于当冷凝温度降低到-80℃左右时,油气中的C5和C6已经冷凝,并冷凝下大部分的C4,使油气尾气中总烃浓度小于35g/m3。因此考虑使用另外一种油气回收技术来代替冷凝法中的深冷阶段,来达到国家规定的油气回收标准,同时降低系统能耗和投资运行费用。

目前常用的是冷凝法。油气经过预冷、 一级冷却和二级冷却可以使大 部分挥发性有机化合物冷凝为液体回收, 排放的油 气浓度低于 35 mg/ L。如果要求排放的油气浓度更 低, 则需要对油气进行三级冷却( 液氮深冷) , 但此时 投资成本剧增。可利用感应式发电机代替液氮深冷 系统, 85% ~ 90% 油气经二级冷却后被回收, 其余 10%~ 15% 油气用于发电, 为自身提供电能, 但这类 设备造价比深冷工艺还要高 10% ~ 15%。

2.油气回收系统流程设计

2.3.1 油气侧流程设计

在冷凝法油气回收系统中,影响油气回收率的主要参数是冷凝温度。本方案冷凝系统确定的最低冷凝温度为- 80 ℃左右,若装置设计为一步制冷,油气直接从环境温度(35℃左右)降为 - 80 ℃,则压缩机制冷温差过大,这对压缩机的要求很高,且冷凝装置总能耗也会非常高。因此油气在冷凝段采用分级冷凝的方式,设计了三级冷凝 吸附和两级冷凝 吸附两种流程方案。

2.3.2制冷系统方案设计

本课题所采用的油气回收系统的二级冷凝温度在-35℃左右,三级冷凝温度在-75℃左右。对于二级

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