油气储运毕业论文

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1、西安石油大学毕业设计（论文）降低加油站蒸发损耗方法研究摘 要：加油站蒸发损耗是在加油站在收油操作或加油过程中，由于密封不严实，大量的油蒸汽排放到大气中，而造成的油品损耗。而降低加油站的蒸发损耗是近年来油气.储运专业人员在降低油品损耗方面的一个新的研究领域。本文通过对油品损耗的原因及加油站油气挥发的特点的分析，提出了降低加油站蒸发损耗的几种方法。论文主要内容如下：首先，分析了油品引起蒸发损耗的原因及类型，针对加油站油气挥发的特点和发生挥发的重点部位，提出了通过收集蒸发的油品蒸汽来降低加油站的蒸发损耗。并提出了针对加油站油气挥发重点部位的油气收集系统。其次，针对收集油气的处理，提出了油气回收的方法

2、。具体介绍几种油气回收的方法及简单的工艺流程，并针对加油站适用情况，对几种回收方法进行综合比较。另外还介绍了油气回收在国内外的应用情况和今后油气回收技术的发展趋势。最后，利用冷凝回收法设计了一套试验设备，并进行了实验。通过实验得到的数据进行分析，提出了冷凝法在油气回收中的规律。关键词：加油站；蒸发；损耗；油气回收 Reduces The Gas Station Evaporation Loss Method ResearchAbstract :The gas station Evaporation loss is in receives the oil operation in the gas

3、 station or refuels in the process, because the seal is not solid, the massive oil steam discharges in the atmosphere, but creates losses of petroleum products. In recent years, reduced the gas station Evaporation loss is a new research area for oil gas storage and transport specialist in reducing t

4、he losses of petroleum products aspect. This article through to the losses of petroleum products reason and the gas station oil gas volatility characteristic analysis, proposed several methods about reduces evaporation loss of gas station. The paper primary coverage is as follows:Firstly, analyzed t

5、he oil evaporation loss reason and the type, and had the volatility key spot in view of the gas station oil gas volatility characteristic, proposed through the collection oil steam to reduce the gas station evaporation loss .And proposed some oil&gas collection systems in view of the gas station oil

6、 volatility key spot.Secondly, in view of collection oil gas processing, proposed several methods about oil&gas recovery. Introduced specifically several kind of oil&gas recovery method and the simple technical process, and aim at the gas station suitable situation, carries on the synthesis comparis

7、on to several recycling methods. Moreover also introduced technology of gas recovery from the gas station and its application progress at home and abroad.Finally, has designed a set of test equipment using the condensation method, and has carried on the experiment. The data obtains which from the ex

8、periment was analyzed ,proposed a rule in the oil gas recycling from the condensation method.Key words: Gas station; evaporation; loss; oil&gas recovery 目录摘要1Abstract2目录3第一章 绪论5第二章加油站的蒸发损耗72.1引起蒸发损耗的原因72.1.1油罐的大小呼吸72.1.2温度82.1.3油罐内气体空间。82.1.4油罐的密封程度82.2油品蒸发损耗的类型82.2.1按照造成的损耗的原因来划分82.2.2按作业性质分类92.3加油

9、站油气挥发的特点92.4加油站控制油气排放的相关标准10第三章降低加油站的蒸发损耗123.1 降低加油站蒸发损耗的意义123.1.1 有利于人类健康123.1.2 保护环境123.1.3 节能123.2 加油站控制油气的主要方法133.3油罐车卸油密闭油气回收系统133.4加油站卸油加油油气收集系统143.5 加油油气收集系统设备的简介153.5.1 真空泵153.5.2 油气回收系统监控器163.5.3 油气回收专用油枪163.5.4其它油气收集专用件163.6 加油站油气收集和回收的重点部位17第四章加油站的油气回收184.1 油气回收的概念184.2 油气回收的方法184.2.1吸附法1

10、94.2.2吸收法204.2.3 冷凝法214.2.4 膜分离法224.3油气回收技术（装置）综合比较224.4 油气回收应用现状和发展趋势244.4.1世界发达国家地区的情况和我国现状244.3.2油气回收技术发展方向24第五章实验265.1 实验目的和原理265.1.1实验目的265.1.2实验原理265.2 实验器材265.3 实验设计265.4 实验的前期准备工作275.4.1冷凝装置的设计275.4.2冷却液的配制275.4.3蒸发油品的选取285.5 实验方案的确定285.6 实验步骤285.7 实验结果和实验数据分析285.8 实验结论33第六章 小结34参考文献35致谢36第一

11、章 绪论石油及其产品是多种碳氢化合物的混合物,其中的轻组分具有很强的挥发性。在石油的开采、炼制、储运、销售及应用过程中,不可避免地会有一部分较轻的液态组分气化,排入大气,造成油品的损耗和大气环境的污染,具有较大的危害性。在过去的10余年中,人们为避免油品的损耗,减少环境污染而采取了多种措施,大大降低了油品的损耗量。随着我国经济的发展和技术的进步,国家提出了坚持可持续发展战略,1997年国家环境保护局批准了环境空气质量标准GB3095-1996和大气污染物综合排放标准GB16297-1996两个文件。随着城市经济的迅猛发展,城市加油站的数量在急剧增加,同时,随着环保法的颁布和人们安全、环保意识的

12、不断增强,城市内加油站的投诉也在不断增加,近几年的投诉主要集中在加油站产生油气对空气造成的污染和安全隐患上。由于加油站附近民用建筑对加油站周边用地不断挤占,使加油站与民用建筑间的距离不断缩小,达不到加油站建设规范所要求的安全距离,加油站在作业环节中产生油气的安全隐患和环境污染问题也越来越引起人们的重视。另外我国石化行业正在贯彻实施安全、环境和健康(即HSE)管理体系，向社会承诺“安全第一，预防为主；全员动手，综合治理；改善环境，保护健康；科学管理，持续发展”的HSE总方针，并努力实现“追求最大限度地不发生事故、不损害人身健康、不破坏环境，创造国际一流的HSE业绩”的目标，因此，降低加油站的蒸发

13、损耗是一项十分必要而又艰巨的工作。90年代以来，我国的原油消费量年增长率略高于5%，在今后的1520年内，由于受到国民经济增长、产业结构（能源消费结构）、人口和生活方式、科技进步等因素的影响，石油及其产品的消费仍以较快速度增长 。由于美国发动了阿富汗战争和伊拉克战争，导致了2000年以来国际原油价格不断飙升，这使得降低加油站蒸发损耗显的尤为重要。降低蒸发损耗不仅可以为加油站获得良好的经济效益，同时也可以较好的社会效益，这对国家的可持续发展战略也有重要的意义。目前，国内外在降低蒸发损耗及防止油料蒸发上主要从两方面采取措施：一是限制油料蒸发的条件；二是使蒸发出来的油蒸气不扩散到大气中，并在一定条件

14、下使其凝结成液体。加油站中油罐一般为地下储罐，限制油料蒸发条件的方法对地下固定油罐降低蒸发损耗的措施不太适用，且效果也不是很明显。对于加油站最适合、最有效的降低蒸发损耗的措施就是对蒸发的油气进行收集，对收集的油气进行回收。油气回收是对环保、安全和节约资源都有益处的措施，并且还是一项有经济效益的环保活动。但是由于我国油气回收技术应用起步较晚，目前尚缺乏经验。油气回收政策法规的实施、油气回收设备的推广，不仅带来经济环保效益。还将会有力推动环保的发展。但是，一切回收的投资相对较大，进口设备价格很高，如果不能充分认识和切实解决影响油气回收收益的问题，花巨资安装油气回收设备或大不到预期收益、或只能闲置，

15、难免造成经济损失。因此，充分认识真正意义的油气回收、选择合理的配置、把握有效的回收方法、追求油气回收应有的效益，是我国油气回收设备制造厂和石油及成品油炼制储运销售业的共同责任。油气在加油站的出现会影响加油站的安全，污染环境，不仅造成油品数量上的损失，而且由于轻质成分蒸发会造成质量的变化。据调研资料的不完全统计表明，一座平均每天加15t汽油的加油站，平均每天约有30kg的汽油蒸气排出，一年将有11t多的汽油蒸气排出。如果一座大城市有这样的加油站1000座，那么该市每年将有1100多t的油气排入大气，可见由此引起的危害。因此，如何有效的降低加油站油品的蒸发损耗，一直是我们油气储运专业人员研究和解决

16、的重要课题。第二章加油站的蒸发损耗2.1引起蒸发损耗的原因任何形式的油品蒸发损耗都是在输、储油容器内部传质过程的基础上发生的。这种传质过程包括发生在气、液接触面的相际传质，即油品的蒸发，以及发生在容器气体空间中烃分子的扩散。通过上述传质过程，容器气体空间原有的空气逐渐变为趋于均匀分布的烃蒸气和空气的混合气体，当外界条件变化引起混合气体状态参数改变时，混合气体从容器排入大气，就造成了油品的蒸发损耗。引起蒸发的内因是油料的馏分组成，馏分组成越轻，沸点越低，蒸气压越大，蒸发越严重，蒸发损失越大，对油料质量影响越严重。因此在储存中溶剂汽油、航空汽油、车用汽油和原油，容易造成蒸发损失，煤油、柴油的蒸发损

17、失稍小，润滑油的蒸发损失很小，可忽略不计。2.1.1油罐的大小呼吸石油成品油有容易蒸发的性质，其中汽油、溶剂油蒸发性最强。油品储存在容器中，液体因分子本身的热运动和空气流动，从中逸出蒸汽分子，逐渐扩散到液面空间，形成油蒸汽层，聚积在容器内，直到一种饱和平衡状态。饱和油蒸汽在两种情况下会逸出容器，散发到空气中。一种是“大呼吸”，即在收进或发出油品时，随着油罐内液体体积的增加，液相的油液体进入油罐，将气相的油蒸汽转换，并使油蒸汽排放到大气中；一种是“小呼吸”，因昼夜气温升降变化，油品液体体积和油气气体体积随气温变化热胀冷缩，当体积胀大时，将油蒸汽排挤呼出油罐。每当“呼”时，油蒸汽排放到大气中；每当

18、“吸”时，新鲜空气进入油罐，降低油蒸汽浓度，促使油品液面进一步蒸发，重新达到饱和。即使油罐发完油、油船舱和槽车罐卸完油、汽车油箱内的油使用完，容器内的油蒸汽仍然存在，因为在油液减少、空气补进的过程中，油分子继续在蒸发、浓度逐渐饱和。在下一次进油时，空容器内的油蒸汽还会重复“呼出”而进入大气环境。“大呼吸”挥发量是很大的。每批油品从炼油厂到用户的过程中，至少会发生五次“大呼吸”。第一次，从炼油厂发到运油船或铁路槽车时，油仓或槽罐内的油蒸汽“呼出”；第二次，输入石油公司油库时，油罐内的油蒸汽“呼出”；第三次，油罐车在油库灌装时，油罐车槽罐内的油蒸汽“呼出”。第四次，到加油站卸入地下罐时，罐内油蒸汽

19、“呼出”；第五次，向汽车油箱加油时，油箱内的油蒸汽“呼出”。每吨汽油从炼油厂到最终用户，每吨汽油“大呼吸”挥发油气可达7立方米。以2003年汽油消耗0.6亿吨估算，排放油气可达4.2亿立方米。 “小呼吸”排放，温度每升高1摄氏度，会排出0.21%的油气，储存天数越多、罐内油气体积与油液体积之比就越大、“小呼吸”排放的油气越多。如果200万吨油存放在利用率为50%的油罐内三百天，平均每天气温变化10摄氏度，就会有55万多立方米油气排放到大气中。从成品油出厂，经石油公司、加油站批发和零售到汽车司机的过程：一般要发生3-5次大呼吸损耗和平均不少于20天的储存期小呼吸损耗，以油蒸气形态蒸发散失到大气环

20、境。据此估算：2003年全国汽油车1960万辆，消耗汽油6000万吨。在销售环节的蒸发损耗损失在1824万吨。损失金额在7.29.6个亿。如果加上炼油生产环节的蒸发损耗损失，将有1419亿人民币被蒸发损失了。2.1.2温度 油品储存温度愈高，油料蒸发愈严重，因此夏季油品的蒸发损耗是一年中最严重的.例如，在我国南方地区一个容积为10 000m3时的地上拱顶罐，在夏季储存汽油时，每天汽油的蒸发损失可达5001 000kg.2.1.3油罐内气体空间。油罐内气体空间越大，蒸发损失越大。例如，在相同温度和密封条件下储存同一种汽油，装油量为油罐容积20%时的蒸发损失大约是装油量为95%时的8倍。2.1.4

21、油罐的密封程度油罐的密封程度对油品蒸发损耗也有较大影响。如一座5000m3拱顶罐，因孔盖不严密引起自然通风，一个月内可损失汽油53t。对于浮顶(或内浮顶)罐采用不同的密封装置.其降低蒸发损耗的效果也是明显不同的。2.2油品蒸发损耗的类型油品蒸发损耗的类型，一般按照造成损耗的原因来划分的。在生产管理单位，为了便于损耗量的统计和油品数量的核算。 有常按油品储运过程中的作业性质来划分。对于某些损耗来说，二者并无实质上的区别，只是习惯上的名称不同而已。2.2.1按照造成的损耗的原因来划分油品的蒸发损耗包括以下几种：自然通风损耗 自然通风损耗主要是由于储油容器不严密造成的。自然通风损耗多发生在容器破损；

22、顶板腐蚀穿孔；消防系统泡沫室玻璃破损；量油孔的漏气等情况。因此，对于一般容器来说，只要加强管理，及时维修，提高设备的完好率，自然通风损耗是完全可以避免的。静止储存损耗 油罐未进行收发油作业时，油面处于静止状态，油品蒸汽充满整个气体空间。日出之后，随着大气温度和太阳辐射强度增加，罐内的气体空间和油面温度上升，混合气体体积膨胀而且油品蒸发加剧，使混合气体压力增加，呼吸阀的真空阀盘打开，油蒸汽随着混合气体呼出罐外。午后，随着大气温度降低和太阳辐射的减弱，混合气体收缩，甚至部分油蒸汽冷凝，因此罐内气体压力减小，吸入空气。由于罐内气体空间温度和油气浓度的昼夜变化而引起的损耗。静止储存损耗又称“小呼吸”损

23、耗。动液面损耗 油品在收发作业时，由于液面高度变化而造成的的油品损耗。其中油罐收油过程中的发生的损耗称为收油损耗；发油后由于吸入的空气被饱和而引起的呼出称为回逆呼出。通常，油罐收发油作业中产生的损耗又称为油罐的“大呼吸”损耗。2.2.2按作业性质分类 按作业性质划分损耗类型是我国石化销售系统目前使用的方法。按这种方法划分的各类损耗不仅包括蒸发损耗，而且包括石油产品的残漏损耗。所谓的残漏损耗是指由于容器、管道微量渗漏；车、船等容器的黏附，余油不卸净；不可避免的少量滴洒等原因所造成的油品损失。根据这种分类方法，我国制定了散装液态石油产品损耗的定额标准。这一标准的制定和实施，对不断提高生产企业的管理

24、水平和操作技术水平具有积极的促进作用。，同时也为石油产品交接过程中出现的数量差规定了“法定”的范围，为合理解决这类矛盾提供了依据。按作业性质划分损耗类别包括：储存损耗 储存损耗又称保管损耗，是指油罐静止储油时的损耗，相当于“小呼吸” 损耗。损耗量等于储存期内各个静储阶段损耗量的代数和。每个静储阶段的损耗量可由该罐上次收（发）油后与这次收（发）油前两次检尺计量的油品数量差求得。 输转损耗 输转损耗是指油品在油罐与油罐之间通过管道转移过程中发生的损耗。损耗量等于发油油罐的输出量与收油油罐的收入量之差。装车（船）损耗 装车（船）损耗是指油品从油罐装入车（船）时发生的损耗。损耗量等于油罐发油量和车（船

25、）收油量之差。卸车（船）损耗 卸车（船）损耗是指油品从车（船）卸入油罐时发生的损耗。损耗量等于车（船）卸油量与油罐收油量之差。运输损耗 运输损耗是利用运输工具运送油品时，由于运输设备不严密而发生的途中损耗。损耗量等于起运前和到达后运输工具装载量的差灌桶损耗 灌桶损耗就是指将油品灌入油桶（箱）过程中发生的损耗。损耗量等于油罐输出量与油桶（箱）灌装量之差. 如果只考虑上述作业中由于油品汽化而损耗的部分，所谓的输转损耗、装车（船）损耗、卸车（船）损耗、灌桶损耗，即相当于各个作业情况下的“大呼吸”损耗。但是实际作业中由于容器收发油后的检尺计量与收发油作业之间的时间间隔不会很长，因此上述损耗一般不包括“

26、大呼吸”损耗中的回逆呼出。这部分损耗多计入油罐的储存损耗。2.3加油站油气挥发的特点加油站油气挥发主要集中在两个过程，一是油罐车向地下油罐卸油的过程。特点是排放时间集中、排放油气浓度大，排放点固定在地下油罐出气口、排放量高达3060 m3/h；二是用加油枪给客户车辆加油的过程。特点是油气散发点分散。每支汽油加油枪都是一个油气排放点源，加油量变化频繁，排放油气浓度不稳定。但累计排放量不小。加油站应抓住卸油和加油这两个环节做好油气回收工作。卸油时，当油罐车将运来的汽油卸入地下油罐，同时将地下油罐空间的饱和油蒸气置换出来时，每吨汽油的体积约1.4 m3，置换出来的油气也有1.4 m3。加之卸下油液的

27、冲击运动，排出油气的浓度有0.881.38Kg/m3左右。加油时，给汽车油箱里加油同时将油箱里的油气置换出来，排放浓度也在0.1321.32Kg/m3。（见表1）据此估算：2004年全国消耗汽油8000万吨。加油站排放油气2.24亿m3，挥发损耗损失在821万吨。损失金额在411亿元。加油站油气排放情况的检测数据表1 （资料来源：美国环保署EPA AP-42号报告）油气取样的源位及状况(Source)排放量Kg/m3Filling underground tank 向地下油罐卸油Submergrd filling 卸油时注油管潜入液面以下0.88Splash filling 卸油时注油管置于液

28、面以上 1.38Balanced submerged filling采取平衡密闭油气收集措施 0.04Underground tank breathing and emptying地下油罐的“小呼吸”排放 0.12Vehic refueling operations 用加油枪给机动车加油Displacementlosses(uncontrolled)用无密闭油气收集措施加油枪 1.32Displacement losses(control)用有密闭油气收集措施加油枪 0.132Spillage 密封处的泄漏 0.082.4加油站控制油气排放的相关标准总体要求见于石油及成品油储运销售业污染物排放

29、标准（国家标准征求意见稿），规定加油站成品油零售时的污染物控制目标为非甲烷总烃。在卸油和加油时须采取密闭油气收集措施。进一步要求是采用“加油站内油气回收或异地回收”，安装油气回收处理的装置，实现将油气从气态到液态的转换，使有害物质资源化。具体要求：密闭加油。检验方法是在用加油枪加油时，对汽车油箱加油口密封部位进行零距离采样，扣除本底值后非甲烷总烃浓度1500mg/m3；方可认定密封部位达到密闭。向车用油箱加油时，使用能收集油气的加油枪（应含配套的单元设施）；对加油过程中产生的油气进行收集送至地下油罐油罐。并过渡到采用“加油站内油气回收或异地回收”。油气回收装置的技术指标应达到“非甲烷总烃回收率

30、90、非甲烷总烃排放限值80g/m3”。以后将提高为“非甲烷总烃回收率95、非甲烷总烃排放限值35g/m3”。 北京市地方标准加油站油气排放控制和限值详细规定了油气回收系统应当包含的设备和单元设施，以及控制指标。“加油站在加油、卸油、储油过程中，将产生的油气收集、储存和收入油罐车，构成油气回收系统。该系统包括回收型加油枪、配套的同轴软管、拉断截止阀、截流阀、油气回收管线、真空泵、通气阀、密封阀、密封式快速接头、控制单元或控制系统，及其它必要设施”。油气排放限值指标为“正常加油时，通气阀口处每间隔15分钟的4次浓度检测中，不应有2次以上（含2次）的检测浓度超过200mg/m3.”“所有埋地油罐人

31、井在盖封情况下内部油气浓度应小于10000 mg/m3”。 国家标准汽车加油加气站设计与施工规范（GB501562002）、北京市环保局制定的北京市加油站油气回收治理验收规范都从不同角度对加油站安装使用油气回收设备应具备的硬件设备、配套设施、技术质量要求都作了具体规定。第三章降低加油站的蒸发损耗3.1 降低加油站蒸发损耗的意义3.1.1 有利于人类健康汽油挥发出的污染物包括苯、甲苯、二甲苯、乙苯等多种对人体有害的物质,其中以苯的毒性最高。实验已经证明苯为致癌物,会导致白血病,并会引发基因突变。由于大多数加油站建在城镇交通要道等人群相对集中的地方,因此油气对人体造成的危害不可忽视。油气被紫外线照

32、射以后,会与空气中其他有害气体发生一系列光化学反应,形成毒性更大的污染物,进一步对人们的健康产生威胁。安装油气回收装置的加油站,其油气回收率可达到95%以上,大大减少了加油站向空气中的排放油气量。在目前已安装油气回收设备的加油站内加油时已基本上闻不到“汽油味”。3.1.2 保护环境加油站油气的排放除对人类的健康有直接影响外,还间接对环境造成二次污染。近几年来,我国为保护环境控制大气污染,制订了一系列法律法规。针对成品油销售环节挥发排放的污染,国家环保等有关部门明确规定:“应保证油料运输、储存、销售等环节的可靠性和安全性,防止由于上述环节的失误造成对环境的污染,如向大气挥发排放、油罐泄漏(渗漏)

33、污染地下水等”。国家质量监督局和建设部颁布的汽车加油加气站设计与施工规范(GB50156-2002)对加油站安装油气回收装置和渗漏检测设施也做出了明确规定。3.1.3 节能油气的排放不仅对人类健康和环境有影响,另一方面还造成资源的浪费。根据日本资源能源厅有关资料统计，目前加油站采用的一般的密闭卸油工艺年平均汽油损耗系数为860g/ m3,而具有油气回收功能的加油站采用密闭卸油时,油气损耗系数仅为45g/ m3。按一座中等加油站年经营5000t估算,每年损耗5.6t,再加上加油时排放的油气和汽车油箱口排放的油气,同等规模的加油站每年油气排放损耗11.3t。日本资源能源厅的另一份调查报告介绍,油罐

34、车向加油站地下油罐卸油时,平均每接收1m3的汽油,损耗1.08kg,由加油站向汽车油箱装汽油时,平均每罐装1 m3的汽油,损耗1.44kg,由此可知,仅加油站的收发油作业过程中,汽油的蒸发损耗量约为0.27%(其中还不包括收发油后的回逆损耗)。所以油气回收设备除了可以降低油气污染,还可以减少油量损失,因此加油站设置油气回收设备,可谓兼顾环保与经济双重成效。3.2 加油站控制油气的主要方法目前，国内外在降低及防止油料蒸发上主要从两方面采取措施：一是限制油料蒸发的条件；二是使蒸发出来的油蒸气不扩散到大气中，并在一定条件下使其凝结成液体。限制蒸发条件主要是： 使用高压油罐，提高油罐呼吸阀控制的正负压

35、力，降低油罐的呼吸损耗；使用浮顶油罐，减少气体空间，降低蒸发损耗； 利用降温隔热措施。而在加油站中油罐一般为地下卧式储罐，油罐环境温度变化不大，所以通过限制油料蒸发条件的方法对地下固定卧式油罐降低蒸发损耗的措施不太适用，且效果也不是很明显。 对于加油站最适合、最有效的降低蒸发损耗的措施就是对蒸发的油气进行收集。加油站油气收集按进油和卸油以及给车辆加油分为两种方法。加油站进油、卸油时，将油罐车卸油时产生的油气通过密闭油气收集系统收集至油罐车里。该系统利用油罐车与地下油罐的落差，在汽油灌入地下油罐时的自然压力下，通过闭合回路的管线，将地下油罐内排出的饱和油蒸气置换到油罐车里。这种方法要求油罐车装备

36、密闭油气回路管线的接头装置。在给车辆加油时收集油气的方法又称为“真空辅助平衡式油气收集法”，即在给车辆加油时，将车辆油箱口周围产生的油气收集至埋地汽油灌的油气收集系统。一般采用真空泵抽吸方法，通过油气管线将油气收集送到地下油罐内，以补充出油空间体积。收集进地下油罐的油气体积须与油罐内出油体积相平衡。如果补充油气的体积大于出油空间的体积，出现不平衡，势必将油罐内饱和油蒸气排出油罐到大气中，反而增加了油气挥发污染。这种方法还要求设压力透气开关、油气回收检测仪。目前真空抽吸系统有中央式和分散式两种。油气回收处理在进加油站卸油时，油气流量最大可达800 L/min，连续发生时间在0.30.7h；而在给

37、车辆加油时，最小油气流量只有40 L/min或更少，最大油气浓度可达90%左右，最小时只有5%10%。油气排放浓度虽然随季节、气温变化而变化，但地下油罐出气口总是排放浓度最大、最集中的固定点。而每只加油枪都是一个有其发生点源，其油气浓度也不稳定，所以加油站油气散发点既多也分散。将不同状态下油气收集后进行回收处理的常用方法是降温、过滤、吸收、吸附。3.3油罐车卸油密闭油气回收系统汽油属于易挥发油品，而且点火能量很低，从保护环境和安全，节能的角度上讲，汽油油罐车的卸油宜采用密闭油气回收系统，使加油站油罐内的尤其在卸油的同时，回收到油罐车内，避免想大气中释放，其意义非常重大。这种卸油方式在不少发达国

38、家的城市实施较普遍。目前，我国京，津，沪等大城市环保部门已制定规划、措施、分步实施控制加油站的尤其污染问题。1-旋塞（X13W-6T DN60）；2-快速接头（DN50）；3-活接头（DN50）；4-油气管（埋地），为度锌钢管 DN50； 5-油气管（油车），为镀锌钢管 DN50；6-油气管（联接）为耐油胶管；7-呼吸阀（组装件 DN 50）卸油油气回收与密闭卸油，工艺的主要不同之处是油罐车与地下油罐之间设一条油气回收连通管道和底下油罐的通气管管口安装机械呼吸阀。若采用卸油油气回收系统时，应符合下列要求：（1）.油罐车上的油气管连通接口，应设在油罐车油罐的顶部人孔上，并应装设手动。（2）.密闭

39、卸油管道的各操作接口处，应设快速接口接头及闷盖。固定油气连接应装设手动。（3）.加油站内的卸油接口、油气连通接口宜设在地面上。（4）.油灌应设带有高液位报警功能的液位仪操作是需注意：卸油操作井中，同一油罐有两个油管接口，一个是进油管接口，一个是出油气管接口。进油管与油罐车卸油胶管相连，出油气管与油罐车上的油气管相连，不可误操作。3.4加油站卸油加油油气收集系统仅仅卸油时采用密闭油气回收系统仍不能彻底解决加油站的油气外泄问题，还有两个方面会造成油气的外泄，一是人工计量，量油孔油气排放；二是加油时，油枪、油箱口油气外泄。解决第一个问题的方法是采用液位自动测量报警系统，尽量不用，少用手工计量操作；解

40、决第二个问题的方法是对加油机及附属配件进行改造，采用加油油气回收系统。主要是加油机内加装回气泵，采用油气 回收专用的加油枪和专用的双层套管式加油胶管，并铺设专门的油气回收管至油罐。示意图见下图：加油油气回收的原理是：加油时专用的加油枪枪嘴根部的胶碗扣在汽车的油箱口出并将其完全密闭，油气回收泵同时启动，将油品进入油箱从其中顶出的油气抽到双层套管式的加油胶管中，通过专门的油气回收管道送入油罐。目前这一系统只在我国少数大城市新建的大型加油站被少量采用。其主要原因是主要设备设施国产率较低，成本较高。加油油气收集是指汽车加油时，利用加油枪上的特殊装置，将原本会由汽车油箱溢散于空气中的油气，经加油枪、抽气

41、马达、回收入油罐内。目前广泛使用非燃烧系统运作方法，是将回收的油气储存在油罐内饱压，不排放。要达到这个效果，汽油与油气相互交换比例需接近于1比1。在理论上就是在加油时，每发1L油，油罐液位下降产生的空间，同时由油气回收枪回收相当于1L体积的油气，送回油罐内填补该空间而达到压力平衡。回收的饱和油气补入油罐也可以减少油罐内汽油的挥发。目前国内外普遍使用的回收设备为真空辅助式油气回收系统。真空辅助式油气回收系统的工作原理是利用外加的辅助动力(真空马达)在加油运转时产生约3540英寸水柱或65 75英寸水柱(8.710.0KP。或16.218.7KPa)的中央真空压力，通过收集管、回收油枪将油气收集。

42、当油罐内压力过大时，油罐通气孔上的真空压力帽会自动打开，由排气口排出过压的气体，进入油气回收系统。3.5 加油油气收集系统设备的简介3.5.1 真空泵 所谓的加油油气收集，其实就是利用真空泵运转产生真空将加油时原本向外溢散的油气吸回油罐内。因此，真空泵是整套油气收集系统的核心设备。根据其形式的不同，可分为中央吸取式真空泵及分散加油机吸取式真空泵，进一步还可分为有电式和无电式。其中，以中央吸取式真空泵应用最为广泛。中央吸取式真空泵结构简单，安装方便，一般与潜油泵相接并一起安装于人孔盖板上，无需电力供应，靠潜油泵动作时产生动力的油品推动其喷射器而产生真空吸力，并透过油气回收管道将加油机该油品的油气

43、吸收回油罐。 3.5.2油气回收系统监控器 为了对加油油气收集系统进行有力监控，确保其运作正常，加油油气收集系统一般需在加油站监察室内安装一个油气收集系统监控器。其监控系统分为两部分，真空泵前段为真空度监控，后段为油罐及管线内油品压力的监控。若系统内真空吸力不够或油罐油气向外过度排放时，监控器会亮起警示灯并作记录，油站工作人员可根据每天的打印记录，判别收集系统运作是否正常。若不正常，需对系统作进一步检查，找出故障原因，排除故障。3.5.3油气回收专用油枪 要实现加油时油气收集功能，加油作业时需使用油气收集专用油枪，此油枪的基本功能与一般自动油枪相同，具有三段出油速度调整功能，加油满至枪头回气孔

44、时，可自动跳脱，另在回气孔之后有一圈八个油气回收孔，真空泵由这些孔将油气吸回油罐。与一般自动油枪不同的，也是该油枪最大的优点:不论全速加油或慢速加油均可将加油与吸气比例调整到接近1:1。此优点非常重要，它能保证每发1L油可回收相当于1L体积的油气，确保加油时油气收集顺利完成。3.5.4其它油气收集专用件 (1)皮管脱离器。设计在承受100200kg拉力时即被分为两截，避免加油机受损。脱离器被拉开时，油及气的通路同时被封住，消除油品喷出，提高油站工作人员及客户的安全。 (2)油气收集速接头。该接头只用于油罐密闭卸油时的油气收集系统，集回气管线快速接头与放空管线开关于一体。卸油时，油车回气管接上时

45、，自动顶开回气管。卸油作业完成后，油车回气管取出时，自动关闭一次回收管线，可避免卸油时油气外泄。 (3)同轴皮管。它是油气回收专用油枪的专用软管，采用套管式结构，中间是油气回收气管，外圈是输油管。 (4)油气分离转换接头。通过该接头可将油和气一齐接入油气收集专用油枪内。 (5)浮球阀。将它安装在人孔盖板上，连接放空管线，卸油时，油位到达浮球阀位置时，浮球阀内部的浮球会浮起，阻止油品流入放空管线内。3.6 加油站油气收集和回收的重点部位加油站油气损耗的最大环节即是油气回收的重点部位。加油站油气蒸发损耗最大的环节是在进汽油的卸油过程中地下油罐的“大呼吸”排放。当油罐车将运来的汽油写入地下油罐，同时

46、将地下油罐空间的油蒸气置换出来时，每吨汽油的体积约1.4m3，置换出来的油气也有1.4m3.加之卸下油液的冲击运动，排除油气的浓度很大。虽然随不同气温、不同装卸速度，其排放的浓度有所不同，但这是造成的油品损耗在1kg左右。这与油库发油时的情形基本相同。向油罐车灌装汽油时，即使鹤管置于罐底，在浸没状态下发油，罐口排放的油蒸气浓度最大时也可达到95%。根据兰州炼油厂统计，在46月，清洗干净的油罐车排放油气浓度的平均值为57.5%；而根据本溪油库统计上2003年2月到下年1月，没有清洗过的油罐车排放油气浓度的平均值为69.2%。此间油品损耗率也在0.3%0.4%。油库发油时，当汽油装车到一半时，槽车

47、中的油气浓度可达40%，即1226g/m3。据抚顺市石化研究院技术人员介绍，在抚顺甘孜山油库实地检测汽油装车，液下灌装时的油气蒸发浓度最高可达1800g/m3。据此估算，2003年中国消耗汽油6.0107t，在销售环节的蒸发损耗达1.8105-2.4105t,损失金额7.29.6亿元。所以，加油站进油时“大呼吸”的油气排放是加油站油气收集和回收的重点部位。抓住重点部位安装使用收集和回收油气设备，才能最大限度的实现油气的回收利用。但是在实际的应用方面，几乎所有加油站都忽视了进油卸油的油气排放是油气收集的重点部位，而只是在加油枪上采取了油气收集措施，结果安装的油气收集系统不能解决油气污染问题，更得

48、不到应有的收益。第四章加油站的油气回收4.1 油气回收的概念油气收集与油气回收是两个不同的概念，不可混为一谈。油气收集是在油气存在的气相形态没有改变的情况下，将油罐、油槽、油箱等容器口排放的油蒸气收集起来，转存到其他油罐、油槽的空间或容器里。有的炼油厂为了减少油气对操作工身体健康的伤害，将油气收集起来由管线送至较高位置排放。有的城市为了减少油气对市区的污染，要求送油的油罐车将从地下油罐置换出来的有气收进油罐内带出市区排放。这些都是油气收集的方法。以加油站为例，油气收集有两种方法。一种是加油站在进行卸油时，利用油罐车与地下油罐的落差形成压力，通过闭合回路的管线，将地下油罐由于汽油自然重力所排出的

49、饱和油蒸气收集到油罐车里带走。另一种是在给车辆加油时，利用带有真空抽吸的加油枪收集罩，将车辆油箱口排放的油气收集送至地下油罐，以补充出油空间体积的油气收集系统，又称为“真空辅助平衡式油气收集法”。可以看出，油气收集只是在一定范围内对油气任意排放所造成的不良后果采取控制的一种方法。油气回收是指将收集起来的油气通过吸附脱附或吸收脱吸或冷凝等方法加以处理，使油气从气态转变成液态，还原为汽油，能够重新使用。目前已有极少的炼油厂和石油公司油库的发油罐装线安装了油气回收装置，有从国外进口的冷凝式油气回收设备，也有国产吸收油气回收塔。加油站的油气回收是将收集的油气进行后处理，达到回收利用的目的。目前我国内只

50、有2个加油站安装了膜分离法的设备进行油气回收。油气收集和油气回收是前后不同的2个过程，设备功能也有所不同。目前，有的炼油厂和加油站安装的油气回收系统实际上都属于油气收集系统。这些措施只能将油气转移排放，没有从根本上解决油气回收的利用。所以，只有收集设备没有回收设备绝不是油气回收系统，只有回收设备而无密闭收集设备设施配套的系统也不是完善的油气回收系统。4.2 油气回收的方法油蒸气的分离回收方法可分为吸附法、吸收法、冷凝法及膜分离法等,有些还含有几种方法的综合利用。在实际的应用过程中,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

51、百分比)；回收率不小于90%(重量百分比)。4.2.1吸附法吸附法是利用混合物中各组分与吸附剂间结合力强弱的差别，即各组分在吸附剂与流体相间分配不同的性质使混合物中难吸附与易吸附组分分离的技术。其特点是合适的吸附剂对各组分的吸附可以有很高的选择性。其工艺流程见 图41。 图41 吸收法油气回收工艺流程示意图装车产生的油气首先进入吸附罐,通过活性炭床后,99%以上的烃被吸附,贫油空气由吸附罐上部的排放口排出通常采用真空解吸,使吸附于活性炭孔隙内的烃在真空状态下挥发,解吸时所需的真空压力取决于装置允许的油气排放浓度。吸附法回收油气的关键在于高质量吸附剂的研制、筛选,装置关键部件的优化设计及工艺参数

52、的确定，需要进行大量的研究、实验。一般常选择活性炭进行油蒸气和空气混合气的分离。也有报道介绍用炭分子筛、大孔吸附树脂、硫化橡胶及有机共聚物作为吸附剂。活性炭吸附油蒸气这种几乎为非极性的吸附过程主要是由于分子中色散力引起的物理吸附。活性炭对各种烃类的等温吸附曲线基本上全为Langmuir型。通过在10x10mm(l4个)的吸附罐上进行活性炭吸附气吹汽油蒸气系列试验,结果表明4,吸附塔中的活性炭温度从室温剧增到70-80, 塔壁的温度则变化不大，为20-25，与室温相近,同时吸附率严重下降。环境温度下真空解吸试验(真空度为95992-97325Pa)结果相反,炭温度变化幅度与吸附时相近,温度由60

53、-70下降到10-20。可以看出温度对吸附过程的影响是非常重要的,从吸附热力学来说,较低的温度有利于吸附,但从吸附动力学来说,适当的提高温度对吸附过程有利。为了提高吸附剂的吸附效果和使用寿命,可在吸附过程中适当冷却,在解吸过程中加热或以热空气吹扫。实验同时发现,吸附剂的微孔结构对解吸效果的影响较大。由于常规吸附剂如活性炭的导热系数很低,吸附解吸过程可视为绝热过程,因此吸附解吸塔的结构优化设计十分重要。回收装置的解吸再生是一技术难点,由于水蒸气脱附将带来许多问题,如炭层温度剧增(一般在120下解吸是不会引燃着火,但有时为了提高设备的能力而使用较高的温度(如达到200)来解吸,这是很危险的,可能会

54、引起自燃);需要额外而较难以控制的干燥与冷却系统;炭层经过循环洗床吸附剂损耗大,投资成本及操作费用都较大。现在多采用真空或真空辅以加热等处理手段脱附。另外变压吸附(PSA)也是一种发展较快的吸附分离过程。变压吸附自1936年由C.W.Skarstrom开发以后,经过不断改进日益得到广泛应用和工业化。4.2.2吸收法吸收分离过程是通过混合气与适当的液体(吸收剂)接触,气体中的一个或几个组分便溶解于该液体内形成溶液,不能溶解的组分则保留在气相中,于是原混合气体中的各组分得以分离。其工艺流程见图42。 图42 吸收法油气回收工艺流程示意图油品装卸产生的油气进入吸收塔,80%90%的汽油被吸收,贫油空

55、气由排放口排出,吸收液送至解吸塔进行真空解吸,解吸后的吸收液循环使用,解吸气进入回收塔利用成品汽油进行回收,尾气再返回吸收塔重复上述吸收过程。这种方法对吸收剂的要求也相当严格,吸收剂性能的优劣往往成为吸收操作是否可行有效的关键。吸收液通常是煤油!柴油或专用吸收液。目前吸收过程有两种典型的方法,即常压常温吸收法和常压冷却吸收法。4.2.2.1常温常压吸收法该方法是在常温常压下,利用吸收剂使其与排放的气体接触以吸收油蒸汽的一种方法。吸收装置是利用填料塔使混合油气与从上部流下的吸收液进行对流接触,从而达到吸收的效果,这种方法主要要求气液接触吸收率高、压力损失小、而且吸收剂在向下流动过程中要防止产生静

56、电以及吸收剂发泡。常压常温吸收法有两种油气回收类型,一是富吸收剂可以再生,吸收分离装置可视为独立完整的一个系统,使用的范围广,但对吸收剂的性能要求严格,如果能够筛选或开发出性能良好易于再生的吸收剂,这种方法就可以得到推广。另一回收类型是富气吸收剂回炼油厂装置加工处理,也就是说吸收了油气的吸收剂只能使用一次,因此限制了使用范围,但对于炼油厂内部生产过程中,我们可以直接使用与油气相适应的成品油作为吸收剂,吸收剂在吸收了油气后直接返回装置进行回炼,工艺简单,不需要特殊的设备,因此可在炼油厂的成品灌区、原料灌区、装油栈桥等区域广泛应用。4.2.2.2常压冷却吸收法该方法是利用制冷设备将吸收剂冷却到低温

57、,然后送到吸收塔对混合油气进行喷淋,由于吸收剂温度较低可省略吸收的轻组分的气提操作,因此作为吸收剂一般可直接使用产品汽油。但是为了达到良好的回收效果,吸收剂的温度要控制在-30e左右,所需要的制冷系统较复杂,吸收装置的设备也要有特殊的要求,因此装置的投资大,推广应用较难该方法应注意的问题:一是防止产生静电;二是防止由于空气的水份因低温而使吸收装置冻结。所用的防冻液有甲醇、乙二醇、氯化钙盐水等。常用盐水作为蒸气的防冻液和冷媒,盐水与吸收液一起向吸收塔内喷雾,盐水因其导电性好还有助于防止静电的蓄积。此时必须注意装置的防腐、维修和保养。该装置与常温常压的吸收装置相比较,这种冷却吸收装置的成本和操作费

58、用较高。文献5中介绍了用煤油作为吸收液的回收过程。国内还建成一套用低温汽油作吸收剂的汽油装火车罐车蒸发油气回收装置。常温常压吸收法回收技术及装置具有成本及运行费用较低、操作简单、适用范围广等优点,可作为油气吸收回收技术的重点方向来研究开发,其中筛选和开发研制性能良好的吸收液是当前研究的重点。4.2.3冷凝法冷凝法回收油气是利用冷凝剂通过热交换器冷凝油气,该方法优点是可直接回收到油品,原理较简单。工艺流程见图43。 图43冷凝法油气回收工艺流程示意图 该工艺采用多级连续冷却方法，降低油气温度并使之液化以达到油气回收的目的。油气经过预冷器,温度降到4左右,使油气中的大部分水汽凝结为水而除去(使进入

59、低温冷却器的气体状态稳定,减少装置的运行能耗),然后油气进入一级冷却器冷却到约-40,再进入二级冷却器冷却到约-73，经过一、二级冷却可以使大部分挥发性有机化合物冷凝成液体回收,排放的贫油空气中的油气浓度能够达到35mg/L(每装1L油所排放的挥发性有机化合物为35mg)的标准。如果要求排放的贫油空气中的油气浓度更低,如20mg/L或10mg/L,则需要对油气进行三级冷却。三级冷却采用液氮制冷,使油气温度降到-184e,在此温度下99%的挥发性有机化合物可以得到回收。冷凝下来的油水混合物经过分离罐分离,油品通过泵送回储罐,污水排入污水处理系统。由于一级、二级和三级冷却器的工作温度都在0以下,油

60、气中含有的水将在换热器表面凝霜,因而需要定期除霜,除霜时间约12h。通常设置两套冷凝系统交替工作。另一种冷凝油气回收工艺是利用感应式发电机组代替液氮冷却系统,油气经过预冷、一级和二级冷却回收85%90%,其余的10%15%用于发电,产生的电能等于或略大于冷凝设备所需的电量。但其设备造价比深冷工艺高 10%15%。此外，该装置需要一个缓冲罐，以储存装卸高峰时的大量油气，保证供给油气平稳，避免发电机频繁启动和停机。该装置排放的尾气中油气含量低于1mg/L。冷凝法油气回收装置在工艺上已经比较成熟,其发展的关键在于怎样降低成本和国产化。4.2.4膜分离法油蒸气与空气混合气的膜分离是根据不同的气体在不同

61、的速度下,由于扩散率与溶解度之间的差异,使空气渗透过薄膜从高压区到低压区而得到分离。其工艺流程示意见图44。 图44 膜分离法油气回收工艺流程示意图生产操作中产生的油气与空气混合气体,经过压缩机压缩至0.3900.686MPa,同时经过换热,然后混合油气进入吸收塔,进入吸收塔的油气温度在520之间，油气在吸收塔内与成品汽油传质，约70%的烃蒸气在这一过程中被回收。吸收塔的尾气再经过薄膜将烃蒸气与空气分离，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，空气排入大气。膜分离法回收率可以达到95%。分离效率受膜材料、气体组成、压差、分离系数以及温度等因素的影响,是一种典型的动力学分

62、离过程。可用于各类混合气分离的膜的种类从材料来看有无机材料膜和高分子膜两类,前者包括金属膜、陶瓷膜、多孔玻璃膜、分子筛膜等,后者是由高分子材料制成的聚合物膜,如各种纤维素酯、脂肪族和芳香族聚酰胺、聚砜、聚丙烯腈、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、硅橡胶等,可以根据分离过程与分离对象的不同选择合适的膜材料。目前对膜材料仍在进行大量的研究对膜材料的要求有分辨率高、压降小、难老化、价廉易得等,但尚无较成熟的用于油气分离的膜材料的报道。膜分离法回收油蒸气由于具有设计简单,可不用动力,与油品蒸发损耗过程相匹配等优点,因此是很有发展前途的一个研究方向,研究的重点应放在膜材料的选择和开发研制上。另外,膜分离技术具有过

63、程无相变、能耗低,适于热敏性物质和难分离物质分离等特点,所以大力开发膜法与其他分离方法联合的集成分离方法也是一个发展方向。4.3油气回收技术（装置）综合比较目前世界上较普遍采用的是吸收法、吸附法和冷凝法，膜分离法应用比较少，仅在德国等少数地区有应用。常压常温吸收法回收系统为国内开发、立足于国内设备和材料制造、技术较为成熟的回收系统，投资少，综合性能较好，但吸收效果有待进一步改善。吸附法与吸收法在工艺上十分相似，其不同点仅是采用活性炭代替了吸收液。吸附法工艺也较简单，对于分子量在40130范围内的烃类气体回收率高，其尾气排放可以达到较高标准（10mg/L）。活性炭的使用寿命可达5年以上，其寿命长短取决于填装技术、解析技术和活性炭质量等因素。吸附塔频繁的吸附-解吸自动循环、程控阀频繁切换以及真空泵的长期运转，将导致设备维护量增加，另外，报废的活性炭需要妥善处理，否则会污染环境。冷凝法油气回收工艺相对于其他工艺复杂一些