汽油装船油气回收实验研究【毕业论文】.doc

1、毕业论文 文客久久 本科 毕业论文 (设计 ) 题 目： 汽油装船油气回收实验研究 学 院： 学生姓名： 专 业： 油气储运工程 班 级： 指导教师： 起 止 日期： 目录 摘要 . I ABSTRACT . II 1.前言 . 1 1.1 引言 . 1 1.2 储油罐油气产生的原因 . 1 1.3 国内外油气回收技术发展概况 . 2 1.4 国内油气回收装置 . 3 1.5 国内对于吸收油气材料的发展情况 . 8 1.6 课题研究目 的和内容 . 9 2.实验部分 . 10 2.1 实验材料和试剂 . 10 2.2 实验主要仪器设备 . 10 2.3 实验工艺流程 . 13 2.4 实验塔设

2、备设计与选型 . 15 2.5 实验方法 . 19 2.6 实验结果与讨论 . 19 结论 . 26 参考文献 . 27 I 汽油装船油气回收实验研究 摘要 在收发油过程中，会产生大量油气，这些油气的产生式由于储油罐大呼吸引起 ，为了把油气收集起来回收利用，设计了油气回收装置，通过吸收法，吸附法两种方法将油气回收利用，从而防止油气挥发造成的污染，提高对能源的利用率，减少经济损失。利用气相色谱仪对油气各组分浓度分析得知，吸收法和吸附法油气回收率都可达 96%以上，吸收剂对丙烷、异丁烷、正丁烷、反 2 丁烯、异戊烷、正戊烷这些组分去除好，一般在 9598%。吸收剂对甲烷、乙烷、乙烯、丙烯、丁烯 -

3、1、异丁烯、顺 2 丁烯、正己烯这些组分去除差，一般在 257%。活性炭对丙烷、正丁烷、异丁烯、正戊烷这些组分去除好，一般在 9096%。活性炭对甲烷、 乙烷、丙烯、反 2 丁烯、丁烯 -1、顺 2 丁烯、异戊烷、 1.3 丁二烯这些组分去除差，一般在 350%。为油气回收装置的投用提供了有利依据。 关键词 油气回收装置；吸收法；吸附法；气相色谱仪；回收率 II Gasoline shipment of oil and gas recovery experiments Abstract In the process of sending and receiving oil will produ

4、ce a large number of oil and gas, oil and gas production due to the large storage tank breathing caused, in order to collect the oil and gas recycling, the design of the oil and gas recovery unit, vapor recovery by absorption, adsorption method are two ways touse, thereby preventing the pollution ca

5、used by oil and gas volatile and improve energy utilization, reduce economic losses. Analysis showed that the use of gas chromatograph species concentration of the oil and gas absorption and adsorption of oil and gas recovery rate of up to 96% or more, absorbent, propane, isobutane, butane, the anti

6、-2-butene, isopentane n-pentane to the good of these components to remove, usually in the 9598% . Methane, ethane, ethylene, propylene, butene-1, isobutene, cis-2-butene, the absorbent is hexene these components to remove poor， usually in the 257%. Activated carbon of propane, butane, isobutene, n-p

7、entane of these components to remove good, usually in the9096%. Activated carbon, methane, ethane, propylene, anti-2-butene, butene-1, cis-2-butene, isopentane, 1.3 butadiene these components to remove poor, usually in the 350%. Provided a favorable basis for the investment of oil and gas recovery.

8、Key Word Oil对于新、改、扩建的加油站、储油库，标准要求 “ 必须同步 建 设、设计 、运行油气回收装置 ” 。这个 目标 已经越来越近，逼迫 所有 企业必须抓紧油气回收装置的建设。 同时， 随着大气污染物排放法的修订并实施，油气回收的范围从汽油扩大到苯、油漆、二甲醚 、 甲醇等易挥发的轻质有机物，国家 对这些产品的 要求 比较高，它们 的储存、运输 以 及销售单位必须 严格 按规定建设规模的油气回收 装置回收 ，减少挥发性有机物的排放。从油气回收装置投用后，不仅回收了油气，实现的降低成本，增加效益，而且保护了环境，消除了安全隐患，人体的健康也得到了保障。 1.2 储油罐油气产生的原

9、因 引起油气蒸发损耗的原因主要有：油温变化；油罐顶壁间的体积大小；油罐罐顶密封性不够 ；油罐大小呼吸等。 1.2.1 温度变化 油气储存过程 中，当罐内温度突然升高时，油罐内的油气体积突然膨胀，使得部分油气蒸发到罐外，当温度突然降低时，油罐内的油气突然减少，使得罐外部分空气进入罐内。另外，储存温度愈高，油气蒸发愈严重。 1.2.2 油罐上方空间的影响 油罐装油量越少，蒸发损失就越大。实验表明，在同一温度和密封条件下，储存同一种汽油，装油量为油罐容积 20%时的蒸发损失比装油量为油罐容积 95%时大 8 倍。 1.2.3 油罐严密程度 如果，罐顶不严密，有孔眼，且孔眼不在同一高度，则罐内外气体因

10、比重不同将发生对流，形成自然通风。造成油罐自然通风损耗的原 因有：油罐破损；冬天因防冻结取下呼吸阀阀盘；液压阀未装油封或油封被吹掉；采光孔或量油孔被打开而未及时关上等造成的蒸发损耗严重，不仅使油蒸气大量逸出罐外，而且会加速液面蒸发。据推算，一个容量为 5000m3 的2 油罐，因自然通风，一个月损耗汽油 53 吨，或损耗原油 28 吨。在一些油气储运单位进行安全检查时发现，不少单位对油罐及其附件缺乏严格管理，液压安全阀缺油封，量油孔、透光孔常开的现象时有发生，造成油气蒸发损耗惊人。 1.2.4 油罐大呼吸 大呼吸是指油罐进发油时的呼吸。油罐进油时，由于油面逐渐升高，气体所占的空间逐渐减小，罐内

11、压力陡然增大，当压力超过规定范围时，一定浓度的油蒸气就从呼吸阀不断呼出，直到油罐停止收油，这些呼出的油蒸气就是油品蒸发的损失由来。 油罐向外发油时，由于油面不断降低，气体空间逐渐减小，罐内压力减小，当压力小于呼吸阀控制真空度时，油罐开始吸入外界的新鲜空气，因为油面上方空间的油气没有达到饱和，使得油品蒸发速度加快，使其重新达到饱和，当罐内压力再次升高，造成部分油蒸气从呼吸阀呼出。影响大呼吸的主要因素有： 1) 油品性质。油品密度越小，呼吸损耗越大； 2) 油罐耐压等级。油罐耐压性能越好，呼吸损耗越 小。当油罐耐压达到 8kPa 时，则降耗率为 23.1%，若耐压提高到 30kPa 以上时，则小呼

12、吸损失基本可消除，从而在一定程度上降低了大呼吸损失。 3) 收发油速度。进、出油速度越快，呼吸损耗越大； 4) 与油罐所处的大气温度、地理位置、风力、风向、及管理水平有着密切关系。 1.2.5 小呼吸损失 当油罐没有收发油作业的情况下，随着气温和压力的升降周期变化，罐内气体温度、油气浓度、油品蒸发速度和蒸汽压力也随之改变。以这种方式排出油蒸气和吸入空气的过程造成油气损失，叫做小呼吸损失。有资料表明：一座 10000m3 的地上 金属油罐储存汽油一年，小呼吸损失约为 120 吨，损耗率约为 1.8%。小呼吸损失的影响因素主要有以下几点： 1) 昼夜温差变化。昼夜温差变化越大，小呼吸损失越大。 2

13、) 大气压。大气压越低，小呼吸损失越大。 3) 储油罐面积。储油罐越大，截面积越大，小呼吸损失越大。 4) 油罐所处地区日照强度。日照强度越大，小呼吸损失越大。 5) 油罐装满程度。油罐满装，气体空间容积越小，小呼吸损失越小。 1.3 国内外油气回收技术发展概况 不管是从经济层面上还是从安全层面上，汽油装卸过程中的油气回收问题都给石油化工行业带来了严 重的危害。所以，国内外的石化行业都非常重视油气回收技术的研究。目前用的最广泛的方法 主要有吸附法、冷凝法、吸收法和膜分离法 4 种 3。 1.3.1 吸附法 装车排放气通过吸附器将轻烃吸附 ,被碳吸附的轻烃在高真空度下解吸后送吸收塔用汽油收。 常

14、用的吸附剂是活性炭，原因一是由于活性炭对于油蒸气组分的吸附性很强，它吸附油蒸气分子的这种非极性的吸附过程是由范德华引力之色散力引起的物理吸附，一般来说，分子量越大，沸点越高的烃蒸气分子越容易吸收，吸收量较大。另一个原因就是价格便宜，如国产常规活性炭价格为 8 元每千克。 该方法 的优 点是 流程简单 , 可以间断操作 , 缺陷是 装置规模受吸附、解吸容量 的 限制 , 并 且吸附剂寿命 较 短、废料难以处理、装置操作频繁等问题。 1.3.2 冷凝法 装车排放 出来的 气 体 先经过预冷并脱水 , 再在 -80 以下 的环境中 将轻烃直接冷凝下来 , 3 送人汽油储罐。该方法 存在 流程复杂 ,

15、 能耗大 , 且不利于间断操作 等问题 。 1.3.3 吸收法 装车排放 出来的 气 体 进人 到 吸收塔 中 , 用 吸收塔内的 吸收剂将其中的轻烃吸收 , 含少量轻烃的尾气排 入 大气 中 , 吸收了 大部分 轻烃的吸收剂经再生后可循环 利用 , 轻烃通过汽油或其他 可吸收的 油品进行吸收。 为 了实现这个回收技术，吸收剂应该是一种难挥发、高沸点、低粘度、高导电率的溶剂。 常用的吸收剂主要有有机溶剂、汽油、柴油、煤油及近似上述组成的油品。 它对油蒸气的溶解度要远远大于空气的溶解度，这样才能实现油气分离。 该方法由于采用吸收剂的不同 , 吸收流程及其回收效果也不同。 1.3.4 膜分离法 近

16、年来 , 国外 的 膜分离法油气回收技术 相对国内而言发展的比较先进 。 它的主要 原理是利用不同物质 的 膜渗透压力 个不相 同 , 从而将轻烃从油气中分离出来 , 然后用汽油吸收。这种方法要用 到 增压压缩机 , 优点是 回收流程比较简单 , 缺点 是存在安 全性稍差、投资稍大 以及分离膜国内还不能完全大量生产 等问题。上述这些油气回收方法 在 国外都有应用 , 其中 以 吸附法和吸收法 2 种 使用较多。在国内 , 对油气回收技术的研究起步 稍 晚 , 吸附法 、冷凝法 和膜分离法 3 种油气回收装置目前还不能完全 使用。 1.4 国内油气回收装置 对于混合气中油蒸气的回收，关键技术在于

17、怎样进行油蒸气和空气的分离，分离后的高浓度油蒸气常以原油品或相近油品加以喷淋回收，分离出来的空气则直接排入大气 8。 图 1-1 混合气油气回收装置 Figure1-1Mixed gas oil and gas recovery 回收过程效率 1 可由下式决定： 1221121 111 MvMvyy yy （ 1-1） 式中： 1 为回收装置的回收率， 油蒸气和空气的混合气 大气空间 大部分油蒸气组分 未回收尾气 冷凝下的液态油品直接打回油罐 分离塔 回收塔 油罐 4 Y1,y2 分别为进塔及出塔混合气中油蒸气摩尔浓度， Mv1,Mv2 分别为进塔及出塔混合气中油蒸气平均摩尔质量。 1.4.1

18、 活性炭吸附装置 由于活性炭对于油蒸气组分的吸附明显强于空气的吸附，所以可用来进 行油气分离。活性炭吸附油蒸气分子的吸附过程主要是由于范德华引力之色散力引起的物理吸附，吸附等温线基本上呈 Langmuir 型。一般的说，分子量越大，沸点越高的烃蒸气分子吸附量就越大。我国从美国 Magill 工程公司引进的一套装置，它是利用活性炭吸附法回收油气的实际装置的基础上研发出来的。此装置的脱附过程是先利用真空减压脱附，在最后一分钟装置自动送入热空气进行再一次脱附，脱附出来的高浓度油蒸气进入回收塔，从而被回收利用 8。 图 1-2 活性炭吸附装置原理图 Figure1-2 Activated carbon

19、 adsorption unit schematic 1.混合气入口 2.管线安全阀 3.活性炭吸附塔 4.呼吸阀 5.阻火器 6.空气加热器 7.空气过滤器 8.真空紧急开关 9.液环真空泵机组 10.冷却器 11.油水分离吸收塔 12.供油泵 13.回油泵 14.油罐 1.4.2 溶剂吸收装置 溶剂吸收气体分离技术也可用于分离油蒸气和空气混合气。这种溶剂应该是一种很难挥发、高沸点、低粘度、高导电率的溶剂。它对油蒸气的溶解度远远大于对空气 的溶解度，这样才能进行油气分离。利用溶剂吸收法回收油蒸气的装置为中国石化销售公司从日本丸善工1 3 3 4 5 4 5 6 7 2 9 10 11 12

20、13 14 8 5 程公司引进的。溶剂为一种加入添加剂的油制品，叫索维尔液。该装置的解吸过程是利用真空减压在卧罐内进行薄膜闪蒸而还原再生，解吸出来的高浓度油气同样进入回收塔，再次回收利用。 图 1-3 溶剂吸收装置原理图 Figure1-3 Solvent absorbing device schematic 1.4.3 轻柴油做吸收剂的回收装置 轻柴油作吸收剂的油气回收装置工艺流程：来自密闭装车系统的排放气在吸收塔内被作为吸收剂的催化裂化轻柴油喷淋吸收，吸收了轻烃的富油送分馏塔催化裂化，作为中段回流油，塔顶尾气经稀释后排出。这种油气回收装置轻烃的回收率高达 90%以上，其优点是流程简单，投资少，缺点是存在轻烃回收率偏低且富油再生需借助于催化裂化装置等问题，因此只适宜在炼油厂使用，不 适宜在油库使用。 6 图 1-4 轻柴油做吸收剂回收装置原理图 Figure1-4 Light diesel oil absorbent recovery schematic 1.4.4 低温汽油做吸收剂的回收装置 低温汽油坐吸收剂的油气回收装置工艺 流程：油气随一部分低温的盐水进入喷射器内，部分油气冷凝，没有冷凝的部分进入吸收塔内，从塔顶喷入汽油和低温盐水，将油气吸收，不凝气在塔顶稀释后排出。这种油气回收装置的回收率达 92%，由于我国冷冻系统的质量问题，至今没有投产。