1、 西安石油大学毕业设计（论文） 1 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，
2、提出了油气回收的方法。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 西安石油大学毕业设计（论文） 2 Reduces The Gas Station Evaporation Loss Method Research Abstract :The gas station Evaporation loss is in receiv
3、es the oil operation in the gas 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 tra
4、nsport specialist in reducing the 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
5、 as follows: Firstly, analyzed the 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 evaporation; loss; oi
6、l&gas recovery 西安石油大学毕业设计（论文） 3 目 录 摘要 . 错误 !未定义书签。 Abstract . 2 目 录 . 3 第一章 绪论 . 5 第二章 加油站的蒸发损耗 . 7 2.1 引起蒸发损耗的原因 . 7 2.1.1 油罐的大小呼吸 . 7 2.1.2 温度 . 8 2.1.3 油罐内气体空间。 . 8 2.1.4 油罐的密封程度 . 8 2.2 油品蒸发损耗的类型 . 8 2.2.1 按照造成的损耗的原因来划分 . 8 2.2.2 按作业性质分类 . 9 2.3 加油站油气挥发 的特点 . 9 2.4 加油站控制油气排放的相关标准 . 10 第三章 降低加油站
7、的蒸发损耗 . 12 3.1 降低加油站蒸发损耗的意义 . 12 3.1.1 有利于人类健康 . 12 3.1.2 保护环境 . 12 3.1.3 节能 . 12 3.2 加油站控制油气的主要方法 . 13 3.3 油罐车卸油密闭油气回收系统 . 13 3.4 加油站卸油加油油气收集系统 . 14 3.5 加油油气收集系统设备的简介 . 15 3.5.1 真空泵 . 15 3.5.2 油气回收系统监控器 . 16 3.5.3 油气回收专用油枪 . 16 3.5.4 其它油气收集专用件 . 16 3.6 加油站油气收集和回收的重点部位 . 16 第四章 加油站的油气回收 . 18 4.1 油气回
8、收的概念 . 18 4.2 油气回收的方法 . 18 4.2.1 吸附法 . 18 4.2.2 吸收法 . 20 4.2.3 冷凝法 . 21 4.2.4 膜分离法 . 21 4.3 油气回收技术（装置）综合比较 . 22 4.4 油气回收应用现状和发展趋势 . 23 4.4.1 世界发达国家地区的情况和我国现状 . 23 4.3.2 油气回收技术发展方向 . 24 第五章 实验 . 26 5.1 实验目的和原理 . 26 西安石油大学毕业设计（论文） 4 5.1.1 实验目的 . 26 5.1.2 实验原理 . 26 5.2 实验器材 . 26 5.3 实验设计 . 26 5.4 实验的前期
9、准备工作 . 27 5.4.1 冷凝装置的设计 . 27 5.4.2 冷却液的配制 . 27 5.4.3 蒸发油品的选取 . 28 5.5 实验方案的确定 . 28 5.6 实验步骤 . 28 5.7 实验结果和实验数据分析 . 28 5.8 实验结论 . 33 第六章 小结 . 34 参考文献 . 35 致谢 . 34 西安石油大学毕业设计（论文） 5 第一章 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
10、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
11、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 15 20 年内，由于受到国民经济增长、 产业结构（能源消费结构）
12、、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
13、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，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
14、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西安石油大学毕业设计（论文） 6 发损耗，一直是我们油气储运专业人员研究和解决的重要课题。 西安石油大学毕业设计（论文） 7 第二章 加油站的蒸发损耗 2.1
15、 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、柴油的蒸发损失稍小，润滑油的蒸发损失很小，可
16、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
17、当 “ 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
18、油蒸汽 “ 呼出 ” 。第四次，到加油站卸入地下罐时，罐内油蒸汽 “ 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
19、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 发散失到大气环境。据此估算： 2003 年全国汽油车 1960 万辆，消耗西安石油大学毕业设计（论文） 8 汽油 6000 万吨。在销售环节的蒸发损耗损失在 18 24 万吨。损失金额在 7.2 9.6个亿。如果加上炼油生产环节的蒸发损耗损失，将有 14 19 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
20、汽油时，每天汽油的蒸发损失可达 500 1 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 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
21、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；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
22、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。西安石油大学毕业设计（论文） 9 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
23、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
24、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）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
25、 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“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 30 60 m3/h
26、；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西安石油大学毕业设计（论文） 10 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。加之卸下油液的冲击运动，排出油气的浓度有 0.88 1.38Kg/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 0.132 1.32Kg/m3。（见表 1）据此估算： 2004 年全
27、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 8 21 万 吨。损失金额在 4 11 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/m3 Filling underground tank 向地下油罐卸油 Submergrd filling 卸油时注油管潜入液面以下 0.88 Splash filling 卸油时注油管置于液面以上 1.38 Balanced submerged filling 采取平衡密闭油气收集措施 0.04 Underground ta
28、nk breathing and emptying 地下油罐的“小呼吸”排放 0.12 Vehic refueling operations 用加油枪给机动车加油 Displacement losses(uncontrolled)用无密闭油气收集措施加油枪 1.32 Displacement losses(control) 用有密闭油气收集措施加油枪 0.132 Spillage 密封处的泄漏 0.08 2.4 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
