国外加油油气回收及燃烧处理技术进展

国外加油油气回收及燃烧处理技术进展

国外加油站的油气污染问题在20世纪80年代基本解决。主要采用密闭卸油和加油系统、油气燃烧处理系统或油气回收系统。目前国内的加油站一般采用敞口卸油和加油,溢散的油气直接排放到大气中,造成加油站附近的空气严重污染。GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》规定非甲烷总烃量的排放标准:最高允许排放浓度150mg/m3,无组织排放监控浓度限值5mg/m3。目前国内非密闭加油系统的汽油蒸气排放通常超过此标准,因此,加油站油气污染的防治应该是下一阶段国内环保着重考虑解决的难题。1油蒸气回收方法早在60年代,国外先进工业国家就将油气回收处理作为降低油品蒸发损耗及防治油气污染的重点措施加以研究,到八十年代已普遍在油品储运过程中实际应用。我国从80年代起开始进行这方面的探讨研究,并陆续开发和引进了一些应用装置。对于油品蒸发混合气中油蒸气的排放处理,关键技术在于怎样进行油蒸气和空气的分离,分离出来浓度达标的空气直接排入大气。目前油蒸气的分离回收方法可分为吸收法、吸附法、冷凝法及膜选择渗透回收法等。吸收法主要是通过油气与适当的液体接触,油气中的油蒸气溶解于该液体中,从而将油蒸气与空气分离开。吸收法有常温吸收法和低温吸收法,吸收剂的优劣是吸收效果好坏的关键。吸附法是利用油气中油蒸气和空气与吸附剂结合力的差别,将油蒸气与空气分离开,然后对吸附剂进行再生脱附。一般采用活性炭吸附剂分离油气。冷凝法是利用冷凝剂通过热交换器间接冷凝油气直接回收油品,但由于间接传热制冷温度较低,(-70～-80℃),相应装置较复杂。膜分离法是利用油蒸气与空气分子大小的不同在膜内扩散性能不同,即渗透速率的不同,来实现分离。对于气体分离常用的是高分子材料制成的聚合物膜。一般来说,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%(体积百分比);回收率不小于90%(重量百分比)油气进口温度为5～40℃。2为油气污染燃烧在加油站油蒸气回收处理方面,国外已有很多专利和产品,各种文献报道也较多。文献中给出的国外一些常见的加油站油气回收和燃烧处理装置工艺流程如下。图1说明了一种吸附式加油站油气回收系统,装置中包括了一个浮顶罐,两个活性炭吸附罐,一个燃烧锅炉。浮顶罐中的油气来自于加油站密闭卸油和加油系统。工作时从密闭加油系统来的油气进入浮顶罐内,当罐内压力达到一定值后,打开通往吸附柱或燃烧炉的阀门,油气进行吸附或通过鼓风机进入氧化燃烧炉,吸附或燃烧后的尾气排放到空气中。吸附饱和后关闭进气阀,启动鼓风机对吸附柱进行加热再生,再生后重新进行吸附。图2说明了一种加油站油气污染控制系统。系统由带有回气管的密闭卸油和加油系统、地下油罐、燃烧火炬组成。卸油或加油时,油气通过回气管进入储罐内,多余的油气通过管路进入火炬排放燃烧。图3给出了一种较为复杂的冷凝吸收式加油站油气回收系统。系统中包括了冷凝吸收塔、油储罐、浮顶罐、密闭加油系统等。加油时多余的油气不外泄,直接进入浮顶罐。装置工作时,打开制冷机,先通过下部进料泵将吸收塔加入一定量的汽油,然后关闭进料泵;当浮顶罐内压力达到一定值后,启动吸收塔进料泵,塔内的汽油与浮顶罐的油气混合后进入吸收塔,油蒸气冷凝成为汽油,未冷凝的气体通过吸收塔顶排放到大气;当吸收塔内汽油液位达到一定高度后通过管路流回到地下储罐内,使装置保持平衡。图4给出一种汽车槽车自身携带吸附过滤器的油气控制系统,槽车卸油时,槽车油罐与地下油罐的油气构成一个通路,多余的油气通过槽车上的吸附过滤器过滤后排入大气,过滤器吸附饱和后进行再生处理。3国内油气回收工艺及装置国内油气回收的研究和应用主要侧重于汽油罐车的油品装运,针对加油站油气回收处理方面的研究和报道几乎没有。油气的回收处理方法也主要以吸收法和吸附法为主,因这两种方法回收费用低,更符合中国国情。目前国内有几家在进行这方面的研究,江苏石油化工学院和金陵石油化工公司炼油厂、长岭炼油厂等都进行了一些实验室和工业装置应用方面的研究。文献介绍了我国从美国MaGill工程公司引进的活性炭吸附油气回收装置:CarbonAdsorptionGaslineVaporRecoverySystemMRC-64的情况,和Edwards工程公司的冷凝油气回收装置:EdwardsHydrocarbonVaporRecoveryUnitDEC-900的工艺情况;国内也有一些油气回收方面的专利报道,中国专利89206893给出了一种油气冷凝回收装置,该装置除可回收油气外,还可用于回收醇、苯和酮等易挥发的化工产品;中国专利89205949给出了一种冷却、吸收和吸附三合一的油气回收装置。4不同加油站的油气回收和处理系统的比较4.1吸附法水处理技术吸附法加油站油气处理装置主要有两种类型:固定式加油站油气吸附装置及油罐车携带式油气吸附处理设备。吸附法处理装置核心设备为吸附柱,其结构简单,直接操作费用不高,但因工艺过程中含有吸附剂的脱附再生过程,因此吸附和再生合在一起的装置,费用高于吸收法。如果采用加油站分散吸附,吸附柱集中统一再生处理及油气回收或燃烧工艺,其操作费用相对并不昂贵,而且这种方法比较适合国内的加油站系统。吸附的效果与吸附材料的选择和吸附操作条件直接相关,吸附后排放气体可以达到国家规定的标准。工业应用的吸附剂一般应满足吸附能力强、选择性好、容易再生和再利用、机械强度高、化学稳定性好、价格便宜等要求。吸附法处理油蒸气一般选用活性炭吸附材料。有文献介绍在适宜的条件下活性炭的吸附能力可达到:0.25～0.31kg油蒸气/1kg活性炭。4.2吸收剂和油气分离装置吸收法加油站油气回收装置一般有两类:常温吸收法和低温吸收法油气回收装置。吸收法处理装置结构相对简单,其主要设备为吸收塔,单套装置相对投资少,但如果每个加油站都建立一套装置,其费用也较高。吸收后的气体达标后排放,吸收后的富油直接使用(油气与吸收剂相同时)或进行分离处理(油气与吸收剂不同时)。吸收法的效果与吸收剂的选用有关,目前使用的吸收剂有汽油、柴油和配制的专用吸收液。国内对吸收法研究较多,而且就大型油库实际使用操作来看效果不错。4.3凝油气回收冷冻法油气回收装置原理很简单,它利用冷凝剂通过热交换器间接冷凝油气,可直接回收到油品。但由于间接传热,制冷温度要求较低(-70～-80℃)才可保证有较高的回收率,相应装置较复杂,目前,国产设备要达到工业化应用程度成本太高,因此很难在国内推广。4.4火炬气污染,采用统一燃烧处理利用催化氧化燃烧法直接处理油气是一种操作费用较低的方法,但因为涉及到油气燃烧和空气污染,以及考虑到加油站安全问题和环境保护,每个加油站建一套这种处理装置比较困难。如果采用加油站分散吸收、统一氧化燃烧处理,是可以考虑的一种较好办法。从操作费用和燃烧热能再利用来看,其成本与吸收法差不多,能否保证安全操作是此种方法的主要问题。5其他回收油气技术(1)加油站密闭加油系统技术和产品。这方面的侧重点应该是汽车加油站卸油和加油过程中相关设备研究和开发,包括带回气管的加油枪的设计制造、密闭收油和加油工艺系统、多余油气的排放装置等。(2)油气回收处理系统技术及产品。在吸附法、吸