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油气回收 > 新闻动态 > 乔扬公司吸附法油库油气回收技术简介
乔扬公司吸附法油库油气回收技术简介
作者:菏泽市花王科技工贸有限公司 时间:2019-04-24 15:39:11 来源:原创


一、油气回收技术概况:


油气回收装置的功能是将储运过程中排出的含烃气体中的油气通过适当的手段与空气分离并回收下来,净化后的气体排入大气。典型的油气回收系统的回收率为90~99%,这取决于含烃气体处理的方法、所处理含烃气体的浓度和组成。油气回收系统最常用的基本方法有三种:吸附法、吸收法、冷凝法。


·吸附法


储运过程产生的含烃气体通过充填吸附剂的吸附器,其中的烃类被吸附剂吸附。吸附过程在常温常压下进行,吸附剂达到一定的饱和度后,需进行再生,吸附剂再生可以采用蒸汽再生或减压再生,再生过程中脱附出的油气再用油品进行吸收。吸附法的回收效率很高,即使对低浓度含烃气体仍具有很强的吸附能力,因此,吸附法特别适用于排放标准要求严格,用其他回收方法难以达到要求的含烃气体处理过程,常作为深度净化手段或最终控制手段。目前吸附剂一般选用活性炭。


吸附法是油气回收行业的主要工艺流程之一,70年代在美国开始应用,现已在世界范围内广泛应用,该流程相对简单并且回收效率很高,特别适用于汽油油气的回收。

    

·吸收法

    

储运过程产生的含烃气体进入吸收塔,吸收剂与油气逆流接触,油气被吸收下来,吸收了油气的富吸收剂再经过解吸过程,解吸出来的油气再用油品进行吸收。吸收法分为常温吸收法和变温吸收法:常温吸收法在常温下吸收,减压解吸;变温吸收法在低温下吸收,加热解吸。变温吸收流程自1983年开发至今,在世界范围内已有不少应用。常温吸收法是美国70年代、欧洲80年代较为流行的装置,随着环保要求的提高,自90年代以来已逐渐由其它方法所取代。

    

吸收法最大的缺点是,排放的净化气体中烃含量比较高。

    

·冷凝法

    

储运过程产生的含烃气体,通过低温冷凝冷却,其中的油气被冷凝下来,该方法适用于高浓度油气的回收。根据净化气体中烃的含量要求不同,冷凝温度通常在-70℃~-170℃之间。

    

冷凝法工艺流程比较简单,但由于在低温下操作,对于制冷设备及装置选用的制造材料要求比较严格,操作要求、能耗及投资都比较高。

    

除以上介绍的三种常用工艺流程外,还有直接燃烧法和膜分离法等油气回收或处理工艺流程。

    

·直接燃烧法

    

这种方法是将储运过程中产生的含烃气体直接氧化燃烧,燃烧产生的二氧化炭、水和空气作为处理后的净化气体直接排放。


该工艺流程仅作为一种控制油气排放的处理措施,其不能回收油品,也没有经济效益。

    

·膜分离法

    

储运过程产生的含烃气体,经加压后送至膜分离器,在有机物选择性薄膜上,油气比空气具有更高的穿透性,含烃气体被分离成两股物流,一股富油气的穿透物流和一股贫油气的滞留物流。富油气物流中的油气再被油品吸收下来,贫油气的滞留物流作为净化气体排放。

    

膜分离法是较新的油气回收技术。

 

二、VRU工艺简介


VRU油气回收工艺简介


储运系统产生的含烃气体通过分液罐,把携带的凝液分离出来,然后进入装置的活性炭床。含烃气体进入处于吸附状态的炭床(两个炭床切换工作),经过活性炭层,其中的烃类被吸附在活性炭表面,而净化后的空气则由出口被排向大气。炭床交替切换再生,再生方式为真空脱附和空气吹扫,真空脱附是通过真空泵抽真空进行脱附 。


从真空泵出来的气液混合物,进入一个气液分离罐,在分离罐中封液与富油气分离,封液进入换热器被吸收汽油冷却下来并循环使用,富油气则进入装有填料的吸收塔。


富油气进入吸收塔后,绝大部分的烃类组分被汽油喷淋吸收,吸收后的富汽油由汽油返回泵送出装置。自油罐抽入装置的汽油,一方面作为吸收贫油,另一方面作为液环真空泵封液的换热介质。系统中所有回收的产品用泵送回汽油储罐,返回的富汽油在储罐中被稀释,对油品性质影响很小。没有被吸收下来的少量油气和空气从吸收塔的顶部出来,重新回到处于吸附状态的活性炭床。


液环真空泵的封液是闭路循环的,封液有几方面作用:为真空泵提供液封;冷却真空泵;取走真空泵的热量;取走油气压缩后产生的热量。封液通过换热器与吸收汽油换热,冷却后重新进入真空泵循环使用。


1。 油气进入


在装车工作过程中,被装车产品的液体表面会与在容器中的空气接触产生挥发,油气的饱和度取决于几个因素:被装车油品的油品蒸汽压、油罐车内上次装车后遗留的油气的饱和度、环境温度、以及装车方式等。


由于在装车过程中产生的含烃气体是由油品体积增长排出的空气和装车过程中油品产生的油气组成,因而其流量会高于装车时油品流量,含烃气体流量除以被装车油品流量就叫增长因子。在一般情况下,此值为1.2~1.4。


装车时排出的油气和空气的混合气通过油气管线进入油气回收装置中处于吸附状态的活性炭床。


在每个装油鹤位的油气管线上应安装阻火器和止回阀,防止可能发生的火情在油气回收装置与装车台之间扩散,同时还防止含烃气体在装油鹤位发生逆流。


如果需要,还应设置分液罐,将含烃气体中冷凝出来的液体分离出来,防止凝液进入活性炭床。


2。 吸附阶段


含烃气体进入炭床,烃类被活性炭吸附下来,空气则通过了活性炭床。将含烃气体中烃类组分与空气分离是活性炭吸附器的重要特性。通过一套标准的活性炭吸附油气回收装置,在装置的出口(尾气排放口)的烃浓度将降低到10克/米³,吸附容器在设计时要根据含烃气体的流量确定的几何形状和尺寸,防止系统压降过大而影响装车,系统在峰值装车量时的最大压降为12英寸水柱。另一些影响活性炭吸附容器设计和结构的因素包括:烃类被吸附时放出的吸附热(汽油的吸附热一般为11,000cal/mole);如何进行吸附器压力恢复防止活性炭的破碎;及如何通过适当的流量设计以维持较理想的空速、接触时间,从而得到最佳的吸附效果。所有这些都在我们的活性炭吸附容器的设计中都已充分考虑,并有足够的安全余量。


我们所选用的活性炭是依据几个主要指标从不同的供应商中选择出的,这些主要指标包括:汽油吸附容量、表观密度、磨损数、压降、保持力和自燃温度等。


活性炭吸附器由两个相同的炭床组成。当装置处于工作状态,一个炭床处于吸附阶段,而另一个正处于脱附(再生)阶段。炭床会在吸附状态和脱附状态间自动切换。通常情况下,特定时间的切换操作可以保证炭床及时切换到脱附阶段,而不会发生烃突破现象。


3。 脱附阶段 (真空系统)


当一个炭床达到一定的饱和度时,需要进行再生以恢复其吸附能力。因为吸附过程是一个可逆转的过程,可以通过改变吸附平衡来实现活性炭的再生,即通过降低活性炭床的压力,将烃从活性炭孔隙结构中脱附出来并进入真空泵。在循环的最后阶段,也就是深度真空再生时,引入少量的空气会有利于脱附更多的烃类组分,当然系统中引入过量的空气也会产生不利的影响,吹扫空气量在现场开工时要进行设置,该值也可以在可编程控制器中设置。


当脱附过程完成后,工艺管线上的控制阀门会有一些系列动作,使活性炭容器内压力逐步恢复到常压。当活性炭床上的压力恢复后,系统会控制炭床切换至下一个吸附过程。


4. 吸收阶段


通过了真空泵后,任何凝结的液态汽油会在乙二醇分离器中依靠重力分离下来,专利设计的旋风分离与工业标准的重力分离方法相结合,可以防止乙二醇中汽油的过量积累。


从乙二醇中分离出的油气直接进入吸收塔,与自罐区来的常温贫汽油逆流接触被吸收下来,塔顶少量油气返回活性炭床入口,与装车产生的含烃气体气混合后进入活性炭床再次被吸附。


吸收过程的有效率取决于吸收介质的蒸汽压、吸收介质的温度、吸收塔的压力及气-液相比例。


“新鲜”的吸收介质由汽油抽入泵送入吸收塔,而吸收后的富吸收介质由汽油返回泵送回汽油储罐。

 

三、装置特点:


产品的独特设计所带来的效益



虽然油气回收系统的设计和选项可能会增加系统的投资,但从长远来看,在未来操作及维护中节省的费用远远超过初始投资。


1。煤基炭


煤基炭相对于木基炭价格比较昂贵,但选择使用煤基炭可以降低维修成本,这些包括由于活性炭出现热点、粉化、尘化和活性炭再活化所带来的维护和维修成本。


根据20年来的经验,每年木基活性炭炭床有10余套出现热点,而平均每年煤基炭床只有0。2套出现热点。将过热的炭床降温到正常的温度需要48小时,如果正常冷却方法不奏效(在木基活性炭床上,常规冷却方法往往不能奏效),就只有用水喷淋炭床。经过水喷淋的炭床其吸附能力将大大降低,6周后才能恢复到正常的吸收吸附能力,因此回收量大大降低。此外,用水喷淋过的活性炭常常会聚结,因此要将活性炭拆出,并重新安装,使炭床均匀密度均匀。我们所使用的活性炭消除了冷却和用水喷淋的必要,因此也就减少了停车时间和将活性炭拆出的时间,从而增加了装置的可用性。


煤基活性炭相对于木基活性炭的出现热点的概率为1:50。按此概率计算, 煤基活性炭维护的时间48小时(最理想情况下),而木基活性炭维修时间将为2400小时。这就是为什么我们的系统维护少,维护费用低,停车时间短,回收效率高的原因。


由于使用煤基炭,就不再需要冷却盘管。按照我们的观点,使用冷却盘管只会使活性炭过早破碎,这就意味着要增加活性炭的更换频率。因为这个原因,在美国使用的很多油气回收装置都没有安装冷却盘管。


要精确地给出活性炭的更换频率是非常困难的,这是因为它是由维护过程中多个因素所决定的,而在一般系统中或多或少存在定时器设定问题造成活性炭过早损坏,而这种问题严重程度的不确定性,事实上很难让我们来预测活性炭的预期寿命。活性炭一般是因为在操作过程中出现粉化才需要更换,如果活性炭从真空状态快速恢复常压,就会很快(6个月或更短)使活性炭粉化。目前市场上的其他油气回收装置采用的是机械定时器来控制放空阀的开关,由于定时器调整不当,其控制效果不佳,另外,它也不能够根据环境温度和装车量的变化进行自动整定。


一般情况下,几乎所有的活性炭床的粉化损坏都是由于机械定时器调整不当造成的。


采用了我们系统提供的自整定定时器,可以减少活性炭床的损坏。在活性炭使用寿命的十年中,该定时器应在每年的两次预防维护检查中调整,活性炭的使用寿命可以延长50%,从而降低了更换活性炭的费用并减少停车时间。


此外,我们的炭床可以重新活化再生,其成本为新制造活性炭价格的一半,但木基活性炭床不能有效的活化再生。


2。PLC控制


相对目前市场上提供的8种停车模式的传统系统,我们的系统扩充了监测范围,提供了38种停车报警,并提供详细的系统停车历史记录,这些增强选项减少了维修服务的费用及因停车造成回收产品的损失。


我们扩充的停车报警列表会显著减少停机时间,因为停车报警列表明确地指出了故障的原因,使维修人员快速找到并解决问题。


另外,当出现某些报警时,如装置的吹扫空气或最小流量失调,我们的系统将会给用户报警,但并不停车。这些特点增加了装置的可用性。我们装置的PLC设计具有自检功能,这将会减少维护,使用户无需借助其他的维修服务商。


在我们的系统中,每个控制电路都是单独保险以便快速定位一个短路。其它厂商提供系统是整个控制系统共用一个保险,而这些系统一般有100到200根单独的线,在这些系统中发现一个短路会花8个小时,而在我们的系统中,15分钟内就可以检查出来那里发生了短路。


3。安全防护


我们的系统有完备的隔离阀设计。通过减少更换损坏部件时排液的时间,就可以减少维修和停机时间。市场上其它设备是通过打开法兰来排液,排出的液体量可达400加仑。这必然增加溢出的可能性,也增加了雇员暴露在化学品下的危险。另外,我们系统的组件和所有的电气功能都可以在地面操作和监控,而不需要打开电气箱,也不需要爬到某个设备上去。对雇员来说,这无疑降低了电、爆炸和高空跌落的危险,而由于这些危险事故造成的损失也是显而易见的。


4。再生阀自整定定时器


同样,我们也对再生阀应用了自整定定时器。通过使用该定时器,我们消除了真空泵的过载,降低了能耗并减少磨损,从而减少了真空泵和马达的更换频率。


5。旋风分离器


旋风分离器消除了乙二醇雾沫的夹带(这将导致防冻剂的损失),同时也就取消了乙二醇破沫器(一个需要经常维护的部件)。另外,将分离器从吸收塔中移出,使分离器和吸收塔成为两个单独的设备,如果需要更换,单个设备的更换比组合设备更换花费更少。同时,每个设备带有的蝶形封头使设备的清洗更快、更容易。


在正常维护条件下,由于运行过程中乙二醇的损耗,装置一般每年需要更换四次防冻液,而操作人员往往会忽视此问题。如果乙二醇损耗后不及时补充,就会过早损坏真空泵和封液系统。


当系统在冷冻剂浓度不足的情况下运行时(这在常规系统中经常发生)就会使真空泵效率降低、磨损加剧,这样就增加了设备更换频率,降低了设备的效率。另外,每次系统停车进行部件更换时,也会造成潜在的回收产品的损失。


根据经验,每8到10年常规系统的装置需要解体维护,清洗吸收塔、分离器并更换破沫器。这一般是由于防冻剂浓度维护不当而引起的,而我们的系统有助于消除以上的情况。其它油气回收系统清洗工作需要:一个吊车3天、3个人4天、高压洗涤器、新的破沫器,以及在有限的空间中作业。而清洗我们的系统需要停机四小时,一个人和一条水管来冲洗系统。不需要吊车,没有空间的限制,也不需要更换破沫器。另外,如果需要的话,吸收塔和分离器可以快速地独立更换,这与传统活性炭油气回收系统不同。除了上述费用以外,我们的设备还通过减少停机时间增加了回收产品所带来的效益。


6。变频调速汽油返回泵


常规系统使用定速汽油返回泵,带有一个液位控制阀、电磁阀、过滤器、针阀和液位浮球控制器。另外,还有一个高位和低位浮球切断系统来防止汽油溢出。


在油气回收系统上,液位控制系统中的电动阀故障是最常见的(通常每年需要维修两次)。使用了变频调速汽油返回泵以后,我们消除了所有上述的麻烦,我们仅使用一个4~20mA液位变送器和一个冗余的高液位开关来控制变频调速泵。


每次液位控制系统出问题时,要打开管道,产品就会漏出,从而使雇员曝露危险环境下。另外,当液位控制系统出问题时,例如,当机械浮球被卡住了或者阀被卡死了,系统发生故障和产品溢出的可能性都会大大增加。而我们的系统没有这些部件,也就没有这些问题。


7.湿式真空泵


目前,我们可以提供由湿式真空泵或干式真空泵构成的真空再生系统,但是根据我们的经验,我们推荐用户选用湿式真空泵系统,因为虽然干式真空泵没有乙二醇循环回路,系统看起来比较简单,但是可能存在一些其它潜在的问题:


a.液环真空泵上有两个密封,而在干式真空泵有6个机械密封,增加了泄漏的可能。

b.干式真空泵必须2年改造一次,而液环式真空泵大约每6年改造一次,因此干式真空泵的改造费用是液环真空泵的三倍。

c.干式真空泵的购买价格一般比一个液环真空泵贵7倍。部件的更换的费用会相对更昂贵。

d.双推进器水平干式真空泵不能处理泵中的液体污染物(例如,液体,冷凝物等)

e.许多设计了双推进器的干式真空泵涂上了特氟龙用以防止火花和爆炸。任何外来物质例如炭灰、铁锈和污垢都会慢慢地磨掉特氟龙涂层,这将会带来爆炸的危险。

f。由于干式真空泵的设计特点,泵内部的运行温度相当的高,如果冷却过程失败,泵内的温度会达到气体自燃的温度,会有爆炸的危险。


湿式真空泵有效地消除了以上隐患,使设备的运行更加可靠。

 


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