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冷凝式油气回收装置研究
作者:菏泽市花王科技工贸有限公司 时间:2019-04-24 16:12:26 来源:原创


冷凝式油气回收装置采用复叠式压缩工艺、三级蒸发器冷凝,不用外加液氮辅助致冷,即可达到国家制定的“石油及成品油储运销售及污染物排放标准”中规定的非甲烷总烃排放限值35g/m3以下,或非甲烷总烃回收率达到90%以上。现场运行表明,该装置设计工艺流程先进、自动化水平高、操作简单、维修量少、运行成本低。经中国石油化工集团安全工程研究院检测,非甲烷总烃回收率达91。67%。


汽油在输送分配过程中,由于温度、压力的变化,造成油气的“小呼吸”和“大呼吸”损耗。统计资料表明,由于储罐内温度变化而产生的小呼吸损耗,每当温度升高1℃,就会排出0。21%的油气。如果200万t汽油存放在利用率50%的油罐内300天,平均每天气温变化10℃,则会有约55万m3的油气排放到大气中。大呼吸损耗是油罐在收发作业时的蒸发损耗(主要是由于气体空间体积变化引起)。根据某炼油厂的实测数据表明,大呼吸损耗占该厂油库总蒸发损耗的85%~90%。大油罐的一次收(发)油可造成数百千克的轻质油损耗。


现场测试表明,在温度20℃、大气压正常时,每进1m3汽油,便有1kg汽油排入大气中。统计资料表明,从炼油厂到最终用户约有5次大呼吸,每吨汽油大呼吸挥发油气可达7m3。以2004年汽油消耗8000万t估算,大呼吸排放油气高达5.6亿m3,加上小呼吸排放量,总排放量估计可达7亿m3。因此,把挥发的油气尽量回收是当务之急。


装置的特点


中国石油华东勘察设计研究院在20世纪80年代,率先在国内推出了以回收天然气中丙、丁烷为主要目标的模块式油气回收装置,并同日本公司合作,开发了膨胀式致冷小型系列化装置。在此基础上,又自主研制了丙烷致冷式模块化装置(获国家科技博览会金奖)。在大量收集国内外相关资料的基础上,对国外比较成熟的几种油气回收工艺,如膜分离回收、活性碳吸附回收、重油吸收回收、压缩剂致冷吸收回收等进行了综合分析和对比。分析结果表明:膜分离能耗大、投资大;活性碳吸附,由于吸附过程中产生大量的气化潜热操作危险,后处理工艺复杂;重油吸收回收率低,回收重油炼制工艺复杂;压缩致冷吸收需配套液氮辅助致冷设施,制氮工艺和液氮的循环利用、储存工艺复杂,投资大。为此,推出了具有自主技术产权的冷凝式油气回收装置。该装置采用复叠式压缩致冷工艺,流程短、操作控制简单、使用设备少,投资少(投资只是国外同类装置的1/4~1/3)。


装置的设计


青岛高科石油天然气新技术设计研究所经过近两年的调研、小试,2004年设计制造出国内第一套300m3冷凝式油气回收处理装置。2005年,在青岛石油化工有限公司开始试运行。运行顺利,效果良好。经国家防爆电器产品质量监督检验中心检验,防爆性能合格;经中国石化集团安全工程研究院取样检验,油气回收率达91.67%,完全达到国家新标准关于油气回收装置非甲烷总烃收率必须达到90%以上的要求。


1、技术原理


采用复叠式压缩致冷工艺,将油气气化潜热置换出来,使其由气态转变为液态,以实现油气回收和利用。


根据对汽油油气组分模拟分析,需用三级致冷才能达到国家标准要求的油气回收装置的控制标准和排放限额。因此,新设计的油气处理量为100~800m3/h的冷凝式油气回收装置系列,采取了三级致冷工艺。第一级从30℃降为3℃,将油气中的水分和C6以上的组分首先冷凝下来;第二级从3℃降至-32℃,将C5以上的组分冷凝下来;第三级从-32℃降至-70℃以下,将C4以上的组分冷凝下来。冷凝回收的汽油汇流到油水分离器,供外输或直接销售使用。处理后的尾气经排气管排放。


该项目的难点是,对不同组分的汽油冷凝处理到排放标准所需采用的物理化学分析及实验方法的选择。关键是对不同原油加工炼制的汽油所进行的组分分析,以及深低温用于处理不同组分油气的工艺研究和设备的结构设计。其创新点是采用了复叠式压缩、三级致冷工艺,并运用国内致冷设备,使油气回收率达到90%以上。


2、技术参数及技术要求


根据我国目前炼油厂、油库现状,装置的有关技术参数:额定处理量为30~800m3/h;电压等级为380V;周波为50Hz;额定功率为15~120kW;冷却方式为水冷或空冷。


同时,制定和完善了系列产品的生产技术要求、试验方法、检测规则、校准、包装和运输标准。例如:HJ/T38固定污染源排气中非甲烷总烃的测定气相色谱法;SH3063石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范;石油及成品油库储运销售中污染排放标准(试用)等。


3、技术特点


(1)低温回收气体不需压缩,更加安全。


(2)操作弹性大,可在0~100%范围内操作,特别适用于间断装车情况。


(3)工艺流程短,工艺过程简单,易于操作和维修。


(4)模块化设计制造,整体发运到用户现场,


不需大型基础,安装简单。


(5)采用了先进工艺技术设计,PLC自动化仪表控制,关键设备进口,国内配套,造价低。


采用油气连续入口检测系统,实现了油气回收全过程控制和检测。从装置启动、温度、压力、计量均可自动操作,可视屏幕显示,并与定量发油、密闭装置系统联网,可实现无人值守。系统定期检查,自动进行打印和信息资料储存。达到了国外同类产品的水平。


经济效益分析


冷凝式油气回收装置造价低,仅为国外同类装置造价的1/4~1/3。以300m3/h冷凝式油气回收装置为例,制造成本约为100万元,而上海闵行油库引进的美国乔丹公司的100m3/h的活性碳吸附式装置,购入价为50万美元。


如全国每座炼油厂安装4套,每座油库安装2套回收装置,共需约5000套。以每套100万元计算,与从国外引进相比,可为石油工业节约超过百亿元的资金。关于投资回收期,以300m3/h的油气回收装置,每天只工作一小时计算,每天可回收300kg汽油,一年可回收100t汽油。按目前市场价,一年销售收入约40万元,不到3年时间即可收回全部投资。实际上300m3/h装置,可处理1500m3的油气,投资回收期是相当短的。


不可再生能源的循环利用,从每一个生产环节中节约,降低损耗是落实建立节约型社会,发展循环经济的具体措施。特别是油气挥发给环境、生产带来的损害已危及到人类的安全生存。要真正实现油气的不浪费,必须重视新技术、新设备的开发和采用,并应适时采取国家补助、政策倾斜、节约分成的办法,为企业提供更多建设资金,以解决投资主体的困难。



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