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油氣回收的方法的分析與比較

文章來(lái)源:睿馳環(huán)保 人氣:0 發(fā)表時(shí)間:2022-12-30

  油氣回收方法主要有四種:活性炭吸附法;吸收法;膜分離法;冷凝法;

  1. 活性炭吸附法油氣回收技術(shù)

  儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程產(chǎn)生的含烴氣體通過(guò)活性炭吸附劑床層,其中的烴類被吸附劑吸附,吸附過(guò)程在常溫常壓下進(jìn)行。吸附劑達(dá)到一定的飽和度后,進(jìn)行抽真空減壓再生,再生過(guò)程中脫附出的油氣再用油品進(jìn)行吸收,吸收后的貧氣再返回到吸附過(guò)程進(jìn)行吸附。

  主要工藝單元包括:油氣收集、吸附過(guò)程、再生過(guò)程、壓縮過(guò)程、吸收過(guò)程、換熱和密封。吸附法的優(yōu)點(diǎn)就是可以通過(guò)改變吸附和再生運(yùn)行的工作條件來(lái)控制出口氣體中油氣的濃度。缺點(diǎn)是,工藝復(fù)雜、吸附床層易產(chǎn)生高溫?zé)狳c(diǎn)(實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)已證明)。三苯易使活性炭失活;失活活性炭的處理問(wèn)題。國(guó)內(nèi)尚未有國(guó)產(chǎn)的工業(yè)裝置運(yùn)行,有四套進(jìn)口的裝置在石油庫(kù)運(yùn)行,裝置購(gòu)置費(fèi)用高。

  工藝流程:在裝車地點(diǎn)產(chǎn)生的油氣通過(guò)密閉鶴管進(jìn)入油氣回收裝置。在油氣進(jìn)入裝置之前,先通過(guò)一個(gè)排水罐以保證不含汽油的油氣微粒進(jìn)入碳床。另外,油氣母管上還設(shè)有PVV(真空/壓力閥)緊急出口,可以確保裝置在停工狀態(tài)下將油氣母管內(nèi)的油氣釋放。PVV緊急出口或其他緊急出口應(yīng)該配有相應(yīng)的阻燃阻火栓。

  回收裝置由2個(gè)碳床組成,一個(gè)通過(guò)閥門連接在油氣進(jìn)入管上,處于“吸附”狀態(tài),另一個(gè)則通過(guò)真空泵進(jìn)行“再生”。兩個(gè)炭床同時(shí)工作,保證對(duì)源源不斷進(jìn)入裝置的油氣及時(shí)進(jìn)行回收處理。即:一個(gè)炭床用于吸附油氣中的烴,另一個(gè)炭床則將吸附的烴通過(guò)真空泵排出;當(dāng)**個(gè)炭床的吸附烴達(dá)到飽和后,立即轉(zhuǎn)入“再生”操作(即脫附階段),而在此之前已排空的**個(gè)碳床進(jìn)入下一個(gè)階段的“吸附”狀態(tài)。

  活性炭的再生需要通過(guò)兩個(gè)階段完成。首先,活性炭容器內(nèi)被抽真空,所吸附的烴從炭床中分離出來(lái),使大部分烴被脫附。然后,為了保證炭床中的烴被盡可能徹底地清除干凈,有必要引入少量空氣對(duì)碳床上可能殘留的烴進(jìn)行吹掃。本裝置采用的真空泵是液環(huán)泵。需要一個(gè)液氣分離罐和一個(gè)換熱器。真空泵的封液是乙二醇和水的混合物。換熱器的標(biāo)準(zhǔn)選配媒介是汽油或其他種類的冷凝液。

  在分離罐中,高濃度的烴氣進(jìn)入吸收噴淋塔。從汽油儲(chǔ)罐中抽出來(lái)汽油自塔的頂部噴淋下來(lái),與自下而上純烴氣混合,由此實(shí)現(xiàn)烴在汽油中的吸收。

  全套裝置具有自動(dòng)節(jié)能功能:如果裝車停止,所有裝置都處于待命操作狀態(tài)。處于待命狀態(tài)的裝置可以隨時(shí)啟動(dòng)。真空泵每隔一段時(shí)間就自動(dòng)啟動(dòng)一次,以保持碳床的干凈和活性炭的活性。當(dāng)下次裝車開(kāi)始時(shí),全套裝置自動(dòng)啟動(dòng)。

  活性炭吸附法油氣回收裝置,是歐美現(xiàn)在流行的技術(shù),其特點(diǎn)是,通過(guò)改變裝置運(yùn)行條件,可控制出口氣體中烴的濃度,達(dá)到不同的排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

  每回收1升汽油消耗0.15~0.2度電。平均每年的運(yùn)行成本為16萬(wàn)元人民幣。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的吸附劑篩選研究,活性炭是專門制造的,非一般的活性炭。市面上銷售的活性炭均達(dá)不到其吸附和脫附的性能。吸附過(guò)程是一個(gè)物理的放熱過(guò)程,在對(duì)高濃度的油氣進(jìn)行吸附,炭層的溫升很快,溫度也很高,實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的吸附劑篩選試驗(yàn)結(jié)果也證明了這一點(diǎn)。L×D為250×40mm的吸附柱在室溫下進(jìn)行吸附,僅幾分鐘,炭層的溫度達(dá)到80~90℃。所以,日本政府從的角度考慮,嚴(yán)禁使用可燃性的活性炭做為油氣回收的吸附劑。此外,采用抽真空解吸的方法再生活性炭,三苯的脫附是有問(wèn)題的,三苯在活性炭上的吸附,將導(dǎo)致活性炭的失活。采用吸附的方法回收油氣,不能直觀地看到回收物。而對(duì)失活的活性炭怎樣處理也是將面臨的問(wèn)題。由于炭層高度對(duì)油氣通過(guò)炭層有壓力損失,對(duì)鶴管的密閉提出更高的要求。

  《東京都條例》規(guī)定油氣濃度≥1vol%,禁止使用可燃性活性炭吸附劑。日本的吸附法油氣回收裝置,初期使用單一硅膠吸附劑,然后又改為床層內(nèi)充填不同硅膠吸附劑,目前改為吸附塔內(nèi)分層充填硅膠和活性炭吸附劑。

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  2.吸收法油氣回收技術(shù)

  吸收法回收油氣大體上有兩種吸收劑,油品和專用吸收劑?;驹硎牵河蜌膺M(jìn)入吸收塔,被從塔頂噴淋的吸收劑吸收。在真空解吸罐,通過(guò)真空抽吸,將溶于吸收劑中的油氣解吸。再生的吸收劑用泵送至吸收塔循環(huán)使用。解吸的油氣被真空泵送至再吸收塔,被塔頂噴淋下來(lái)的貧油(汽油)吸收,未被吸收的少量油氣進(jìn)吸收塔再次吸收。

  工藝流程:裝車油氣在微正壓作用下,自罐車密閉蓋出氣口經(jīng)外網(wǎng)管線進(jìn)入吸收塔,在吸收塔填料層中與塔頂噴淋下來(lái)的專用吸收劑逆向接觸,吸收劑將烴類油氣選擇吸收,實(shí)現(xiàn)裝車油氣中烴類與空氣的分離,未被吸收劑吸收的氣體經(jīng)阻火器排放。吸收劑在壓差的作用下進(jìn)入真空解吸罐,真空條件下解吸出被吸收的油氣,吸收劑在真空解吸罐中實(shí)現(xiàn)了再生。解吸出的油氣有真空機(jī)組輸送到在吸收塔,用成品油充分吸收后輸送至成品油儲(chǔ)罐,實(shí)現(xiàn)油氣回收。再吸收塔中未被吸收的油氣從再生塔頂返回到吸收塔,再次被吸收劑吸收。

  從裝置的標(biāo)定結(jié)論看出了問(wèn)題,裝置回收率標(biāo)定值為95.63%,而監(jiān)測(cè)的尾氣排放濃度為5.88g/m3,反算油氣進(jìn)口濃度為134.55g/m3,會(huì)上曾就此問(wèn)題向?qū)Ψ教岢觯忉尀槎緶y(cè)定結(jié)果。該數(shù)值明顯偏低,經(jīng)分析認(rèn)為,有幾種可能:1.測(cè)定方法的問(wèn)題;2.油氣密閉收集有問(wèn)題;3.隨意的編造。

  由于吸收過(guò)程是對(duì)全部油氣的吸收,因此吸收塔的規(guī)模很大,將需要很大的空間。吸附法僅是對(duì)再生過(guò)程產(chǎn)生的氣體進(jìn)行吸收,氣體量小。

  從工藝的過(guò)程來(lái)看,根據(jù)氣液平衡的原理,吸收劑將不斷消耗,需要不斷補(bǔ)充的。

  根據(jù)九江同樣裝置的運(yùn)行效果來(lái)看,90%回收率已是該工藝的極限,因此推斷,在油氣密閉和收集完好的情況下,裝置排出尾氣的濃度應(yīng)大于80g/m3。體積濃度在1%以上。這也是為什么排氣出口氣體需要設(shè)置鼓風(fēng)機(jī)對(duì)氣體稀釋排放。在幾種油氣回收技術(shù)中,吸收法的回收率是可以的。

  3.膜分離法油氣回收技術(shù)

  氣體膜分離技術(shù)是一種基于溶解擴(kuò)散機(jī)理的新型氣體分離技術(shù),其分離的推動(dòng)力是氣體各組分在膜兩側(cè)的分壓差,利用氣體各組分通過(guò)膜時(shí)的滲透速率的不同來(lái)進(jìn)行氣體分離的。有機(jī)蒸汽分離膜為溶解選擇性控制,有機(jī)蒸汽在膜內(nèi)的溶解度大,滲透速率快,從而實(shí)現(xiàn)與小分子的分離。

  油氣混合氣體首先經(jīng)液環(huán)壓縮機(jī)加壓至3.5 bar進(jìn)入吸收塔,經(jīng)輕質(zhì)油吸收后的油氣再進(jìn)入膜分離系統(tǒng)。富含VOC的滲透氣流膜截留側(cè)的氣體中VOC濃度可****到5~10g/m3。

  油氣壓縮過(guò)程是一個(gè)隱患。

  工藝流程:油氣混合氣體首先經(jīng)液環(huán)壓縮為了提高膜分離系統(tǒng)的效率,在膜的滲透用液環(huán)真空泵提供約150mbar真空度。富含VOC的滲透氣流,返回液環(huán)壓縮機(jī)入口。膜截留側(cè)的氣體中VOC濃度可降低到5~10g/m3,可以直接排放,或者進(jìn)入級(jí)PSA,將排放氣中VOC含量降到5mg/m3。整個(gè)系統(tǒng)保證VOC回收率達(dá)到99%以上。

  4.冷凝法油氣回收技術(shù)

  油氣冷凝工藝技術(shù)原理是利用冷凍工程方法,將油氣熱量置換出來(lái),使油氣各種組分溫度低于凝點(diǎn)從氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài),實(shí)現(xiàn)回收利用。

  采用多級(jí)連續(xù)冷卻方法制冷至-73℃,典型的油氣回收率在90~95%。冷凝至-95℃,出口氣體的非甲烷總烴濃度≤35g/m3。

  冷凝法油氣回收技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單,性能好,回收物直接為油品。單壓縮機(jī)自復(fù)疊制冷技術(shù)開(kāi)發(fā)的純冷凝法油氣回收裝置可將油氣溫度降至-100℃~-120℃。裝置正常工作狀態(tài)耗電量?jī)H為0.2(Kw·h)/m3油氣,用電與活性炭吸附法持平。

  冷凝式油氣回收處理設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)成熟、造價(jià)相對(duì)低廉、占地面積小、維護(hù)容易、運(yùn)行費(fèi)用小,僅耗電和冷卻水(也可用空冷方式),回收效益遠(yuǎn)大于能耗支出。純冷凝式油氣回收設(shè)備處理能力5~500m3/h,。

  工藝流程

  油氣經(jīng)三級(jí)冷卻,溫度降低至-100℃以下,從而冷凝出干凈的碳?xì)浠衔镆后w。

  油氣首先降溫至3~5℃,冷凝出碳?xì)浠衔镏亟M份和空氣中攜帶的水,降低在以后階段的結(jié)霜可能性。在制冷,油氣進(jìn)一步冷卻到-50~-65℃,然后通過(guò)第三級(jí)制冷冷卻到-100~-110℃。從三級(jí)制冷冷凝后的干凈冷空氣被加熱至10℃或者更高,熱源來(lái)自于制冷系統(tǒng)中回收熱。除霜:進(jìn)入裝置空氣中攜帶的水蒸汽,在階段就冷凝成液體,剩余的水蒸氣會(huì)在階段階段結(jié)霜。。國(guó)外冷凝式油氣回收裝置設(shè)計(jì)除霜液由循環(huán)運(yùn)行的制冷系統(tǒng)的廢熱進(jìn)行預(yù)熱。當(dāng)系統(tǒng)24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行時(shí),需要兩臺(tái)油氣冷凝器,其中一臺(tái)除霜,另一態(tài)繼續(xù)運(yùn)行,系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行除霜和切換。純冷凝式油氣回收裝置設(shè)計(jì)了快速除霜系統(tǒng),3~5min內(nèi)完成除霜。

  性能及指標(biāo)

  所有組件均Ex防爆組件;油氣通道無(wú)機(jī)械或者電力組件。

  排放濃度--汽油和石腦油,尾氣出口濃度達(dá)到12g/m3(標(biāo)準(zhǔn)GB20952-2007規(guī)定:油氣排放達(dá)≤25g/m3)。

  負(fù)荷―超過(guò)設(shè)計(jì)流量的150%~180%情況下運(yùn)行,超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)回收率略有下降,超過(guò)設(shè)計(jì)流量150%時(shí)汽油回收率為90%。

  綜述:純冷凝法防爆油氣回收裝置利用了單壓縮機(jī)自復(fù)疊制冷新技術(shù),油氣的回收率在99%以上,達(dá)到排放濃度在12g/m3以下,冷凝溫度應(yīng)達(dá)到-100℃~-120℃。機(jī)組充分利用系統(tǒng)回?zé)幔碾姙?.2(Kw·h)/m3油氣,和活性炭吸附法持平。裝置運(yùn)行能耗很高,費(fèi)用非常高。

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