冷凝法油氣回收的原理及工藝流程
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[時(shí)間:2009-10-09 油氣回收 關(guān)注度:0]
摘要: 冷凝法回收油氣設(shè)施是采用多級(jí)連續(xù)冷卻方法降低揮發(fā)油氣的溫度，使油氣中的輕油成分凝聚為液體而排出潔凈空氣的一種回收方法。冷凝法回收裝置的冷凝溫度一般按預(yù)冷、機(jī)械制冷、液氮制冷等步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)，具有安全性好、油氣回收率高、符合環(huán)保要求、設(shè)備成套...
冷凝法回收油氣設(shè)施是采用多級(jí)連續(xù)冷卻方法降低揮發(fā)油氣的溫度，使油氣中的輕油成分凝聚為液體而排出潔凈空氣的一種回收方法。冷凝法回收裝置的冷凝溫度一般按預(yù)冷、機(jī)械制冷、液氮制冷等步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)，具有安全性好、油氣回收率高、符合環(huán)保要求、設(shè)備成套裝配、安裝簡(jiǎn)單、運(yùn)行過(guò)程自動(dòng)化、使用維護(hù)簡(jiǎn)便、投資回收期短等特點(diǎn)。
一、冷凝法回收裝置的工作原理及工藝流程
冷凝法又可分為冷凝壓縮法和直接冷凝法，直接冷凝法將油氣直接冷凝成液體回收，這種方法由于在低溫下操作，安全性好，所用的設(shè)備較少，在一定規(guī)模下運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行費(fèi)較低，經(jīng)濟(jì)效益較好，成為近年來(lái)優(yōu)先選用的方法之一。美國(guó)Edwards Engineering公司是直接冷凝法油氣回收工藝的典型代表，目前直接冷凝法油氣回收裝置有SVR、DE、LN2、RECOGEN 4個(gè)系列，在世界各地已有500多套投入使用。圖2.1所示為直接冷凝法工藝流程，冷凝法回收裝置一般采用多級(jí)連續(xù)冷卻方法降低油氣的溫度，使之凝聚為液體回收。根據(jù)揮發(fā)油氣的成分、要求的回收率及最后排放尾氣中的油氣含量來(lái)確定冷凝裝置出口處油氣的溫度值。
冷凝法回收裝置的冷凝溫度一般按預(yù)冷、機(jī)械制冷、液氮制冷等步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)。預(yù)冷器是一單級(jí)冷卻裝置，其運(yùn)行(冷凝)溫度在油氣各成分的凝固溫度以上，使進(jìn)入回收裝置的油氣溫度從環(huán)境溫度下降到4℃左右，使油氣中的大部分水汽凝結(jié)為水，從而使進(jìn)入低溫冷凝器的揮發(fā)氣狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)化(一致)，減少回收裝置的運(yùn)行能耗。油氣離開預(yù)冷器后進(jìn)入機(jī)械制冷級(jí)，機(jī)械制冷級(jí)可使大部分油氣冷凝成為液體回收。若需要更低的冷卻溫度，則機(jī)械制冷級(jí)之后連接液氮制冷，這樣可使油氣回收率達(dá)到99％。單級(jí)機(jī)械制冷裝置的工作溫度范圍為－35～10℃，串聯(lián)機(jī)械制冷裝置壓縮由淺冷(高溫)級(jí)和深冷(低溫)級(jí)組成，其工作溫度為－73～－40℃，有液氮制冷的深冷裝置工作溫度可達(dá)到－184℃。
油氣在冷凝器金屬翅面上被帶走熱量而冷凝成液體回收，由于油氣中難免帶入水汽，在冷熱交換的翅面上會(huì)有凝霜，凝霜過(guò)多要影響熱交換效率，因而冷凝器需要定期除霜。一般以24h為一周期的時(shí)間內(nèi)，需停止運(yùn)行1～2h作為除霜時(shí)間。有的回收裝置采用兩套冷凝系統(tǒng)交替工作，則不需專門安排停機(jī)時(shí)間來(lái)給冷凝器除霜。除霜系統(tǒng)所需熱量來(lái)自壓縮機(jī)的氣體-液體熱交換器，通過(guò)冷凝器中的第二套管道傳送熱暖流使冷凝器上的結(jié)霜融化。
回收裝置可以按設(shè)定程序自行運(yùn)行而無(wú)需人員值守。全部控制系統(tǒng)、機(jī)械制冷設(shè)備、各種檢測(cè)儀表(如流量記錄、氣體分析等) 都安裝在人可進(jìn)入的密閉箱體內(nèi)，所有設(shè)備都安裝在型鋼做成的框座上，可以方便地起吊運(yùn)輸和安裝在水泥平臺(tái)上。進(jìn)行熱交換的冷凝管、除霜管及其翅片安裝在有隔熱保護(hù)層的冷凝箱內(nèi)，冷凝箱與密閉箱之間有往返傳遞冷量和熱量的管道相連接。油氣在冷凝箱中冷凝得到的汽油和水都通過(guò)沉淀分離器進(jìn)行油水分離，儀表計(jì)量出回收汽油的數(shù)量，油泵將油送回油罐或直接使用，冷凝水則排放到污水池處理。
用冷凝法進(jìn)行汽油油氣回收所得到的汽油數(shù)量與進(jìn)入回收裝置的油氣濃度及裝卸汽油的數(shù)量有關(guān)，回收裝置的效益還取決于其能量消耗。美國(guó)Edwards Engineering公司根據(jù)其多年生產(chǎn)油氣設(shè)備的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)得出：若油氣的濃度為40％時(shí)，每裝載1000加侖(1加侖=3.785dm3，下同)汽油，大約可回收1.7加侖汽油。中石化銷售公司曾引進(jìn)一套DEC-900型直接冷凝法油氣回收裝置，試運(yùn)行半年多，于1991年12月18日由中石化銷售公司主持驗(yàn)收。評(píng)審紀(jì)要認(rèn)為該裝置處理油氣能力為100m3／h，回收率達(dá)88％以上；1999年因油庫(kù)周轉(zhuǎn)量銳減、缺乏油氣來(lái)源而將該裝置轉(zhuǎn)讓給鎮(zhèn)海煉化公司，同年調(diào)試運(yùn)行正常，回收率在96%左右，即使在油氣回收效率不高的除霜階段，其回收率也達(dá)87％。此外，邯鄲石油公司直屬油庫(kù)也自行設(shè)計(jì)安裝了水冷油氣回收裝置。
另一種冷凝油氣回收工藝是利用感應(yīng)式發(fā)電機(jī)組代替液氮冷卻系統(tǒng)，油氣經(jīng)過(guò)預(yù)冷、一級(jí)和二級(jí)冷卻回收85％～90％，其余的10％～15％用于發(fā)電，產(chǎn)生的電能等于或略大于冷凝設(shè)備所需的電量。但其設(shè)備造價(jià)比深冷工藝高10％～15％；此外，該裝置需要一個(gè)緩沖罐，以儲(chǔ)存裝卸高峰時(shí)的大量油氣，保證供給油氣平穩(wěn)，避免發(fā)電機(jī)頻繁啟動(dòng)和停機(jī)。該裝置排放的尾氣中油氣含量低于1mg／L。
二、冷凝法回收油氣的應(yīng)用范圍
在單個(gè)儲(chǔ)罐儲(chǔ)存條件下，將冷凝器安裝在儲(chǔ)罐拱頂?shù)呐艢饪冢评溲b置安裝在儲(chǔ)罐附近地面，用管道將冷媒往返送到冷凝器帶走熱量，儲(chǔ)罐中的揮發(fā)氣在排氣口被冷凝后，在重力作用下流回儲(chǔ)罐。其流程圖見圖2.2。
如果多個(gè)儲(chǔ)罐所儲(chǔ)存的油料相同，最經(jīng)濟(jì)的辦法是將各罐頂排氣口用管道連通到一個(gè)共同的回收裝置中，再將冷凝回收的液體打回儲(chǔ)罐，見圖2.3。如果多個(gè)儲(chǔ)罐所儲(chǔ)存的油料各不相同，則要求各自單獨(dú)冷凝。可在每個(gè)儲(chǔ)罐上安裝一個(gè)排氣口冷凝器，由同一個(gè)制冷裝置向各冷凝器供給冷媒制冷，見圖2.4。
如果儲(chǔ)罐罐頂結(jié)構(gòu)妨礙安裝排氣口冷凝器，則可將冷凝器制冷裝置安裝在地面，罐內(nèi)氣體用管道送到冷凝器，冷凝后的液體用泵輸回罐內(nèi)。
冷凝法回收裝置用于油庫(kù)裝車、裝船時(shí)的流程見圖2.5和圖2.6。
三、冷凝法回收汽油油氣的經(jīng)濟(jì)效益
用冷凝法回收汽油油氣的經(jīng)濟(jì)效益與進(jìn)入回收裝置的油氣濃度及油氣數(shù)量有關(guān)，而所排放油氣的數(shù)量則與裝卸汽油的數(shù)量成正比。因此，油氣回收裝置的經(jīng)濟(jì)效益取決于汽油裝卸數(shù)量、氣溫、裝卸方式等，同時(shí)也與回收裝置本身的能耗有關(guān)。有關(guān)冷凝法回收油氣的收益與裝載量之間的關(guān)系見圖2.7。
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