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、安裝簡單、運(yùn)行過程自動(dòng)化、使用維護(hù)簡便、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，成為近年來優(yōu)先選用的方法之一。美國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、液氮制冷等步驟來實(shí)現(xiàn)。預(yù)冷器是一單級冷卻裝置，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，機(jī)械制冷級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)械制冷級之后連接液氮制冷，這樣可使油氣回收率達(dá)到99％。單級機(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)級和深冷(低溫)級組成，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)間來給冷凝器除霜。除霜系統(tǒng)所需熱量來自壓縮機(jī)的氣體-液體熱交換器，通過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)行而無需人員值守。全部控制系統(tǒng)、機(jī)械制冷設(shè)備、各種檢測儀表(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年因油庫周轉(zhuǎn)量銳減、缺乏油氣來源而將該裝置轉(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)過預(yù)冷、一級和二級冷卻回收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)儲罐儲存條件下，將冷凝器安裝在儲罐拱頂?shù)呐艢饪冢评溲b置安裝在儲罐附近地面，用管道將冷媒往返送到冷凝器帶走熱量，儲罐中的揮發(fā)氣在排氣口被冷凝后，在重力作用下流回儲罐。其流程圖見圖2.2。
如果多個(gè)儲罐所儲存的油料相同，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罐，見圖2.3。如果多個(gè)儲罐所儲存的油料各不相同，則要求各自單獨(dú)冷凝。可在每個(gè)儲罐上安裝一個(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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