油气储运毕业论文开题报告
开 题 报 告
毕业设计论文题目:输气管道的设计
学 生 姓 名: 毛 壮
学 号:[1**********]
专 业:油气储运工程
指 导 教 师 : 连义秀
完 成 时 间: 2012年3月21日
一、课题的研究背景和意义
1.1 浪费能源、
石油是重要的战略物资,国家的重要能源之一。大量油料白白蒸发损失直接影响到我国的经济建设和国防建设。
1.2 降低了油料质量
随着油料中轻馏分的损失,汽油的起动性能变坏,胶质增加,辛烷值下降,发动机的工作效率变差,抗爆性变坏。
1.3 造成严重的环境污染
油蒸气是气相烃类,属有毒物品,密度比空气大,漂浮于地面之上。在油料的收发及储存中,大量油蒸气的排出,使空气中的含烃浓度大大增加,严重地污染了环境。油蒸气不仅是直接危害人体健康的一次污染物,而且是形成具有更大危害的光化学烟雾的二次污染物。
1.4 严重影响作业人员的身体健康
据调查,油蒸气对人体神经系统、消化系统、呼吸系统和血液循环系统等均有不良影响。长期从事油料工作 的人员易出现皮肤干燥、红疹及体乏无力等症状。
1.5 对加油站构成威胁
油蒸气与空气混合,可形成爆炸性混合物,而且易于积聚在低洼、不易通风的地方。当油气混合物达到爆炸浓 度极限范围时,遇火就会发生爆炸事故。
1.6 经济损失
由于油品的蒸发损耗,造成经济上的损失,若以总损耗率为3%估算,全世界每年散失于大气中的油品约有1X10}t,经济损失相当严重。
2、引起蒸发损耗的原因
任何形式的油品蒸发损耗都是在输、储油容器内部传质过程的基础上发生的。这种传质过程包括发生在气、液接触面的相际传质,即油品的蒸发,以及发生在容器气体空间中烃分子的扩散。通过上述传质过程,容器气体空间原有的空气逐渐变为趋于均匀分布的烃蒸气和空气的混合气体,当外界条件变化引起混合气体状态参数改变时,混合气体从容器排人大气,就造成了油品的蒸发损耗。 引起蒸发的内因是油料的馏分组成,馏分组成愈轻,沸点愈低,蒸气压愈大,蒸发愈严重,蒸发损失愈大,对油料质量影响愈严重。因此在储存中溶剂汽油、航空汽油、车用汽油和原油,容易造成蒸发损失,煤油、柴油的蒸发损失稍小,润滑油的蒸发损失很小,可忽略不计。
2.1、油罐的大小呼吸
石油成品油有容易蒸发的性质,其中汽油、溶剂油蒸发性最强。油品储存在容器中,液体因分子本身的热运动和空气流动,从中逸出蒸汽分子,逐渐扩散到液面空间,形成油蒸汽层,聚积在容器内,直到一种饱和平衡状态。饱和油蒸汽在两种情况下会逸出容器,散发到空气中。一种是“大呼吸”,即在收进或发出油品时,随着油罐内液体体积的增加,液相的油液体进入油罐,将气相的油蒸汽转换,并使油蒸汽排放到大气中;一种是“小呼吸”,因昼夜气温升降变化,油品液体体积和油气气体体积随气温变化热胀冷缩,当体积胀大时,将油蒸汽排挤呼出油罐。每当“呼”时,油蒸汽排放到大气中;每当“吸”时,新鲜空气进入油罐,降低油蒸汽浓度,促使油品液面进一步蒸发,重新达到饱和。即使油罐发完油、油船仓和槽车罐卸完油、汽车油箱内的油使用完,容器内油蒸汽仍然存在,因为在油液减少、空气补进的过程中,油分子继续在蒸发、浓度逐渐饱和。在下
一次进油时,空容器内的油蒸汽还会重复“呼出”而进入大气环境。
“大呼吸”挥发量是很大的。每批油品从炼油厂到用户的过程中,至少会发生五次“大呼吸”。第一次,从炼油厂发到运油船或铁路槽车时,油仓或槽罐内的油蒸汽“呼出”;第二次,输入石油公司油库时,油罐内的油蒸汽“呼出”;第三次,油罐车在油库灌装时,油罐车槽罐内的油蒸汽“呼出”。第四次,到加油站卸入地下罐时,罐内油蒸汽“呼出”;第五次,向汽车油箱加油时,油箱内油蒸汽“呼出”。每吨汽油从炼油厂到最终用户,每吨汽油“大呼吸”挥发油气可达7立方米。以2003年汽油消耗0。6亿吨估算,排放油气可达4.2亿立方米。 “小呼吸”排放,温度每升高1摄氏度,会排出0.21%的油气,储存天数越多、罐内油气体积与油液体积之比就越大、“小呼吸”排放的油气越多。如果200万吨油存放在利用率为50%的油罐内三百天,平均每天气温变化10摄氏度,就会有55万多立方米油气排放到大气中。从成品油出厂,经石油公司、加油站批发和零售到汽车司机的过程:一般要发生3---5次大呼吸损耗和平均不少于20天的储存期小呼吸损耗,以油蒸气形态蒸发散失到大气环境。据此估算:2003年全国汽油车1960万辆,消耗汽油6000万吨。在销售环节的蒸发损耗损失在18—24万吨。损失金额在7.2—9.6个亿。如果加上炼油生产环节的蒸发损耗损失,将有14—19亿人民币被蒸发损失了。
2.2、温度
油品储存温度愈高,油料蒸发愈严重,因此夏季油品的蒸发损耗是一年中最严重的.例如,在我国南方地区一个容积为10 000时的地上拱顶罐,在夏季储存汽油时,每天汽油的蒸发损失可达500—1 000kg.
2.3、油罐内气体空间。
油罐内气体空间越大,蒸发损失越大。例如,在相同温度和密封条件下储存同一种汽油,装油量为油罐容积20%时的蒸发损失大约是装油量为95%时的8倍。
2.4、油罐的密封程度
油罐的密封程度对油品蒸发损耗也有较大影响。如一座5000m3拱顶罐,因孔盖不严密引起自然通风,一个月内可损失汽油53t。对于浮顶(或内浮顶)罐采用不同的密封装置.其降低蒸发损耗的效果也是明显不同的。
2.5、加油站油气挥发特点
加油站油气挥发主要集中在两个过程,一是油罐车向地下油罐卸油的过程。特点是排放时间集中、排放油气浓度大,排放点固定在地下油罐出气口、排放量高达30-60 m3/h;二是用加油枪给客户车辆加油的过程。特点是油气散发点分散。每支汽油加油枪都是一个油气排放点源,加油量变化频繁,排放油气浓度不稳定。但累计排放量不小。加油站应抓住卸油和加油这两个环节做好油气回收工作。
卸油时,当油罐车将运来的汽油卸入地下油罐,同时将地下油罐空间的饱和油蒸气置换出来时,每吨汽油的体积约1.4 m3,置换出来的油气也有1.4 m3。加之卸下油液的冲击运动,排出油气的浓度有0.88-1.38Kg/m3左右。加油时,给汽车油箱里加油同时将油箱里的油气置换出来,排放浓度也在0.132-
1.32Kg/m3。(见表1)据此估算:2004年全国消耗汽油8000万吨。加油站排放油气2.24亿m3,挥发损耗损失在8-21万吨。损失金额在4-11亿元。
加油站油气排放情况的检测数据
表1 (资料来源:美国环保署EPA AP-42号报告)
3、降低蒸发损耗的意义
3..1 有利于人类健康
汽油挥发出的污染物包括苯、甲苯、二甲苯、乙苯等多种对人体有害的物质,其中以苯的毒性最高。实验已经证明苯为致癌物,会导致白血病,并会引发基因突变。由于大多数加油站建在城镇交通要道等人群相对集中的地方,因此油气对人体造成的危害不可忽视。油气被紫外线照射以后,会与空气中其他有害气体发生一系列光化学反应,形成毒性更大的污染物,进一步对人们的健康产生威胁。安装油气回收装置的加油站,其油气回收率可达到95%以上,大大减少了加油站向空气中的排放油气量。在目前已安装油气回收设备的加油站内加油时已基本上闻不到“汽油味”。
3.2 保护环境
加油站油气的排放除对人类的健康有直接影响外,还间接对环境造成二次污染。近几年来,我国为保护环境!控制大气污染,制订了一系列法律法规。针对成品油销售环节挥发排放的污染,国家环保等有关部门明确规定:“应保证油料运输、储存、销售等环节的可靠性和安全性,防止由于上述环节的失误造成对环境的污染,如向大气挥发排放、油罐泄漏(渗漏)污染地下水等”。国家质量监督局和建设部颁布的《汽车加油加气站设计与施工规范》(GB50156-2002)对加油站安装油气回收装置和渗漏检测设施也做出了明确规定。
3..3 节能
油气的排放不仅对人类健康和环境有影响,另一方面还造成资源的浪费。根
据日本资源能源厅有关资料统计,目前加油站采用的一般的密闭卸油工艺年平均汽油损耗系数为860g/m3,而具有油气回收功能的加油站采用密闭卸油时,油气损耗系数仅为45g/m3。按一座中等加油站年经营5000t估算,每年损耗5.6t,再加上加油时排放的油气和汽车油箱口排放的油气,同等规模的加油站每年油气排放损耗11.3t。日本资源能源厅的另一份调查报告介绍,油罐车向加油站地下油罐卸油时,平均每接收1m3的汽油,损耗1.08kg,由加油站向汽车油箱装汽油时,平均每罐装1m3的汽油,损耗1.44kg,由此可知,仅加油站的收发油作业过程中,汽油的蒸发损耗量约为0.27%(其中还不包括收发油后的回逆损耗)。所以油气回收设备除了可以降低油气污染,还可以减少油量损失,因此加油站设置油气回收设备,可谓兼顾环保与经济双重成效。
4、 加油站控制油气排放的相关标准
建设油气回收系统,首先要了解有关加油站油气排放的政策、规范和限值标准;其次要清楚达到规范必须具备的硬件条件。
总体要求见于《石油及成品油储运销售业污染物排放标准》(国家标准征求意见稿),规定加油站成品油零售时的污染物控制目标为非甲烷总烃。在卸油和加油时须采取密闭油气收集措施。进一步要求是采用“加油站内油气回收或异地回收”,安装油气回收处理的装置,实现将油气从气态到液态的转换,使有害物质资源化。具体要求:
①密闭加油。检验方法是在用加油枪加油时,对汽车油箱加油口密封部位进行零距离采样,扣除本底值后非甲烷总烃浓度≤1500mg/m3;方可认定密封部位达到密闭。
②向车用油箱加油时,使用能收集油气的加油枪(应含配套的单元设施); ③对加油过程中产生的油气进行收集送至地下油罐油罐。并过渡到采用“加油站内油气回收或异地回收”。油气回收装置的技术指标应达到“非甲烷总烃回收率≥90%、非甲烷总烃排放限值≤80g/m3”。以后将提高为“非甲烷总烃回收率≥95%、非甲烷总烃排放限值≤35g/m3”。
北京市地方标准《加油站油气排放控制和限值》详细规定了油气回收系统应当包含的设备和单元设施,以及控制指标。“加油站在加油、卸油、储油过程中,将产生的油气收集、储存和收入油罐车,构成油气回收系统。该系统包括回收型加油枪、配套的同轴软管、拉断截止阀、截流阀、油气回收管线、真空泵、通气阀、密封阀、密封式快速接头、控制单元或控制系统,及其它必要设施”。油气排放限值指标为“正常加油时,通气阀口处每间隔15分钟的4次浓度检测中,不应有2次以上(含2次)的检测浓度超过200mg/m3.”“所有埋地油罐人井在盖封情况下内部油气浓度应小于10000 mg/m3”。
国家标准《汽车加油加气站设计与施工规范》(GB50156-2002)、北京市环保局制定的《北京市加油站油气回收治理验收规范》都从不同角度对加油站安装使用油气回收设备应具备的硬件设备、配套设施、技术质量要求都作了具体规定。
二、加油站控制油气的主要方法
目前,国内外在降低及防止油料蒸发上主要从两方面采取措施:一是限制油料蒸发的条件;二是使蒸发出来的油蒸气不扩散到大气中,并在一定条件下使其凝结成液体。
限制蒸发条件
1 使用高压油罐
可以提高油罐呼吸阀控制的正负压力,降低油罐的呼吸损耗,但由于高压油罐建造技术要求高,材料消耗量大,经济性差,使用较少。
2 使用浮顶油罐
由于浮顶与油面间基本不存在气体空间,油料蒸发极少,基本消除了大小呼吸损耗,是防止油料蒸发的有效措施。
3 降温隔热
地面油罐由于受太阳的辐射和外界温度的影响较大,罐内气体空间昼夜温差较大,因而产生了严重的小呼吸损耗,如果采取有效的降温隔热措施就能明显地降低油品的蒸发损耗。常用的降温隔热措施有:
(1)淋水。在夏季温度较高时,对地面油罐罐顶不断地进行均匀的淋水冷却。据试验,对储油 70%的地面汽油罐,通过淋水冷却可降低损耗 20%左右。
(2)选用浅色涂料。对地面油罐外壁涂料不仅起防腐作用,而且还起反射光线、降低损耗的作用。油罐外表面涂以白色涂料最有利于降低油罐的蒸发损耗。
(3)隔热。对地面油罐,可在罐底和罐壁安装反射绝热装置,使油罐免受阳光的直接照射和减轻外界温度对油罐的影响。据试验,安装隔热层后可降低损耗 35%-50%。
而在加油站中油罐一般为地下储罐,限制油料蒸发条件的方法对地下固定油罐降低蒸发损耗的措施不太适用,且效果也不是很明显。 对于加油站最适合、最有效的降低蒸发损耗的措施就是对蒸发的油气进行回收。
油气收集
加油站油气收集按进油和卸油以及给车辆加油分为两种方法。
加油站进油、卸油时,将油罐车卸油时产生的油气通过密闭油气收集系统收集至油罐车里。该系统利用油罐车与地下油罐的落差,在汽油灌入地下油罐时的自然压力下,通过闭合回路的管线,将地下油罐内排出的饱和油蒸气置换到油罐车里。这种方法要求油罐车装备密闭油气回路管线的接头装置。在给车辆加油时收集油气的方法又称为“真空辅助平衡式油气收集法”,即在给车辆加油时,将车辆油箱口周围产生的油气收集至埋地汽油灌的油气收集系统。一般采用真空泵抽吸方法,通过油气管线将油气收集送到地下油罐内,以补充出油空间体积。收集进地下油罐的油气体积须与油罐内出油体积相平衡。如果补充油气的体积大于出油空间的体积,出现不平衡,势必将油罐内饱和油蒸气排出油罐到大气中,反而增加了油气挥发污染。这种方法还要求设压力透气开关、油气回收检测仪。目前真空抽吸系统有中央式和分散式两种。
2油气回收
加油站油气回收是将收集的油气进行后处理,主要有热氧化法(但不具备油气回收功能)、冷凝法、吸附法、吸收法、膜分离法等。中国台湾胜有相当数量的加油站采取热氧化法,而中国大陆目前只有几个加油站安装了膜分离法的设备进行油气回收。
3、加油站油气收集和回收的重点部位
加油站油气损耗的最大环节即是油气回收的重点部位。加油站油气蒸发损耗最大的环节是在进汽油的卸油过程中地下油罐的“大呼吸”排放。当油罐车将运来的汽油写入地下油罐,同时将地下油罐空间的油蒸气置换出来时,每吨汽油的体积约1.4m3,置换出来的油气也有1.4m3.加之卸下油液的冲击运动,排除油
气的浓度很大。虽然随不同气温、不同装卸速度,其排放的浓度有所不同,但这是造成的油品损耗在1kg左右。这与油库发油时的情形基本相同。向油罐车灌装汽油时,即使鹤管置于罐底,在浸没状态下发油,罐口排放的油蒸气浓度最大时也可达到95%。根据兰州炼油厂统计,在4~6月,清洗干净的油罐车排放油气浓度的平均值为57.5%;而根据本溪油库统计上年2月到下年1月,没有清洗过的油罐车排放油气浓度的平均值为69.2%。此间油品损耗率也在0.3%~0.4%。油库发油时,当汽油装车到一半时,槽车中的油气浓度可达40%,即1226g/m3。据抚顺市石化研究院技术人员介绍,在抚顺甘孜山油库实地检测汽油装车,液下灌装时的油气蒸发浓度最高可达1800g/m3。据此估算,2003年中国消耗汽油6.0×107t,在销售环节的蒸发损耗达1.8×105~2.4×105t,损失金额7.2~9.6亿元。所以,加油站进油时“大呼吸”的油气排放是加油站油气收集和回收的重点部位。
4、油气收集的“气液比”
目前,已有好几个国外品牌的油气回收(收集)系统设备进入中国。他们在宣传自己的技术优势时,都强调有最佳“气液比”技术。北京市制定的加油站油气控制标准规定了“油气回收设备气液比检测限制范围”,即“加油枪抽气量与加油量比值”。按这一规定要求,真空辅助平衡式油气回收法的气液比为0.88~1.20,热氧化法、膜分离法及其他方法的气液比为1.35~2.40。实际上,我们必须注意到的一个客观状况是油气排放体积恒大于所灌装油液的体积。由于油罐气体空间的混合气经常处于不饱和状态,油品的连续蒸发要为维持有其浓度不断增长的趋势提供大量的油蒸气,即气体空间油气浓度的变化只能是混合气的体积增加,进而造成混合气的呼出。由此不难得出推论:在液面高度和气体空间温度完全相同的任意两个瞬时之间,有关的呼气量恒大于吸气量,二者之差即为在此期间油罐排放的油蒸气体积。
同理,在给汽油车加油过程中,挥发性极强的汽油必然伴有油气蒸发,因而从油箱中排出的混合气体不但由于油液体积相同的油气,还伴随有蒸发的油气。所以,需要收集和回收处理的油气必然恒大于所加的油液体积。
一定质量的汽油蒸气的体积均为同质量液态汽油体积的250倍。从加油枪口收集的油气的特点是:油气浓度较小,在20%以下,量变化频繁,有时每分钟几十升,有时每分钟几百升,断断续续无稳态。所以加油时油气收集的难点在于难以确定就应以多少“气液比”为最佳值。因此,加油站需要的是能都处理回收气量远大于加油油量、油气浓度时高时低的油气回收处理设备。
5、油气回收处理
在进加油站卸油时,油气流量最大可达800l/min,连续发生时间在
0.3~0.7h;而在给车辆加油时,最小油气流量只有40L/min或更少。最大油气浓度可达90%左右,最小时只有5%~10%,甚至更低。油气排放浓度虽然随季节、气温变化而变化,但地下油罐出气口总是排放浓度最大、最集中的固定点。而每只加油枪都是一个有其发生点源,其油气浓度也不稳定,所以加油站油气散发点既多也分散。将不同状态下油气收集后进行回收处理的常用方法是降温、过滤、吸收、吸附。
(1)降温
汽油是由原油加热蒸馏得到的,通常其初馏点为40~60℃,终馏点为180~ 250℃。加工工艺不同,汽油的终馏点有所不同。因此,油蒸气只要降温到初馏点以下,就有可能从气态返回液态。处于不同的环境温度,油气浓度有所不同。环境温度为40℃时,油气浓度可达42%;环境温度为5℃时,油气浓度可达29%;
环境温度为-15℃时,油气浓度可达20%;环境温度为-30℃时,油气浓度可达15%。可是在灌装和卸油时,油液处于快速运动和互相冲击状态,会加剧油分子脱离油液,形成浓度很高的雾状油气,其浓度也远远高于相同温度时自然蒸发的油气浓度。只要利用降温方法将油气的热量置换出来,使油气温度低于其凝点,就能使其从气态转变为液态,实现回收利用。
(2)过滤
过滤是利用一种无孔薄膜制作的过滤设备,通过真空泵对油气加压,使薄膜两边形成压差,强迫油分子通过薄膜,与空气分离。这时,空气排放到大气中,油分子则被收集起来进行回收利用。膜分离设备是成本昂贵、处理量有限的设备,目前在应用实例中的规格只能满足加油时油气回收的处理量,但很难适应卸油时油气回收的处理量。
(3)吸收
吸收是让油气与适当的液体(即吸收剂)接触,而对油气进行吸收,使之回到液体状态,进而实现油分子与空气的分离。空气排放后,油气进一步回收利用。
(4)吸附
吸附方法通常利用活性炭来吸附、解吸油分子,进而实现回收利用。在实际应用中,由于直接吸附浓度大的油气时,吸附材料会很快饱和,这对吸附设备的使用周期、解吸过程的安全性提出了新的难题,所以应用受到限制。
6、降温加吸收的技术
油气回收处理的有效方法是采用降温加吸收的技术。吸收设备在环保工程中的应用已经相当广泛。目前已经开发研制了专用于汽油油气吸收的装置。降温加吸收的回收技术不受加油站环境温度的影响,也不受气夜比的限制,使回收效率较高的有效方法。
油气吸收形式有多种,其根本差别在于气液的接触方式和接触条件的不同。气液接触方式和接触条件的不同。气液接触方式可分为雾滴和液膜两种,接触条件也可分为湍流和层流两种,其主要目的是要解决气液的有效接触面积和效果。吸收器无论是塔式、桶式、箱式,吸收材料(即填料)、吸收剂、气液流向方式的选择仍是提高吸收效率的关键
2.6.1吸收材料
吸收材料必须可提供最佳气液接触效能、较大比表面积、良好润湿性能、较高空隙率、足够机械强度、对气液两相介质都有很好化学稳定性的材料。在油气气体和吸收剂液体的表面上,要求做到吸收阻力小,吸收效率高。
2. 6.2 吸收剂吸收效率
吸收剂吸收效率在很大程度上取决于吸收剂的性能,特别是吸收剂与油气之间的相平衡关系。吸收剂必须能充分溶解油气中的混合物、对温度和接触形式有很好的适应性,且蒸气压低(不产生二次扬尘),同时满足经济性和安全性条件。
2.6.3气液流向方式
吸收器中气液的流向通常有顺流、逆流、错流三种。错流是指油气水平流过吸收材料层,而吸收剂由上而下的流动,以完成气液的良好接触和吸收。错流方式的优点是阻力较低,消耗吸收剂较少;缺点是容易产生二次扬尘雾。因此,在必要时,应采取除雾措施。
降温和吸收技术结合的油气回收设备是加油站油气回收装置中比较能适应防火安全要求、适应油气排放特点、适应成熟技术利用而且运行费用经济的设
备。目前已有国产的降温吸收设备正处于试用检测阶段,用不了多久,这种加油站油气控制的理想配置就会投入使用。
三、世界发达国家地区的情况和我国现状
美国、欧洲各国、日本等,从70年代就开始“阶段治理”。他们的“第一阶段控制措施”是解决在储存、运输环节的油气回收。目前回收率达90%以上。“第二阶段控制措施”是在加油机上安装油气回收设备,确保向汽车加油时不再逸散油气。对地下油罐和管线渗漏,采取地下仪器监测,及时发现及时处理。同时,制定了一系列法律法规,对一些细小问题也作了规定。如德国于1993年颁布的一项法律,具规定了所有新建加油站必须安装油气回收装置,原有的加油站在3-5年内改造设施,达到规定的要求。1995年,丹麦、卢森堡、瑞典等国政府也有类似的规定。美国、欧盟各国、日本,以及我国台湾省的经验是,一方面从技术上开发了油气回收的系列设备,解决了油气排放的污染问题。另一方面,从立法上,专门制定了一系列限制加油站排污的法规、排放标准检测程序。凡是硬件上不具备配置规范、检测上不符合排放标准、管理上违反程序要求,就要受到处置和罚款,包括永久性关门停业。新建加油站不安装油气回收设备,就拿不到开业许可证。这些措施强化了对加油站排放的管理,效果明显。台湾曾集中抽查过22座加油站安装油气回收后的排放情况,报告显示,很多站排放浓度仅有50-100PPb。这方面,我国内地有很大的差距。
据资料介绍,西欧或美国的加油站大多己设置油气回收系统,他们在卸油时将油罐中的油气通过排气管与罐车上的油气回收管相连,将回收的油气送到石油库集气罐,可通过按冷凝、吸附、吸收或膜分离等方法设计的油气回收处理装置进行回收。加油时则加油枪与油箱口紧密结合,通过加油枪上的油气回收小管将油箱内的油气回收至油罐中,防止油气直接从油箱口大量排出。
目前,国内加油站真正实现全密闭卸油、油气回收装置的不多,平时所谓的加油站密闭卸油系统,大多数加油站只是做到了卸油时用快速接头紧密接合,而通气管口并没有设置呼吸阀,更没有设置油气回流管将油气收回到油罐车中,只可谓“半密闭卸油系统”。造成这种情况的主要原因是,国内大多数加油站、石油库还没有设置油气回收处理装置.
四、油气回收技术发展方向
由于我国对环境保护的要求将越来越严格,油气回收技术势必会得到更加广泛的应用,但如前所述,现有的方法存在各种缺点,推广使用存在困难加强环境保护迫切要求油气回收技术有迅速的发展"
我国石油石化生产和储运企业!加油站众多,情况复杂,发展单一的油气回收方法不能较好地解决油气回收问题,所以应当根据不同的场合需要采用不同的油气回收方法"冷凝法油气回收装置在工艺上已经比较成熟,其发展的关键在于怎样降低成本和国产化"常温常压吸收法回收技术及装置具有成本及运行费用较低!操作简单!适用范围广等优点,可作为油气吸收回收技术的重点方向来研究开发, 其中筛选和开发研制性能良好的吸收液是当前研究的重点"薄膜选择渗透回收油蒸气方法由于具有设计简单,可不用动力,与油品蒸发损耗过程相匹配等优点,因此是很有发展前途的一个研究方向,研究的重点应放在膜材料的选择和开发研制上"另外,膜分离技术具有过程无相变!能耗低,适于热敏性物质和难分离物质分离等特点,所以大力开发膜法与其他分离方法联合的集成分离方法也是一个发展方
向"
目前吸附分离回收原理较成熟,基本技术路线不会有太大的变化,所以其研究的重点今后仍应放在高质量吸附剂的筛选和国产化!装置关键零部件的优化设计!工艺参数的实验确定!吸附冷凝等方法的联合应用等方面"在新型吸附剂的选择方面,活性碳纤维作为有前景的吸附剂以其优异的性能值得研究者的关注"
活性碳纤维(activatedcarbonfiber,ACF)是近年来迅速发展起来的一种新型高效吸附材料[15],活性碳纤维是在制得碳纤维后,经过活化以获得大的比表面积,并生成一定数量的表面含氧官能团"在活化阶段,使用高温水蒸气和CO2等气体对纤维进行刻蚀,其结晶缺陷或无定形部分生成大量孔隙;活化剂在高聚物的晶棱上发生氧化反应,又使其具有一系列的含氧官能团,从而赋予了活性碳纤维优异的吸附特性"活性碳纤维与普通活性碳相比具有以下特点:
1、微孔含量大,孔径小,孔径分布窄,比表面积大"ACF具有发达的比表面积,一般达1000~3000m2/g,丰富的微孔和均匀的孔径,微孔90%以上,没有过渡孔,孔径小,分布窄,1~2nm,单分散"
2、吸附容量大,吸附速度快"耐热!耐酸碱"
3、对低浓度的吸附质有良好的吸附性"
4、原料不同,工艺不同,可制得结构不同的ACF,具有良好的选择吸附性能"
5、解吸快,再生率高,不发生副反应,有利于ACF再生,多次循环使用"
6、吸附穿透曲线没有漏吸现象,有利于ACF单柱吸附"
7、ACF可制成毡!布!纸等多种形式灵活使用,满足工程的需要,而仍可保持良好的吸附性能"
已经有较多的文献报道将活性碳纤维用于环境保护领域,如炼油厂废水的处理,有机蒸气的回收和处理等,还有建议将活性碳纤维作为天然气储存剂的报道。所以,若将活性碳纤维用于油气回收吸附剂,可望制成回收性能好,价格低廉,适于推广使用的吸附装置。
总之,为适应环境保护的严格要求,油气回收技术的推广使用势在必行,现有的油气回收技术不能满足要求,研制价格低廉,回收性能好,适宜推广使用的油气回收装置是广大研究人员的紧迫任务。
五、实验设计和实施方案
在查阅大量的相关资料后,初步拟定用冷凝法进行实验设计。首先设计一个特殊的冷凝装置,模拟油品的蒸发和收集,将收集的油气通过特殊的冷凝装置,在不同的冷却环境下,来测量不同温度下的油气的回收效率,过实验的数据来寻找在回收效率与环境温度之间的规律。
实验步骤是:
1.在锥形瓶中加入一定量的90号汽油,并称其总重量,纪录数据。
2.用Hs-4精密恒温浴槽将冷却液的温度降到-8℃
3.将整个实验仪器连接成一套,用SYD-2SS石油产品蒸馏实验器给锥形瓶加热,并控制油品温度,使其在75℃附近。
4.将锥形瓶中的油品蒸发一小时后,去处收集瓶,称其总重量,纪录数据。
5.将Hs-4精密恒温浴槽中的冷却液的温度升到-7℃。
6重新称取一定量的90号汽油,重复步骤1到步骤5,直到温度上升到0℃
六、论文完成拟提交的成果
1、提出用油罐车卸油密闭油气回收系统和加油站卸油加油油气收集系统来降低加油站中卸油加油过程中的蒸发损耗。
2、简单说明加油站加油油气收集系统的设备组成及功能。
3、简单说明油气回收的各种方法、工艺和难点,提出新的见解。
4、利用简单的设备设计一个关于冷凝回收法的实验,通过实验模拟出在不同温度下,冷却温度与回收率的曲线。
七、进度安排
1、3周到6周完成开题报告
2、5周到15周设计和完成实验
3、第15周拟出论文初稿
4、16周完成毕业论文
5、17、18周进行毕业答辩
八、资料检索情况介绍
1、研究内容简介
通过对加油站蒸发损耗产生的原因的研究,提出降低加油站蒸发损耗的方法;通过实验模拟冷凝回收法在不同温度下,冷却温度与回收率的曲线。
2、检索策略
检索方式:机检
检索词:蒸发损耗 油气损耗 冷凝法 油气回收
3、检索工具及系统
中国期刊网—中国期刊全文数据库 (1994—2005)
中国期刊网—中国优秀博硕士学位论文 (1994—2004)
美国石油文摘 PA光盘数据库
美国石油工程师学会会议论文
中国专利数据库
美国专利数据库
欧洲专利数据库
NSTL 国家科技图书文献中心