活性炭吸附油气回收装置

油气的产生和危害
   石油及成品油在炼制、储运、销售过程中有多次装卸的环节，每次装卸都会挥发出大量有机气体(主要指汽油、稳定轻烃等易挥发油品的挥发物)，其主要成分为常温下易挥发的有机烃混合物。其主要的危害是：
   环境污染问题，污染大气环境； 
   安全隐患问题，容易引发生燃烧、爆炸事故；
   油品品质降低，油气挥发会影响油品性能；     
   资源浪费，排放的汽油油气浓度zui大可达3kg/m3；    
   有害健康，烃类化合物对人体健康有害，有些芳烃类物质是致癌物质。     
   汽油从原油加工出厂几经周转销售到用户，至少发生5次周转装卸，每吨汽油体积是1.4m3，5次周转装卸共排放油气7m3。2004年全国消耗汽油8000万吨，储运销售环节就有5.6亿m3油气排放到大气中。以每m3油气蒸发损耗0.88kg估算，损失可达40多万吨。
   在环保要求日益严格和石油资源日益紧缺的形势下，安装油气回收装置是十分明智的选择。油气回收设施在国外发达国家已使用多年，建设油气回收设施不仅改善大气环境污染，减少对人体伤害，而且又有一定的经济效益，这是一举多得的大好事。 
   国家环境保护总局、国家质量监督检验检疫总局zui近新制定的污染物排放标准要求：炼油厂、石油公司油库的原油、汽油周转量等于或大于10万m3都必须装设油气回收装置。

 
活性炭吸附技术的应用特点
   针对目前国内各炼厂和油库规模相对较小的特点，上海星申仪表有限公司自筹资金开展油气回收成套装置的研制，经过上百次的调试测定分析，研制出一种起点技术高的工艺流程，设计出结构紧凑小巧、能量利用率高、耗能低、回收率高、造价低、操作简单、安全实用的活性炭吸附真空再造油气回收装置。它是目前世界*油气回收技术应用之一。该技术应用在工程设计上采用了性能独特的活性炭和欧洲油气回收的先进技术、质量和安全生产标准。
 
该技术应用有如下特点：
>> 先进的真空控制设计
   活性炭吸附真空再造装置的真空系统在设计上考虑了高效、低吸气端压降的特点，以确保系统在抽真空和再生阶段的吸气量zui大，从而降低能耗。
>> 高性能的活性炭
   活性炭吸附真空再造装置采用优质高效的活性炭。这种活性炭的脱附性能非常好，从而有效地保证系统的再生效果。使用具有良好脱附性能的活性炭可以减小设备装置体积和设备占地面积，并实现zui大限度地节约能耗。此外，与普通活性炭相比，这种毛细孔面积很大的活性炭使用寿命更长。
   活性炭吸附真空再造装置使用自然耐温高达450°C的煤基活性炭，经DSC方法测试具有工业应用的*安全性。这种活性炭是柱状活性炭，相对于粒状活性炭而言，柱状活性炭不容易被粉碎，从而提高了活性炭的使用寿命。
>> *的吸附罐设计
   在活性炭容器里，炭床顶部的压环可以防止活性炭颗粒在压力恢复阶段运动，从而zui大限度地减少因颗粒之间的摩擦而产生的粉尘量，也避免了活性炭床层上形成“V"字型凹陷。该设计的优点是：客户将来如果需要增大装置处理量时，可以直接从容器顶部的人孔里加入活性炭即可。
>> 良好的压力恢复系统
   活性炭吸附真空再造装置的压力恢复系统在设计上非常简单：是通过独立的平衡阀门来完成的。而目前其他供应商多是采用操作繁杂的的控制设施进行操作实现的。经实践证明，这种设计简单有效。
>> 低压状态下吸收
   活性炭吸附真空再造装置的吸收过程是接近常压条件下完成的，这种设计可以有效地避免吸进CO2 。目前世界上其他供应厂商在吸收设计上多采用了正压吸进，从而造成CO2被吸进吸附液中，进而会在汽油大罐中形成气泡、造成损失性挥发。
>> 先进的流程控制，简单的用户操作
   活性炭吸附真空再造装置的生产操作使用普通台式计算机系统来完成。装置在运行过程中产生的报警和运行信息会自动存储60天，用来监督管理各种生产运营故障。此外，还可以实现远程控制和远程诊断。
>> 先进的安全操作保护
   活性炭吸附真空再造装置考虑使用了放火失效保护型气动阀型开控制汽油的进入和流出。这种阀门不依靠二级设备就可启动操作，避免了因使用UPS电动阀门可能带来的断电失效和溢流等安全管理问题。
>> 油气回收装置设计可以承受内部爆炸
   活性炭吸附真空再造装置在设计上考虑的系统内部爆炸可能造成的承压安全保护。
>> 在油气管线进口装有排液罐
   活性炭吸附真空再造装置在设计上考虑了在管线入口前配有一个排液罐和液位计，从而避免液态汽油进入活性炭床层。
>> 其他辅助性设施：
   其他可供用户选择的辅助性设施包括：封液温度控制，用于降低封液消耗并降低运行费用；喷淋塔留量控制系统及自动流量控制阀，用于弥补吸附液不稳定出现的各种问题；如果油气回收装置的操作压降太大，可以选择在装置的出口处加装一台风机。
 
工艺流程: 

 

   在装车地点产生的油气通过密闭鹤管进入油气回收装置。在油气进入装置之前，先通过一个排水罐以保证不含汽油的油气微粒进入碳床。另外，油气母管上还设有PVV（真空／压力阀）紧急出口，可以确保装置在停工状态下将油气母管内的油气释放。PVV紧急出口或其他紧急出口应该配有相应的阻燃阻火栓。
   回收装置由2个碳床组成，一个通过阀门连接在油气进入管上，处于“吸附"状态，另一个则通过真空泵进行“再生"。两个炭床同时工作，保证对*进入装置的油气及时进行回收处理。即：一个炭床用于吸附油气中的烃，另一个炭床则将吸附的烃通过真空泵排出；当*个炭床的吸附烃达到饱和后，立即转入“再生"操作（即脱附阶段），而在此之前已排空的第二个碳床进入下一个阶段的“吸附"状态。活性炭的特性在于：相对于其自身体积而言，它具有非常大的表面积，可以有效地吸附油气中的烃；而当活性碳吸附能力达到饱和时，就利用抽真空的方式将烃从炭床中抽出，为下一次吸收做准备。
　　活性炭的再生需要通过两个阶段完成。首先，活性炭容器内被抽真空，所吸附的烃从炭床中分离出来，使大部分烃被脱附。然后，为了保证炭床中的烃被尽可能彻底地清除干净，有必要引入少量空气对碳床上可能残留的烃进行吹扫。本装置采用的真空泵是液环泵。需要一个液气分离罐和一个换热器。真空泵的封液是乙二醇和水的混合物。换热器的标准选配媒介是汽油或其他种类的冷凝液。
　　在分离罐中，高浓度的烃气进入吸收喷淋塔。从汽油储罐中抽出来汽油自塔的顶部喷淋下来，与自下而上纯烃气混合，由此实现烃在汽油中的吸收。
　　全套装置具有自动节能功能：如果装车停止，所有装置都处于待命操作状态。处于待命状态的装置可以随时启动。真空泵每隔一段时间就自动启动一次，以保持碳床的干净和活性炭的活性。当下次装车开始时，全套装置自动启动。
上海星申仪表有限公司油气回收系统功能
>> 节能技术 
油气出口浓度监测节能技术 
   连续出口浓度监测系统可以延长装置的待机时间，进一步节约能源。它是通过测量活性炭床出口的气体排放浓度，当浓度达到设定点时说明活性炭已经吸附饱和，需要对其进行再生，这时系统开始运行（动设备启动进行再生），当再生完成后，如果另一台活性炭未达到吸附饱和，动设备停止运行。因而，设备的运行时间缩短到zui小。 
   连续出口浓度监测节能系统依靠监测排放的浓度来启动系统，通过减少运行时间来降低能源消耗，其运行节能效率大大高于装车计量系统。因为连续出口浓度监测节能系统(CESM)考虑到装车时可能产生较低浓度的含烃气体，只有当炭床吸附烃类组分达到设计负荷时系统才启动。而装车计量系统仅仅按照装车系统装车量的大小计算出进入油气回收装置的油气量，是一个理论计算值，而且由于季节变化，进入装置的油气量不同，或者其他原因造成的油气总量变化，装置的启动与否不能做出及时调整。此外，出口浓度监测系统还不间断地监测装置出口气体的排放情况，为考核装置的环保指标提供依据。 
   连续入口浓度监测节能技术连续入口浓度监测节能系统监测含烃气体入口的流量和油气的浓度，根据这些数据在线计算出进入炭床的油气累积量。当油气总量未达到设定值时，油气回收系统处于“待机"状态，活性炭床吸附油气，而不消耗任何能源；当吸附油气的总量达到预先设定值时，装置进入工作状态，进入循环再生阶段，然后再进入“待机"状态，等待另一个活性炭床吸附达到设计负荷后重新启动。系统是目前zui节能的油气回收系统，并能够估算出回收量的大小。连续入口浓度监测还具有以下特点： 
 a. 当装置瞬时负荷过载时发出报警 
 b. 当装置负荷超过装置时发出报警 
 c. 入口油气浓度过高时发出报警 
 d. 可以监测到储运设施油气排放量的增长趋势，并预测油气回收装置的性能趋势，以实施维护工作 
连续入口和出口浓度联合监测节能系统 
    该组合系统有以下特点： 
 a. 装置运行与否由活性炭吸收的油气总量决定，因而是耗能zui少的油气回收装置 
 b. 能够计算回收总量 
 c. 能够计算回收效率 
 d. 能够提供装置的油气排放浓度 
 e. 能够减少系统运行时间、减少磨损。 
 f. 当装置瞬时负荷过载时发出报警 
 g. 当装置负荷超过装置设计负荷时发出报警 
 h. 入口油气浓度过高时发出报警 
 i. 可以监测到储运设施含烃气体排放量的增长趋势，并预测油气回收装置的性能趋势，以实施维护工作 
 变频调速真空泵 
   该选项使真空泵可根据装车负荷的变化变频调速，即装车负荷较小使，真空泵低转速运行，而装车负荷较大时，真空泵高速运行以提高装置的处理能力，这使装置在任何时刻都以*的能源效率运行，从而降低装置的能耗。 
除了节能和回收产品测量系统，还提供下列系统增强选项以提高油气回收装置的操作性能。 
>> 放空阀和再生阀自整定算法显著的延长了活性炭和真空泵寿命 
   所有的放空阀和再生阀都由PLC自动调整开关时间，消除了操作人员的失误，也取消外部定时器和继电器，该系统可以防止油气回收装置中价格zui昂贵的真空泵和活性炭的过早损坏。 
   活性炭一般是因为在操作过程中出现粉化才需要更换，如果活性炭从真空状态快速恢复常压，就会很快（6个月或更短）使活性炭粉化。目前市场上的其他油气回收装置采用的是机械定时器来控制放空阀的开关，由于定时器调整不当，其控制效果不佳，另外，它也不能够根据环境温度和装车量的变化进行自动整定。 
   一般情况下，几乎所有的活性炭床的粉化损坏都是由于机械定时器调整不当造成的。
   采用了自整定算法，可以减少活性炭床的损坏。在活性炭使用寿命的十年中，该算法在每年的两次预防维护检查中调整，活性炭的使用寿命可以延长50%，从而降低了更换活性炭的费用并减少停车时间。 
同样，也对再生阀应用了自整定算法。消除了真空泵的过载，降低了能耗并减少磨损，从而减少了真空泵和马达的更换频率。 
>> 变频调速器汽油返回泵 
   常规系统使用定速汽油返回泵，带有一个液位控制阀、电磁阀、过滤器、针阀和液位浮球控制器，另外还有一个高位和低位浮球切断系统来防止汽油溢出。 
   在油气回收系统上，液位控制系统中的电动阀故障是zui常见的（通常每年需要维修两次）。使用了变频调速汽油返回泵以后，只使用一个4～20mA液位变送器和一个冗余的高液位开关即可实现对液位的平稳控制。