蔣明才

(大連舉揚科技有限公司,遼寧大連 116031）

脫附油氣回送冷凝系統(tǒng)進行再回收的研究①

蔣明才

(大連舉揚科技有限公司,遼寧大連 116031）

從理論上對汽油油氣的冷凝回收進行了討論,對冷凝+吸附組合工藝中的脫附油氣的回送冷凝系統(tǒng)再回收進行了分析研究,以證明其可行性。

冷凝;汽油油氣;脫附;回收

汽油油氣回收的眾多工藝中,冷凝+吸附的方法,無論是從吸收率、尾氣排放質(zhì)量,還是從設(shè)備投資的性價比上衡量,都是一個比較優(yōu)化的組合工藝[1]。但是,脫附后的油氣回收在行業(yè)內(nèi)的分歧較大。有的采取吸收法,有的直接把脫附氣送入低溫油箱[2]。前者增加設(shè)備成本太多,而后者吸收效率又太低。本文將從定性到定量上全面分析油氣冷凝過程,進而分析和研究了脫附后的油氣回送冷凝系統(tǒng)進行再回收的可行性。本方案利用了系統(tǒng)固有的制冷系統(tǒng),減少了設(shè)備投資,充分發(fā)揮了設(shè)備潛力而又能使得回收效果大大改善。

1 汽油油氣冷凝回收的分析

從汽油周轉(zhuǎn)傳輸系統(tǒng)收集的油氣的組成十分復(fù)雜,而且有不確定性。為了便于分析研究,這里建立理想模型。假設(shè)油氣是單組分,其在常溫下的飽和蒸氣壓是 P0(可以把油氣各組分的分壓之和看做 P0,這是進入冷凝系統(tǒng)的油氣濃度的上限）。把非凝氣體,也叫惰氣 (主要是氮氣和氧氣,嚴格來說它們不是非凝,只是在油氣冷凝系統(tǒng)的低溫 -40～ -75℃下,氮氣和氧氣的凝結(jié)量非常小,可以忽略不計）的分壓設(shè)為 P惰。由于冷凝系統(tǒng)是工作于常壓 (近似）,所以 P0+P惰0=1大氣壓,可以近似視為基本不變。

當氣體被送入冷凝系統(tǒng)后,在穿過系統(tǒng)的整個行程中,發(fā)生兩個變化:

(1）溫度由常溫 T0降到冷凝系統(tǒng)的最低溫度 T1;

(2）混合氣體的組分分配發(fā)生變化,油氣的分壓由在入口處常溫的飽和蒸氣壓 P0(上限）,降到出口溫度 T1下的飽和蒸氣壓 P1。

根據(jù)氣體的體積壓強公式,可以得出混合氣體的體積百分比公式

那么進口處的油氣體積百分比為:

出口處的油氣體積百分比為:

所以進口的油氣濃度大于出口的濃度。出口濃度相對于進口濃度降低的部分即為被冷凝液化的部分。凝結(jié)液化的比例取決于ΔP=P0-P1。

圖1 回送油氣到冷凝系統(tǒng)示意圖Fig.1 Gas vapor getting through condensation

2 冷凝回收對入口油氣濃度的要求

從油氣的進出口濃度的變化:P0/(P0+ P惰0）→P1/(P1+P惰1）來看,入口的油氣分壓如果小于出口溫度下的油氣飽和蒸氣壓,那么冷凝過程是失效的,甚至具有負效果。也就是該氣體通過冷凝系統(tǒng)后,不但原始油氣沒有被冷凝,如果系統(tǒng)中有前期冷凝的液體存在,會有部分液體隨著入口的不飽和油氣揮發(fā)并從出口排出。這種情況在第一級預(yù)冷有可能發(fā)生,不過幾率不是太大,除非在收集油氣的過程中混入了大量空氣;但是在第二級和第三級冷凝的入口,油氣濃度都能達到入口溫度下的飽和蒸氣壓。

3 脫附的油氣回送冷凝系統(tǒng)進行再回收

從活性炭脫附出的油氣,在沒有吹掃的情況下,含有的惰性氣體比例很少,可以忽略不計。

3.1 沒有空氣吹掃情況下的脫附油氣回收

我們知道,冷凝系統(tǒng)處理回送過來的脫附油氣時,從前級送來的油氣的正常冷凝工作是不會停止的。所以脫附油氣的處理實質(zhì)上是和前面流程過來的油氣處理的疊加。正常的油氣濃度為 P0/(P0+ P惰0）,脫附回送的油氣 (設(shè)其分壓為 P脫）,那么入口處的油氣濃度為:

從代數(shù)公理我們知道(P0+P脫）/(P0+P脫+ P惰0）＞P0/(P0+P惰0）

只要冷凝系統(tǒng)的最低溫度不變,出口的油氣濃度不變,依然是:P1/(P1+P惰1）

進口、出口的濃度落差為:(P0+P脫）/(P0+P脫+ P惰0）→P1/(P1+P惰1）

可見,出口濃度不變,進口和出口的濃度差增大。也就是說,理想狀態(tài)下 (設(shè)脫附氣的惰氣含量是0,冷凝溫度不變）引入脫附氣體后,出氣口的油氣濃度不變,說明脫附的油氣回送與正常前級的冷凝回收疊加后,脫附氣部分將全部得到凝結(jié)回收。

3.2 脫附末期的空氣吹掃時的回收情況

脫附末期如果用空氣吹掃,情況則大不一樣。首先末期的油氣濃度 P惰已經(jīng)很低;吹掃空氣的量往往很可觀,也就是 P脫惰有較大的值,甚至可能占主要成分。那么入口氣體的濃度為:

只要系統(tǒng)最低溫度不變,出口油氣濃度依然是

如上所述,空氣吹掃使得 P脫惰的值比較大,那么入口的油氣濃度就會大幅度降低。當 P脫惰大到一定值,進出口濃度落差有可能倒掛。這時冷凝回收失效,甚至額外損失冷凝系統(tǒng)里的油氣。所以,建議脫附末期不使用吹掃,或者脈沖式地控制極短時間的吹掃,這樣不會在脫附回收期間損耗過多的油氣。

4 結(jié) 論

(1）冷凝回收油氣的出口油氣濃度,直接取決于出口溫度下的油氣飽和蒸氣壓。

(2）當進口的油氣濃度小于出口溫度的油氣飽和蒸氣壓下的濃度時,冷凝回收失效。

(3）脫附油氣,如果沒有吹掃,回送到冷凝系統(tǒng)進行回收,在理論上非常具有可行性。所以用此方法要盡量避免或減少脫附末期的空氣吹掃。

[1]陳家慶,朱玲.油氣回收與排放控制技術(shù) [M].北京:中國石化出版社.

[2]樊寶德,楊曉婕.油庫加油站油氣回收與減排技術(shù)[M].北京:中國石化出版社.

Recovery of Desorption Gas by Sending Back to Condensation

JIANGM ingcai
(Dalian Juyang Technology Co.,L td.,Dalian 116031,China）

This paper discussed the mechanism of recovery of gas by condensation theo retically,and verified the workability of recovery of deso rp tion gas by sending back to condensation.

condensation;gas;desorp tion;recovery

TQ117

B

1007-7804(2011）05-0018-02

10.3969/j.issn.1007-7804.2011.05.005

2011-09-12

蔣明才,1991年畢業(yè)于中科院大連化物所,碩士研究生?，F(xiàn)服務(wù)于大連舉揚科技有限公司技術(shù)部,從事汽油油氣回收設(shè)備的研發(fā)工作。