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二十一点加油站一、二次油气回收系统设计
发布时间:2020-09-08 19:58

  随着国内机动车保有量的迅猛增加,成品油销售市场发展势头旺盛,新型油库及加油站装置的数量逐渐增多,为机动车持续运行提供了便利的设施和更优质的服务。但在加油站工作过程中,会产生大量的燃油蒸汽,不仅造成资源浪费,同时严重污染环境,增加环保压力。据2015年中国加油站市场调研报告显示,每年最低需要2.47亿吨的成品油消耗量 [1] ,由此估算,全国加油站每年约有 4.94亿立方米油气排放到大气中,按照原油的价格 4400元 /吨 [2] 计,则每年直接经济损失约 1万亿元;而且挥发掉的都是油品中的轻组分,降低了油品的质量,因此加油站油气污染问题逐渐被重视,油气回收及再循环利用...

  随着国内机动车保有量的迅猛增加,成品油销售市场发展势头旺盛,新型油库及加油站装置的数量逐渐增多,为机动车持续运行提供了便利的设施和更优质的服务。但在加油站工作过程中,会产生大量的燃油蒸汽,不仅造成资源浪费,同时严重污染环境,增加环保压力。据2015年中国加油站市场调研报告显示,每年最低需要2.47亿吨的成品油消耗量 [1] ,由此估算,全国加油站每年约有 4.94亿立方米油气排放到大气中,按照原油的价格 4400元 /吨 [2] 计,则每年直接经济损失约 1万亿元;而且挥发掉的都是油品中的轻组分,降低了油品的质量,因此加油站油气污染问题逐渐被重视,油气回收及再循环利用技术备受关注。欧美等发达国家从上世纪70年代就开始重视这一污染源,并陆续出台多项有关法规,在主要城市分阶段实施。我国从上世纪 90年代提出这一问题,2008年奥运前,仅有北京市 1442座加油站、1245辆油罐车和 37座油库陆续完成油气回收改造 [3] 。2009年后,上海、广州、深圳、武汉、大庆等各大城市,也将此项工作列入议事日程。1 项目改造设计1.1 项目介绍本项目是中石化湖南省分公司油气改造项目的子项目,由化工部长沙设计研究院承接部分项目设计任务,在省内城镇加油站均新增一次、二次油气回收改造,并预留三次油气回收接口,项目主运行系统为油气回收装置系统。该系统是在成品油储运和发售过程中(包括发油、加油或卸油),将燃料容器中的油气收集并且进入储油罐回收或处理的设备系统,目前常用系统装置包括发油油气回收系统、卸油油气回收系统、加油油气回收系统、油气处理装置、在线监测系统等。本工程设计项目仅包括卸油油气回收系统和加油油气回收系统,即一次油气回收系统和二次油气回收系统,油气处理装置即三次油气回收系统不在本工艺设计范围内。因此,本文仅就一、二次油气回收改造设计做设计说明。1.2 一次油气回收系统一次油气回收系统也称卸油油气回收系统,无油气回收系统的加油站在卸油过程中,罐车和汽油油罐内的油气直接排放到大气中,不仅造成严重的环境污染,同时也给加油站区带来安全隐患和资源浪费。一次油气回收系统由油罐车、卸油管、回收气管、球阀及快速接头组成,汽油油罐车内油品通过卸油管将油品卸入对应品号的地下油罐内。根据压力平衡原理,卸油过程中油罐内的油气通过油气回收管回到油罐车内,从而实现卸油过程的油气回收。加油站需要重新改造,新增一次油气回收系统,工艺流程详见图 1。本系统主要设计内容为:收稿日期:2016-04-22作者简介:顾秋月(1986-),女,硕士,毕业于成都理工大学,工程师,从事化工设计工作,,,。摘要:国内加油站油气资源浪费严重,并且污染环境,开展加油站油气回收工艺改造项目可缓解环保压力,实现资源的有效回收利用。以湖南省油气回收改造子项目为例,详细介绍了一次油气回收系统和二次油气回收系统的设计。关键词:加油站;油气回收;系统;设计doi:10.3969/j.issn.1008-553X.2016.05.019中图分类号:TE992.4 文献标识码:B 文章编号:1008-553X(2016)05-0067-04加油站一、二次油气回收系统设计顾秋月1,2,陈思蒙1,2,宋 洋1,杨岳主1,陈 正1,周作琪1(1.化工部长沙设计研究院,湖南 长沙 410116;2.湖南省钾及伴生物工程技术研究中心,湖南 长沙 410116)图 1一次油气回收流程图技术进步安 徽 化 工ANHUICHEMICALINDUSTRY第 42 卷,第 5 期2016 年 10 月Vol.42,No.5Oct.201667 (1)增设油气回收管路实现自流回收,在每个汽油罐上增设 DN100的一次油气回收结合管,并与通气管、卸油口和三次油气回收管连通,均坡向低油品油罐,坡度不小于 1%。预留三次油气回收管线,三次油气回收口用 DN100的法兰盖封死。(2)增设通气管抵消内部空气压力,在一次油气回收管道上设 2根 DN80的通气管,均坡向油罐,坡度不小于 1%,分别安装球阀,压力等级为 1.6MPa,一根通气管顶部安装压力真空阻火呼吸阀,正常工作时使用该通气管上安装的球阀常开;另一根通气立管顶部安装防爆阻火呼吸阀,检修压力真空阀时使用,该通气管上安装的球阀常闭。通气管立管可设在原有通气立管处,如不满足《汽车加油加气站设计与施工规范》要求 [5] ,则通气立管应设在距站区围墙 3m的位置,且通气立管应高出地面 4.0m;如设在站房墙或者罩棚处,应高于房顶或罩棚 1.5m;注意通气立管设在站房边时,应远离站房窗户,尽量设在无窗户的站房墙边。(3)坡道布管节能环保,一次油气回收管坡度不小于 1%,且均坡向低品位的汽油油罐中(如 93# 汽油罐);集中式卸油口处一次油气回收口朝上 45倾斜安装,且快速接头前设有 DN100PN1.6的球阀,快速接头设计压力为 1.0MPa,与其他卸油管道快速接头阴阳反装,并在图 2二次油气回收工艺图图 3集液器示意图总第 203 期 2016 年第 5 期(第 42 卷) 安 徽 化 工68 卸油接口处设有明显的油品标识,以示区分,以免卸油过程中发生错接。1.3 二次油气回收系统二次油气回收系统也称加油油气回收系统。加油机加油过程中产生的油气,除了汽车油箱打开是溢散出的油气外,主要是加油时油箱内汽油的搅动会产生大量的油气,并不断地被挤出油箱,排到大气中,如油气不处理的话,弥散在加油站环境中的油气对加油站工作者身体造成伤害,同时也加大了火灾危险性。采用真空辅助原理有效回收油气,该系统由油气回收枪、反向同轴胶管、拉断阀、油气分离接头、油气回收真空泵等构成。加油枪在油罐向车辆加油过程时,通过真空泵转动产生一定的真空度,汽车油箱内的油气和加油过程中高速流动的汽油挥发产生的油,被油气回收加油枪收集。反向同轴胶管在输送汽油的同时,将加油枪收集到的油气输送到油气分离接头,油气分离接头将油路和气路分开,油气经气路输送到地下储油罐。要求安装气液比为 1.0~1.2,将加油过程中车辆油箱内挥发的油气通过油气回收管线收集到地下低标号汽油罐内或者集液器内,从而实现加油过程的油气回收。加油枪和加油机内部油气回收改造设计由加油机供货厂家来完成。二次油气回收系统可分为分散式油气回收系统和集中式油气回收系统,根据不同加油站实际情况和现场设备布局等,区别设计油气回收方式。其中,集中式油气回收系统是设置一台或者几台真空泵与每台加油机油气回收管道相连通,真空泵一般安装在罐区附近,且集中布置。施工难度小,投资小,占用空间少,但一旦出故障,全站影响大。加油站加油机内部空间不足以安置分散式真空泵,加油站汽油经营量不大的加油站建议使用集中式油气回收系统。分散式油气回收系统则是每台加油机下设一台真空泵,多为一泵一枪或者一泵双枪,该加油站采用分散式油气回收系统,具体流程见图 2。分散式油气回收系统内部结构比较复杂,一般由加油机厂家指导安装,其重点是油气回收管线的布置,根据油罐法兰人孔盖的高度与加油机高度差、管线坡度设置相应的集液器,集液器设计见图 3。集液器设在油罐区附近,二次油气回收管线均坡向集液器,坡度不小于 1%。集液器的埋深由最低坡点确定,集液器上预留 DN80的结合管,球阀后设DN80快速接头,当集液器积累一定的液态汽油时,采用手动泵将汽油吸出。汽油加油机与油罐之间应设油气回收管道,多台汽油加油机可共用 1根油气回收主管,公称直径为 50mm;在加油机底部与油气回收管道连接处,应安装一个用于检测液阻和系统密闭性的丝接三通,其旁路短管上应设公称直径为 25mm的球阀和丝堵,具体见图 4。另外,油气回收管道的埋深要求不小于 0.4m,本设计由加油机起始埋深 0.5m,坡向集液器,坡度不小于1%。敷设在混凝土场地或道路下面的管道,管顶低于混凝土层下表面不得小于 0.2m。管道周围应回填不小于100mm厚的中性沙子或细土;车行道下管线、管道穿沟、井处应加设套管,套管公称直径比工艺管道大 2级;套管两端需密封,且与工艺管间固定;套管与工艺管道之间、套管与沟及井之间的缝隙用沥青麻刀、水泥砂浆严密封堵。2 结束语油罐人孔开孔结合处法兰连接均采用 1.6MPa压力等级,且量油口结合管设 1.6MPa球阀,以保证加油站油气回收系统的气液比、密闭性、液阻、油气排放浓度符合《加油站大气污染物排放标准》(GB20952-2007)[ 6]的要求。参 考 文 献[1]2015年版中国加油站市场调研与发展预测报告[N].[2]刘永峰,吴明,吕露.油气回收技术发展现状及趋势[J].现代化工,2011,31 (3):21-25.[3]李春辉.北京为奥运改善空气质量推进加油站油气回收改造[N].中国石油报,2008.[4]吴剑,邹敏.油气回收技术的研究进展与发展趋势[J].环境科技,2010,23 (1):105-108.[5]GB50156-2014,汽车加油加气站设计与施工规范[S].[6]孟春辉,刘新哲.加油站油气回收系统设计[J].煤气与热力,2008,28 (11):23-26.□图 4加油机底部二次油气管道示意图顾秋月,等:加油站一、二次油气回收系统设计(下转第 71页)69 Design of a Vapor and Secondary Recovery System at Gasoline StationGU Qiu-yue 1,2 ,CHEN Si-meng 1,2 ,SONG Yang 1 ,YANG Yue-zhu 1 ,CHEN Zheng 1 ,ZHOU Zuo-qi 1(1.ChangshaDesignandResearchInstituteofMinistryofChemicalIndustry,Changsha410116,China;2.HunanEngineeringResearchCenterofPotassiumandItsCo-existedResources,Changsha410116,China)Abstract: Domesticgasstationsexistedseriouswasteofoilandgasresourcesandpollutedenvironment,gasstationscarryoutdesignofvaporrecoverysystemcanalleviateenvironmentalpressureandachievetheeffectiverecyclingofresources.OilandgasrecoverytransformationofHunansubprojectsforexample,takeoilandgasrecoveryreconstructionprojectinHunanprovinceasanexample,introduceddesigncontentofavaporandsecondaryrecoverysystem.Key words: gasolinestation;vaporrecovery;system;design(上接第 69页)这是因为聚合物也有类似的基团反应,基团转化程度随时间延长而提高。2.4 碱用量对醇解反应的影响碱克分子比不仅影响醇解反应的速度,还影响成品聚乙烯醇的醇解度。醇解反应中发生酯交换和皂化反应,亦发生小分子参与的副反应,使 NaOH被消耗。随着碱克分子比的增加,二十一点醇解度升高,醇解时间缩短。碱量越少,醇解度越小,醋酸甲酯含量也越少。当碱含量大于一定量时醇解度降低,因为碱量增加,粘度增大,醇解不均匀,所以碱克分子比也不能太高。2.5 PVAc 浓度对醇解反应的影响生产实践表明,在醇解其它条件固定时,PVAc浓度升高,反应速度加快,醇解度下降,产品残存醋酸根量增加。PVAc浓度较高,混合不均匀,操作困难;PVAc浓度过低,醇解时 PVA析出后状态变差,微细粉末形态的PVA增多。2.6 PVAc 中杂质对醇解反应的影响树脂中可能会掺杂少量 VAc、醋酸甲酯、乙醛及醛类缩合物等杂质,受碱催化作用生成醛缩合树脂,使PVA色相变坏,同时消耗碱,使醇解度降低,甚至使PVA形态变坏。3 实际生产中醇解度的控制依据上述理论,在实际生产中,结合用户对成品指标(尤其是醇解度、灰份)的要求及成本等因素综合考虑,通过实践摸索,总结出生产不同醇解度聚乙烯醇的控制条件。(1)常规 99系列:此类品种的醇解度不小于 99.7%,控制较易实现,碱克分子比控制范围宽,在树脂含水率不大于 0.8%的情况下,碱克分子比只要在 0.018~0.024范围内,均可实现醇解度的要求。继续增加碱量,醇解度升高不明显,成品醋酸钠的含量会随之上升,成品也较易着色。对于低粘度 99系列品种,因相应的树脂浓度较高,反应速度较快,生产时可相应降低醇解反应温度和触媒碱的配制浓度,降低醇解反应速度,达到相对较高的醇解度。(2)17-98PVB专供料:该品种要求的醇解度波动范围窄,仅为0.5%,生产中较难实现,加之此类产品要求醋酸钠含量不大于 1.0%。因此,要实现醇解度达到98%以上,碱克分子比不能过低。但醋酸钠含量要求低,又需要碱克分子比越低越好。实际生产中,因树脂含水率偏高,碱克分子比较高,醇解度与醋酸钠含量指标时常出现相反的两个极端值。如进一步降低树脂含水率,再通过降低碱量来达到品种两项指标的要求。但随着碱量的进一步减少,醇解反应速度减慢,现场物料成型慢,粉碎、挤压设备难以通过。因此,工艺上通过进一步降低含水率,提高醇解反应温度和醇解机保温温度,降低碱触媒浓度,最终实现了成品的质量要求。(3)88、92系列:此类品种醇解度低,范围为2%,由于常规粘度品种树脂浓度不高,醇解反应以酯交换反应为主,副反应少,反应速度慢,碱不易被消耗,势必造成碱克分子比极低,物料成型软,无法通过粉碎、挤压设备;而低粘度品种树脂虽然浓度较高,反应速度较快,物料成型较好,可顺利通过粉碎、挤压设备,但因耗碱少,最终也无法达到较低的醇解度。二十一点因此,可通过向醇解反应体系中加入一定量的水或适当提高醇解反应温度和树脂浓度,提高醇解反应速度,将醇解反应的触媒碱消耗掉,使醇解度降低,醇解反应及时停止。随着醇解度的变化,粉碎设备电流波动情况及干燥机热负荷亦相应发生变化。因此,此品种醇解度的控制相对较易实现,可根据粉碎设备电流的波动和干燥机温度的变化来及时调整醇解度。参 考 文 献[1]胡宏纹.有机化学(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2013.[2]李升基,冯宝胜(译).维尼纶[M].北京:纺织工业出版社,1985.□潘友超:聚乙烯醇醇解度的影响因素及其控制!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!71

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