脱附油气回送冷凝系统进行再回收的研究①

蒋明才

(大连举扬科技有限公司,辽宁大连 116031）

脱附油气回送冷凝系统进行再回收的研究①

蒋明才

(大连举扬科技有限公司,辽宁大连 116031）

从理论上对汽油油气的冷凝回收进行了讨论,对冷凝+吸附组合工艺中的脱附油气的回送冷凝系统再回收进行了分析研究,以证明其可行性。

冷凝;汽油油气;脱附;回收

汽油油气回收的众多工艺中,冷凝+吸附的方法,无论是从吸收率、尾气排放质量,还是从设备投资的性价比上衡量,都是一个比较优化的组合工艺[1]。但是,脱附后的油气回收在行业内的分歧较大。有的采取吸收法,有的直接把脱附气送入低温油箱[2]。前者增加设备成本太多,而后者吸收效率又太低。本文将从定性到定量上全面分析油气冷凝过程,进而分析和研究了脱附后的油气回送冷凝系统进行再回收的可行性。本方案利用了系统固有的制冷系统,减少了设备投资,充分发挥了设备潜力而又能使得回收效果大大改善。

1 汽油油气冷凝回收的分析

从汽油周转传输系统收集的油气的组成十分复杂,而且有不确定性。为了便于分析研究,这里建立理想模型。假设油气是单组分,其在常温下的饱和蒸气压是 P0(可以把油气各组分的分压之和看做 P0,这是进入冷凝系统的油气浓度的上限）。把非凝气体,也叫惰气 (主要是氮气和氧气,严格来说它们不是非凝,只是在油气冷凝系统的低温 -40～ -75℃下,氮气和氧气的凝结量非常小,可以忽略不计）的分压设为 P惰。由于冷凝系统是工作于常压 (近似）,所以 P0+P惰0=1大气压,可以近似视为基本不变。

当气体被送入冷凝系统后,在穿过系统的整个行程中,发生两个变化:

(1）温度由常温 T0降到冷凝系统的最低温度 T1;

(2）混合气体的组分分配发生变化,油气的分压由在入口处常温的饱和蒸气压 P0(上限）,降到出口温度 T1下的饱和蒸气压 P1。

根据气体的体积压强公式,可以得出混合气体的体积百分比公式

那么进口处的油气体积百分比为:

出口处的油气体积百分比为:

所以进口的油气浓度大于出口的浓度。出口浓度相对于进口浓度降低的部分即为被冷凝液化的部分。凝结液化的比例取决于ΔP=P0-P1。

图1 回送油气到冷凝系统示意图Fig.1 Gas vapor getting through condensation

2 冷凝回收对入口油气浓度的要求

从油气的进出口浓度的变化:P0/(P0+ P惰0）→P1/(P1+P惰1）来看,入口的油气分压如果小于出口温度下的油气饱和蒸气压,那么冷凝过程是失效的,甚至具有负效果。也就是该气体通过冷凝系统后,不但原始油气没有被冷凝,如果系统中有前期冷凝的液体存在,会有部分液体随着入口的不饱和油气挥发并从出口排出。这种情况在第一级预冷有可能发生,不过几率不是太大,除非在收集油气的过程中混入了大量空气;但是在第二级和第三级冷凝的入口,油气浓度都能达到入口温度下的饱和蒸气压。

3 脱附的油气回送冷凝系统进行再回收

从活性炭脱附出的油气,在没有吹扫的情况下,含有的惰性气体比例很少,可以忽略不计。

3.1 没有空气吹扫情况下的脱附油气回收

我们知道,冷凝系统处理回送过来的脱附油气时,从前级送来的油气的正常冷凝工作是不会停止的。所以脱附油气的处理实质上是和前面流程过来的油气处理的叠加。正常的油气浓度为 P0/(P0+ P惰0）,脱附回送的油气 (设其分压为 P脱）,那么入口处的油气浓度为:

从代数公理我们知道(P0+P脱）/(P0+P脱+ P惰0）＞P0/(P0+P惰0）

只要冷凝系统的最低温度不变,出口的油气浓度不变,依然是:P1/(P1+P惰1）

进口、出口的浓度落差为:(P0+P脱）/(P0+P脱+ P惰0）→P1/(P1+P惰1）

可见,出口浓度不变,进口和出口的浓度差增大。也就是说,理想状态下 (设脱附气的惰气含量是0,冷凝温度不变）引入脱附气体后,出气口的油气浓度不变,说明脱附的油气回送与正常前级的冷凝回收叠加后,脱附气部分将全部得到凝结回收。

3.2 脱附末期的空气吹扫时的回收情况

脱附末期如果用空气吹扫,情况则大不一样。首先末期的油气浓度 P惰已经很低;吹扫空气的量往往很可观,也就是 P脱惰有较大的值,甚至可能占主要成分。那么入口气体的浓度为:

只要系统最低温度不变,出口油气浓度依然是

如上所述,空气吹扫使得 P脱惰的值比较大,那么入口的油气浓度就会大幅度降低。当 P脱惰大到一定值,进出口浓度落差有可能倒挂。这时冷凝回收失效,甚至额外损失冷凝系统里的油气。所以,建议脱附末期不使用吹扫,或者脉冲式地控制极短时间的吹扫,这样不会在脱附回收期间损耗过多的油气。

4 结 论

(1）冷凝回收油气的出口油气浓度,直接取决于出口温度下的油气饱和蒸气压。

(2）当进口的油气浓度小于出口温度的油气饱和蒸气压下的浓度时,冷凝回收失效。

(3）脱附油气,如果没有吹扫,回送到冷凝系统进行回收,在理论上非常具有可行性。所以用此方法要尽量避免或减少脱附末期的空气吹扫。

[1]陈家庆,朱玲.油气回收与排放控制技术 [M].北京:中国石化出版社.

[2]樊宝德,杨晓婕.油库加油站油气回收与减排技术[M].北京:中国石化出版社.

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

蒋明才,1991年毕业于中科院大连化物所,硕士研究生。现服务于大连举扬科技有限公司技术部,从事汽油油气回收设备的研发工作。