油氣的膜處理技術研究

1、油氣的膜處理技術研究 油氣的膜處理技術研究 摘 要：隨著我國石油工業(yè)的不斷開展，我國的石油以及石油產品的儲存量正在不斷地增加，膜技術在化工原油方面的應用也越來越廣。文章通過介紹膜處理技術在國內外油氣處理和油氣加工領域的應用狀況和實例，從而對油氣的膜處理技術進行分析和研究，并未以后的研究提供一些建議。 關鍵詞：油氣別離 膜技術 應用研究 油氣是指在儲油庫儲存或裝卸汽油過程中所產生的一種有揮發(fā)性的氣體。由于油氣中含有大量的丁烷、戊烷、苯、二甲苯、乙基苯等對人身體有害的有機氣體，在碼頭、煉油廠、油庫等地方進行卸油或是加油的過程中，都會產生大量的油氣，這些泄露的油氣揮發(fā)到空中不僅可能對大自然以及人的身

2、體造成損害，還可能會降低油的品質，造成難以挽回的經(jīng)濟損失。隨著我國的環(huán)保、節(jié)能意識的增強，油品在運輸、中轉過程中油氣揮發(fā)的問題已經(jīng)得到了廣泛的重視，尤其是在化工行業(yè)中已經(jīng)廣泛地采用到了膜處理技術來對油氣進行回收和別離。這樣做不僅可以實現(xiàn)膏回收率，還能降低企業(yè)運營的本錢和投資。文章將通過對油氣的膜處理技術進行簡要的闡述和分析，并提出相關的研究建議。 一、目前的油氣處理開展狀況 1.國外油氣處理的開展 早在1970年美國就已經(jīng)推行了美聯(lián)邦清潔空氣法案并實施了油氣回收，隨著社會的不斷進步以及人們的環(huán)保意識逐年增強，更多的國家也紛紛制定了一定的環(huán)保標準。 從上世紀90年代開始，國外很多國家就已經(jīng)將油氣

3、回收的方案方案進行了大規(guī)模的推行，并研發(fā)了例如活性炭吸附法、吸收法、冷凝法等油氣的回收處理裝置。油氣的膜處理技術是在上世紀80年代末被創(chuàng)造出來并進入了市場，膜處理技術主要集中在歐美等興旺國家之中。全球第一套用于油庫的油氣回收的膜裝置是由日本NNK公司于1988年制造的，到目前已經(jīng)有180多套膜處理油氣裝置在世界各地運行，油氣是在加油站的油氣處理之中，展現(xiàn)了強大的技術優(yōu)勢【1】。 2.國內油氣處理的開展 從20世紀80年代開始，我國對油氣回收也開始進行了重視，并且相繼從國外引進了不同類型的油氣處理裝置。隨著我國的石油化工行業(yè)不斷地受到國外企業(yè)的沖擊，在強大的競爭壓力之下，為了能夠有效地控制揮發(fā)性

4、氣體對于空氣環(huán)境質量的影響，我國的環(huán)保部門也制定了相應的法律法規(guī)，強制性地要求油庫、加油站、石油化工企業(yè)進行油氣的回收處理工作。 由于我國的油氣膜處理技術開展相對較晚，直到2003年和2006年，上海靈廣加油站以及中石油哈爾濱煉油廠才分別引進制造了膜處理油氣的裝置，在實際運行投產之后，兩者均取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，這對膜技術在我國的應用和推廣是十分關鍵的。 二、油氣的膜處理技術 1.膜處理技術的技術機理 膜處理技術可以將由油品蒸發(fā)和排放的的混合氣體中的油氣進行有效的回收，其運作的關鍵就在于該如何將油氣與空氣進行別離。再進一步將收集到的油氣處理為液化石油氣。膜法氣體別離技術的原理主要是，

5、根據(jù)油氣中各成分在壓力的推動下穿過膜的速率不同，從而將不同的成分進行別離。假設在別離的過程中采用的膜不同，那么氣體的傳遞防暑以及速率都會不同。目前氣體通過膜的別離機理主要有以下幾種。 1.1氣體通過致密膜的溶解擴散機理 在這種情況下，氣體透過膜的過程可以分解為三個步驟。 1.1.1吸著過程 在此過程中，氣體將被吸附至膜的上游側外表，再而被吸附、凝聚、溶解。 1.1.2擴散過程 在該過程中，由于氣體所在的一側壓力以及濃度不夠，因而會按照一定的擴散系數(shù)透過膜的另一邊。 1.1.3解吸過程 在該過程中，擴散并透過膜的氣體會在膜的下游側外表被逐漸地解吸、剝離。 氣體在膜外表的吸著和解吸過程在一般的情況

6、下都能到達一個相對的平衡，但是由于氣體在致密膜內滲透擴散的速度較慢，因而對氣體透過膜的速率進行控制，是別離不同氣體的關鍵環(huán)節(jié)之一。 1.2 氣體透過多孔膜的機理 此種別離機理主要有四種步驟。 1.2.1是孔徑大于氣體分子的自由行程時的擴散，這種擴散十分常規(guī)，滲透率很高。 1.2.2當孔徑小于氣體分子的自由行程時，難凝性氣體的氣體分子會進行Knudsen擴散。 1.2.3當氣體分子被吸附至多空介質外表時，氣體分子那么會進行外表擴散。 1.2.4毛細管冷凝，即可凝性氣體在膜微孔中發(fā)生毛細管冷凝及可能有的多層吸附時，減少甚至消除氣相流動，在膜孔壓力差推動力的作用下，發(fā)生較好的滲透率和別離度【2】。

7、三、油氣回收裝置的工藝流程 在膜技術油氣回收系統(tǒng)中的油氣，在經(jīng)過液環(huán)壓縮機加壓至操作壓力后，用液體貧油對液環(huán)式壓縮機進行密封，從而形成一個非接觸的密封環(huán)用以抵消由壓縮氣體所產生的熱量。經(jīng)過壓縮后的氣體會與環(huán)液一起進入噴淋塔的中部。噴淋塔可將壓縮氣體與環(huán)液進行別離。 貧油泵在將貧油輸送到穩(wěn)定塔的頂部和液環(huán)壓縮機中后，油氣在塔內可由下而上進入填料層與噴淋的液態(tài)汽油進行對流接觸，從而將油氣吸收。吸收了油氣的液態(tài)汽油由富油泵再次輸送至油品儲罐，剩下的較低濃度的油氣那么進入膜別離器。 膜別離器是由一套并聯(lián)安裝在管路上的膜組件所組成。真空泵刻在膜的一側產生真空，這樣可以更加有效地提高膜別離的效率。膜別離器

8、將混合氣體分成兩中氣體，一種是含有少量烴類的截留物流，另一種是富集烴類的滲透流，對于凈化的截留物流濃度低于排放標準的可直接排入大氣【3】。當滲透流循環(huán)至膜技術的油氣回收系統(tǒng)的壓縮機入口時，可以將其與排放油氣進行混合，再次進行循環(huán)處理。 通過上述的描述，可以發(fā)現(xiàn)油氣回收的全過程都是在穩(wěn)定塔之中完成的，其主要原因有：蒸汽帶壓以及滲透物流在再循環(huán)過程中可造成物流富集，并且在穩(wěn)定塔中的物流主要成分是烴蒸汽以及液態(tài)烴。該系統(tǒng)通過將灌區(qū)內的貧油加以利用，并作為密封液和吸收劑，不會對環(huán)境造成污染。 四、穩(wěn)定法對于原油的中輕質烴類的提取 原油具有較高的經(jīng)濟效益，可以通過回收原油中的大量輕烴物質作為化工原料，同

9、時，還可使原油平安儲運。原油穩(wěn)定的方法很多，一般有以下四種： 1.負壓別離穩(wěn)定法 通過將原油經(jīng)油氣別離和脫水之后，進入原油穩(wěn)定塔，在負壓條件下進行閃蒸，從而脫除揮發(fā)性輕烴，使原油到達穩(wěn)定。負壓別離穩(wěn)定法主要用于含輕烴較少的原油。 2.加熱閃蒸穩(wěn)定法 這種穩(wěn)定方法是先把油氣別離和脫水后的原油進行加熱，然后在微正壓下閃蒸別離。 3.分餾穩(wěn)定法 經(jīng)過油氣別離、脫水后的原油通過分餾塔，以不同的溫度，屢次氣化、冷凝，使輕重組分別離。這個輕重組分別離的過程稱為分餾穩(wěn)定法。這種方法穩(wěn)定的原油質量較好。此種穩(wěn)定方法主要適用于含輕烴較多的原油。 4.多級別離穩(wěn)定法 此穩(wěn)定法運用高壓下開采的油田。一般采用34級別

10、離，最多別離級達67級。別離的級數(shù)多，投資就大。 五、烴類物質回收中的膜處理技術 1.膜處理技術在輕烴回收中的原理 膜處理技術在輕烴類物質回收主要要通過采用具有“反向選擇性的高分子復合膜來實現(xiàn)的。根據(jù)不同氣體分子在魔種的溶解擴散性能的差異，在一定的壓差推動下，可凝性有機蒸汽與惰性氣體相比，被優(yōu)先溶解滲透，從而實現(xiàn)別離【4】。 2.膜處理技術的工藝特點 2.1C3以上的組份的回收率在60%以上。 2.2回收期很短。 2.3可以采用原系統(tǒng)中的壓力作為膜回收的動力，因而不需要傳動和轉動部件。 2.4該回收方式可以將原裝置中富含甲烷的原料氣體，通過滲透將輕烴類氣體返回至裝置的增壓壓縮機內。 2.5該系統(tǒng)操作簡單，易于保養(yǎng)。 五、結論 隨著我國的工業(yè)以及人民生活水平的不斷提高，每個人都具有了一定的環(huán)保意識。為了在原油價格不斷上漲的情況下，繼續(xù)堅持可持續(xù)開展，所以對油氣進行膜