CN109381973B - 改进型膜法油气回收分组控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种改进型膜法油气回收分组控制方法，主要解决现有技术中油气回收系统入口流量容易波动、排放浓度较高的问题。本发明通过采用一种改进型膜法油气回收分组控制方法，开始发油后，装置接收到鹤管信号，与鹤管付油量匹配的膜组件入口阀门打开，开启所有膜组件的出口阀门，真空泵开始运行，入口阀门和出口阀门同时打开的膜组件将处于正常工作状态；在付油结束后，首先关闭正在使用的膜组件入口阀门，然后关闭未在使用的膜组件的出口阀门的技术方案较好地解决了上述问题，可用于油气回收中。

Description

改进型膜法油气回收分组控制方法
技术领域
本发明涉及一种改进型膜法油气回收分组控制方法。
背景技术
近年来，随着气体分离膜技术的不断进步，膜分离法作为最为先进的一种油气回收技术，市场占有率得到了稳步地提升。膜分离法的基本原理为根据有机气体和空气在膜中的溶解与扩散速度不同，来实现有机气体和空气的分离。与传统的吸附吸收法相比，膜分离法具有工艺简单、占地面积小、投资费用低、运行维护较少、操作安全、没有二次污染等优点。
目前的膜法油气回收工艺中，绝大部分采用的为橡胶态油气分离膜，主要为PDMS(聚二甲基硅氧烷)和POMS(聚甲基辛基硅氧烷)两种。采用橡胶态聚合物作为分离层的气体分离膜溶解选择性起主要作用，对油气分子具有优先透过性，其丙烷/氮气的分离系数可达30左右。
在实际应用过程中，由于膜法油气回收装置中的膜组件在设计时通常会匹配现场最大油气排放量，膜组件的通量往往较大，因此膜法油气回收装置多用于连续作业且油气排放量较为稳定的场合。这在铁路、轮船装卸时是可行的，但在向汽车发油时，由于随机性较强，油气排放量会随着时间而出现较大的波动。如果膜法油气回收装置无法适应这种入口油气流量的波动，就可能会导致装置出现运行异常，处理效果变差等问题。
膜法油气回收工艺用于油库、炼厂向罐车发油时，由于罐车到来具有较强的随机性，导致发油流量和油气流量的随机性和波动性也较大，为此，目前多采用将膜组件分成若干组、并在入口侧和真空侧分别增设阀门的流量匹配方法。但实际应用中发现，采用简单分组控制在装置投运初期可达到较低的排放指标，但在投运数月后便会出现严重的性能下滑。
为了应对油气回收系统入口流量的波动，目前多采用将膜组件分成若干组、并在入口侧和真空侧分别增设阀门的流量匹配方法。但在实际应用中发现，仅采用简单分组控制的情况下，在油气回收装置数月后，排放指标便会较投运初期发生较大的下滑，亟需进一步进行研究以解决该问题。
以某油库膜法油气回收装置为例，运行过程简述如下：开始发油后，装置接收到发油开始鹤管信号后，与鹤管付油量匹配的膜组件入口阀门打开，开启相应膜组件的出口阀门，真空泵开始运行，入口阀门和出口阀门同时打开的膜组件将处于正常工作状态。在付油结束后，正在使用的膜组件入口阀门和出口阀门同时关闭，真空泵停止运转。初始开车时，当装置入口浓度在10-30％VOL时，膜组件排放口浓度基本可以稳定在2％VOL左右，回收率大于90％，能够回收大部分油气；运行两个月之后，装置入口浓度在10-30％VOL范围时，膜组件排放口的浓度一般维持在5-10％VOL左右，分离性能较初始已有较大下滑，与最初的设计寿命偏离较大。原有的运行流程会导致膜组件中存在油气滞留的问题，进而对膜组件的分离性能产生较大的影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中油气回收系统入口流量容易波动、排放浓度较高的问题，提供一种新的改进型膜法油气回收分组控制方法。该方法具有油气回收系统入口流量不容易波动、排放浓度较低的优点。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种改进型膜法油气回收分组控制方法，包括如下步骤：
(1)根据鹤管的发油流量选择通量合适的膜组件；
(2)对膜组件进行分组设置；
(3)油气入口接入密闭油气收集系统；
(4)油气进入系统后，首先经过橡胶态膜组件，在真空泵的作用下，油气分子透过橡胶态膜组件从而在透过侧形成高浓度的油气和空气混合物，进入到吸收塔中进行处理或者返回到汽油储罐；
(5)空气和未能透过的油气分子留在橡胶态膜组件的渗余侧，通过排放管达标排空；
其中，开始发油后，装置接收到鹤管信号，与鹤管付油量匹配的膜组件入口阀门打开，开启所有膜组件的出口阀门，真空泵开始运行，入口阀门和出口阀门同时打开的膜组件将处于正常工作状态，仅出口阀门打开的膜组件中残余的油气会在真空泵的作用下从膜组件中出来，不会逸散到排放侧对排放浓度造成影响；在付油结束后，首先关闭正在使用的膜组件入口阀门，然后关闭未在使用的膜组件的出口阀门，此时真空泵持续工作，确保正在使用的膜组件中的油气全部被抽出，最后再关闭正在使用的膜组件的出口阀门，真空泵停止运转。
上述技术方案中，优选地，按发油流量的1.2倍选择膜组件的通量。
上述技术方案中，优选地，真空泵采用变频控制。
上述技术方案中，优选地，当鹤管数量n少于7个时，按1个膜组件、2个膜组件、n-3个膜组件进行设置，并选择合适抽量的真空泵；当鹤管数量超过7个时，需要进行扩充，并配备合适抽量的真空泵。
上述技术方案中，优选地，高浓度的油气和空气混合物进入到吸收塔中进行喷淋吸收，或者进行加压冷凝处理，将高浓度油气重新液化为汽油。
上述技术方案中，优选地，通过鹤管的发油信号控制装置各组膜组件的开启和关闭。
上述技术方案中，优选地，在真空泵入口前设有真空度传感器。
上述技术方案中，优选地，真空泵出口设有出口流量计。
本发明与原有的膜法油气回收分组控制方法相比，具有如下优势：原有的膜法油气回收分组控制方法仅考虑了膜组件与付油流量的匹配问题，未考虑到装置与付油同时停止会导致油气残留在膜组件中，进一步对膜组件的分离性能造成影响。本发明的改进型分组控制方法可有效避免该问题，进一步保障膜法油气回收装置的长周期稳定运行，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1为本发明所述方法的流程示意图。
图1中，1为入口流量计；2为入口管线；3-8为阀门；9为橡胶态组件；10为真空度传感器；11为真空泵；12为排放口；13为出口流量计；14为出口管线。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
具体实施方式
【实施例1】
常规的膜法油气回收分组控制方法如图1所示，主要原理为：
(1)首先根据鹤管的发油流量选择通量合适的膜组件，可按发油流量的1.2倍选择膜组件的通量。
(2)然后，膜组件在分组设置时，可根据鹤管数量按1个膜组件、2个膜组件、4个膜组件进行设置，并配备一个真空泵，真空泵采用变频控制，以对进气流量进行更加精确地匹配。
当鹤管数量超过7个时，可根据此原则在基础上进行扩充，并配备合适抽量的真空泵。当鹤管数量n少于7个时，可按1个膜组件、2个膜组件、n-3个膜组件进行设置，并选择合适抽量的真空泵。
(3)油气入口接入发油台的密闭油气收集系统，在使用时，通过鹤管的发油信号控制装置各组膜组件的开启和关闭，并通过变频控制真空泵的抽气量。
(4)油气进入系统后，首先经过橡胶态膜组件，橡胶态膜组件的透过侧使用真空泵进行抽真空，在真空泵的作用下，油气分子会优先透过橡胶态膜组件从而在透过侧形成高浓度的油气和空气混合物；可进入到吸收塔中进行喷淋吸收，或者进行加压冷凝处理，等等，可将高浓度油气重新液化为汽油；或者也可直接返回到汽油储罐中进行储存。
(5)空气和少量未能透过的油气分子则会留在橡胶态膜组件的渗余侧，形成达标气体，通过排放管直接排空。
如上方案存在的问题为使用鹤管发油信号控制装置各组膜组件的开启和关闭，意味着发油开始时，装置开始运行，与鹤管付油量匹配的膜组件入口和出口的阀门打开，真空泵开始运行，发油结束时，与鹤管匹配的膜组件入口和出口阀门即关闭，真空泵随之关闭。在装置投运的初期，此种运行方式可以达到良好的处理效果，但随着使用时间的延长，会出现如下问题：每次关闭装置时，由于膜组件中残留了尚未处理完毕的油气，会导致这部分油气滞留在膜组件中，最终对膜组件的分离性能产生不良影响。
为解决该问题，本发明的改进型控制方法为开始发油后，装置接收到鹤管信号，此时与鹤管付油量匹配的膜组件入口阀门打开，开启所有膜组件的出口阀门，真空泵开始运行，入口阀门和出口阀门同时打开的膜组件将处于正常工作状态，仅出口阀门打开的膜组件中残余的油气也会在真空泵的作用下从膜组件中出来，而不会逸散到排放侧对排放浓度造成影响。
在付油结束后，首先关闭正在使用的膜组件入口阀门，然后关闭未在使用的膜组件的出口阀门，此时真空泵持续工作一段时间，确保正在使用的膜组件中的油气全部被抽出，最后再关闭正在使用的膜组件的出口阀门，真空泵停止运转。
以某油库为例，该油库有7个汽油鹤管，每个鹤管的发油流量为80m3/h，根据本发明的原理，可选择7支膜组件对油气进行处理，每支膜组件的处理量可按80*1.2＝96m3/h设计。膜组件的分组为1个膜组件、2个膜组件、4个膜组件三组，每组的进气侧和渗透侧均使用阀门控制开关。膜组件的渗透侧连接一个真空泵，并采用变频器进行变频控制。
油气进入系统后，首先经过橡胶态膜组件，橡胶态膜组件的透过侧使用真空泵进行抽真空，在真空泵的作用下，油气分子会优先透过橡胶态膜组件从而在透过侧形成高浓度的油气和空气混合物；可进入到吸收塔中进行喷淋吸收，或者进行加压冷凝处理，等等，可将高浓度油气重新液化为汽油；或者也可直接返回到汽油储罐中进行储存。空气和少量未能透过的油气分子则会留在橡胶态膜组件的渗余侧，形成达标气体，通过排放管直接排空。
油气入口接入发油台的密闭油气收集系统，在使用时，通过鹤管的发油信号控制装置各组膜组件的开启和关闭，在原有控制方案下，系统接收到一个鹤管发油信号时，则开启阀1-1和阀1-2，真空泵同时运行，当鹤管发油信号结束时，关闭阀1-1和阀1-2，真空泵同时停止；依次类推，系统接收到两个鹤管发油信号时，则开启阀2-1、阀2-2和真空泵，当发油结束时，关闭阀2-1、阀2-2和真空泵；三个鹤管发油时，则开启阀1-1、阀2-1、阀1-2、阀2-2和真空泵，发油结束时，全部关闭；等等。此外，以膜渗透侧的真空度表、入口流量计及出口流量计的测量数据为依据，使用变频器对真空泵的抽气量进行精确控制，从而使膜组件的入口侧流量、渗透侧真空度、渗透侧流量等参数处于膜组件的正常操作范围之内。
在本发明的控制方案下，系统接收到一个鹤管发油信号时，则开启阀1-1和阀1-2、阀2-2、阀3-2等以及真空泵，当鹤管发油信号结束时，首先关闭阀1-1，然后关闭阀2-2及3-2，真空泵继续运转一段时间后，关闭阀1-2及真空泵；依次类推。
在原有的控制方案下，装置运行3个月后的排放浓度即由最初的2％VOL(以丁烷浓度计)下降到了15％VOL，使用改进后的控制方案后，排放浓度又下降为3％VOL左右。
原有的膜法油气回收分组控制方法仅考虑了膜组件与付油流量的匹配问题，未考虑到装置与付油同时停止会导致油气残留在膜组件中，进一步对膜组件的分离性能造成影响。本发明的改进型分组控制方法可有效避免该问题，进一步保障膜法油气回收装置的长周期稳定运行，取得了较好的技术效果。

Claims (8)

1.一种改进型膜法油气回收分组控制方法，包括如下步骤：
(1)根据鹤管的发油流量选择通量合适的膜组件；
(2)对膜组件进行分组设置；
(3)油气入口接入密闭油气收集系统；
(4)油气进入系统后，首先经过橡胶态膜组件，在真空泵的作用下，油气分子透过橡胶态膜组件从而在透过侧形成高浓度的油气和空气混合物，进入到吸收塔中进行处理或者返回到汽油储罐；
(5)空气和未能透过的油气分子留在橡胶态膜组件的渗余侧，通过排放管达标排空；
其中，开始发油后，装置接收到鹤管信号，与鹤管付油量匹配的膜组件入口阀门打开，开启所有膜组件的出口阀门，真空泵开始运行，入口阀门和出口阀门同时打开的膜组件将处于正常工作状态，仅出口阀门打开的膜组件中残余的油气会在真空泵的作用下从膜组件中出来，不会逸散到排放侧对排放浓度造成影响；在付油结束后，首先关闭正在使用的膜组件入口阀门，然后关闭未在使用的膜组件的出口阀门，此时真空泵持续工作，确保正在使用的膜组件中的油气全部被抽出，最后再关闭正在使用的膜组件的出口阀门，真空泵停止运转。
2.根据权利要求1所述改进型膜法油气回收分组控制方法，其特征在于按发油流量的1.2倍选择膜组件的通量。
3.根据权利要求1所述改进型膜法油气回收分组控制方法，其特征在于真空泵采用变频控制。
4.根据权利要求1所述改进型膜法油气回收分组控制方法，其特征在于当鹤管数量n少于7个时，按1个膜组件、2个膜组件、n-3个膜组件进行设置，并选择合适抽量的真空泵；当鹤管数量超过7个时，需要进行扩充，并配备合适抽量的真空泵。
5.根据权利要求1所述改进型膜法油气回收分组控制方法，其特征在于高浓度的油气和空气混合物进入到吸收塔中进行喷淋吸收，或者进行加压冷凝处理，将高浓度油气重新液化为汽油。
6.根据权利要求1所述改进型膜法油气回收分组控制方法，其特征在于通过鹤管的发油信号控制装置各组膜组件的开启和关闭。
7.根据权利要求1所述改进型膜法油气回收分组控制方法，其特征在于在真空泵入口前设有真空度传感器。
8.根据权利要求1所述改进型膜法油气回收分组控制方法，其特征在于真空泵出口设有出口流量计。
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