CN201140983Y - 用于加油站的油气回收处理系统 - Google Patents

Abstract

一种用于加油站的油气回收处理系统，油气回收处理系统包括加油机(11)、地下储油罐(13)、油气回收主机(16)和控制箱(27)，油气回收主机(16)内采用膜组件(25)作为分离回收的主体单元。本实用新型既节省能源，又保护环境，结构简单、紧凑，安装工作量较小，使用维护修理简易。

Description

用于加油站的油气回收处理系统

技术领域

本实用新型涉及一种油气回收处理系统，尤其是用于加油站的油气回收处理系统。

背景技术

随着社会经济的不断发展和机动车数量的日益增多，一些大中城市或其周边的加油站数量也日益增多。加油站是提供交通工具动力燃料的补给站，但同时也会因为汽油等轻质油品挥发至空气中而形成烃类挥发性有机化合物(烃类VOCs)，人们通常称之为“油气”。随着人们对城市大气环境污染问题的日益重视，国内大中城市加油站的烃类VOCs污染治理问题也逐渐引起人们的关注。根据欧美发达国家的实践，一般将涉及到加油站的油气回收划分为收油和发油两个阶段，分别称为第一阶段(Phase I or Stage I)、第二阶段(Phase II or Stage II)的油气回收。

第一阶段的油气回收针对地下储油罐的收油阶段。在国外，一般采用将油槽车与地下储油罐的输油管及油气回收管连接成密闭的回收系统，当油槽车卸油时，地下储油罐中同体积的油气就会回收到油槽车中，再由后者将回收的油气带回油库集中处理。

第二阶段的油气回收是指当车辆加油时，利用加油枪上的特殊装置，将原本由车辆油箱逸散于空气中的油气经加油枪、抽气泵进行回收，并将回收的油气储存在地下储油罐内饱压，不做排放。要达到这个效果，油气回收型加油枪抽气量A与加油量L的比值(Air to Liquid Volume Ratio，A/L)也要接近于1∶1，亦即每加1L油，地下储油罐液位下降产生1L空间，而同时经由加油枪回收相当于1L体积的油气，送回地下储油罐内填补液位下降空间而达到压力平衡，所回收的饱和油气也可以减少地下储油罐内汽油的进一步挥发。常见的Stage II油气回收系统包括蒸气平衡式和真空辅助式两种，这两种型式都必须采用专用的油气回收型加油枪。在对常规加油站进行相应的技术升级改造时，除了油气回收型加油枪、真空泵、脱断阀之外，油气回收管线必须按要求埋进地下，并将全天候阻火呼吸阀改为压力/真空阀。

国外的最新研究表明，当A/L＝1时，真空辅助平衡式油气回收系统的有效回收率为75％；只有当A/L＝1.4～1.5时，有效回收率才大于95％。但提高A/L值就意味着有更多的油气混合物被回收到地下储油罐中，其中的压力会更高，相应就会有更多的油气/空气混合物通过地下储油罐排气管顶端的压力/真空阀排放到大气中，因而现有的治理措施无法实现真正意义上的零排放。针对加油站油气回收不彻底的现象，美国加州空气资源委员会(CARB)于2000年推出了第二阶段的强化油气回收(Enhanced Vapor Recovery EVR)法令。EVR法令要求在提高A/L值的同时安装地下储油罐的压力管理系统，对回收到地下储油罐的油气/空气混合物实施有效的分离处理，以避免油气通过压力/真空阀排放到大气中。

目前国内在面向加油站油气回收处理工艺技术方面所取得的实质性进展不大，一些示范加油站投建了进口油气回收处理系统，但进口设备成本较高，且技术及使用寿命也存在一定的问题。

油气回收处理的方法有吸收法、吸附法、冷凝法及膜分离法等。吸收法油气回收方法通过油气/空气混合物与吸收剂接触，根据不同组分在吸收剂中的溶解度不同，不能溶解的空气组分保留在气相中，于是原混合气体的组分得以分离。故吸收法对于处理高浓度、大流量的油气有明显的优势，如要控制吸收法回收系统尾气中油气浓度在很低的水平，吸收塔的高度可能很高，从而增加了投资及运行费用。吸附法有利于控制回收系统尾气中油气浓度在很低的水平，故适合于回收低浓度、小流量的油气，宜作为某些组合工艺的后续处理，但其存在吸附热明显、解吸较难、达到吸附平衡时间较长等问题。冷凝法是利用各种烃类VOCs在不同温度和压力下具有不同的饱和蒸气压，通过降低温度或增加压力，使某些有机物首先凝结出来的原理，汽油等轻质油品由原油加热蒸馏而得到，因此只要将油气降温到初馏点以下，就有可能从气态返回液态。冷凝法对于处理高浓度、中流量的油气有明显的优势，但制冷系统较复杂，投资成本和运行费用都较高。膜分离法是利用油气与空气在膜内扩散性能(即渗透速率)的不同来实现分离，即让油气/空气混合物在一定压差推动下经过膜的“过滤作用”，使混合气中的油气优先通过膜得以分离回收，而空气则被选择性截留。因为油气具有易凝析和易爆炸的特性，为操作安全和防止气体在膜组件中凝析侵蚀膜组件，故常用在透过侧减压的方式来形成膜两侧的压力差。目前，国外公司已研制成功了膜分离装置，并进行了商业运营，取得了一定成效，国内也正在引进和推广这些设备，但也存在成本高、投资及运行费用较大，对运行过程的现场监控不够及时等缺点。

根据本实用新型的技术特点检索了相关专利数据库，发现有专利“加油站油气回收的装置和方法”(申请号：200610097975.6)采用了“低温冷凝”和“吸附”复合工艺方法，或用单一回收方法回收加油过程产生的油气的相关专利，如“冷凝式油气回收装置”(专利号：200320102333.2)、以及采用真空泵和吸附法回收油气的相关专利，如“一种油气回收装置”(专利号：200410023944.7)，但尚未见有公开发表与本实用新型技术特点密切相关的采用“膜分离工艺”回收并进行“数据采集和控制系统”应用于加油站油气回收处理的报道。

发明内容

本实用新型的目的是避免上述缺陷，提供一种能够基本解决加油站内地下储油罐发油过程中，来自加油站向机动车辆发送汽油、柴油等油品的油气排放污染问题，从而保护大气环境的高效、经济、小型化、自动化程度高的加油站油气回收处理系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案来实现：

用于加油站的油气回收处理系统，主要由加油机(11)、地下储油罐(13)、油气回收主机(16)和控制箱(27)组成，其中：加油机(11)的壳体(114)内设置连接有吸油管(111)直接与地下储油罐(13)的液相空间(131)连通，并且吸油管(111)与加油枪(113)相连接，油气管(112)与油气气相空间(132)连通，并与内置式小型真空泵(12)相连接，加油机(11)还连接有加油枪(113)，其壳体(114)外表面上设置有操控面板(115)；地面上的地下储油罐呼吸管(18)与油气箱(132)连通，并在其端部设置有压力/真空阀(14)；油气回收主机(16)内设置膜组件(25)，通过真空泵(17)和油气回流管(19)与油气管(112)相连通，油气收集管(20)与地下储油罐呼气管(18)采用三通连接，膜组件(25)上部与空气排放管(15)相连接，其间设置有排气电磁阀(26)，油气回收主机(16)通过电缆(31)与控制箱(27)相连接，并在油气回收主机(16)内设置两只压力变送器(21)、一只流量变送器(22)和一只温度变送器(23)；控制箱(27)内设置数据采集设备(30)和控制设备(29)，箱体外设置操控面板(28)，控制箱(27)可与远程计算机通讯。

由于采用了上述技术方案，本实用新型具有如下优点和效果：

1、本实用新型能减小加油站给机动车加油时产生的油气排放污染，并回收有价值的油气资源，减少了加油站发生火灾的危险性，既节省能源，又保护环境，利于人体健康。

2、本实用新型以膜分离技术为油气回收处理的主体工艺，减小了整个油气回收处理系统的体积和成本，降低了外排尾气中的油气含量，减小了设备投资及运行费用。

3、本实用新型对真空泵和膜组件的工作能力加以扩充，不仅可以适用于油气排放绝对量值较小的加油站，还可适用于油库、炼油厂等大油气量污染场所，也可用于其它烃类VOCs的回收处理，从而取得显著的社会效益和经济效益。

4、本实用新型可根据不同国家或地区大气排放污染控制指标，而对相应的装置加以扩充，例如在膜组件的前面加装预冷凝设备，或在膜组件的后面加装活性炭/活性炭纤维类吸附设备，都可以进一步降低外排尾气中的油气浓度。

5、本实用新型结构紧凑、简单，推广应用时现场安装工作量减少，不影响正常加油作业，使用维护修理简易。

附图说明

图1为本实用新型油气回收处理系统总体结构示意图

图2为本实用新型实施例的系统布置示意图

具体实施方式

由图1示出油气回收处理系统的总体结构示意图，用于加油站的油气回收处理系统，主要由加油机11、地下储油罐13、油气回收主机16和控制箱27组成，其中：加油机11的壳体114内设置连接有吸油管111直接与地下储油罐13的液相空间131连通，并且吸油管111与加油枪113相连接，油气管112与油气气相空间132连通，并与内置式小型真空泵12相连接，加油机11还连接有加油枪113，其壳体114外表面上设置有操控面板115；地面上的地下储油罐呼吸管18与油气气相空间132连通，并在其端部设置有压力/真空阀14；油气回收主机16内设置膜组件25，通过真空泵17和油气回流管19与油气管112相连通，油气收集管20与地下储油罐呼吸管18采用三通连接，膜组件25的渗余侧与空气排放管15相连接，其间设置有排气电磁阀26，油气回收主机16通过电缆31与控制箱27相连接，并在油气回收主机16内设置两只压力变送器21、一只流量变送器22和一只温度变送器23；控制箱27内设置数据采集设备30和控制设备29，箱体外设置操控面板28，控制箱27可与远程计算机通讯。

另知，每台加油机11的内置式小型真空泵12将机动车加油过程中产生的油气通过油气回收型加油枪吸入地下储油罐13，一只压力变送器21对油气收集管20入口处的压力进行测量并转换成标准电信号，流量变送器22对油气收集管20处的流量进行测量并转换成标准电信号，温度变送器23对油气收集管20处的温度进行测量并转换成标准电信号，另一只压力变送器21对膜组件渗透侧即真空泵17入口处的富集油气压力进行测量并转换成标准电信号。数据采集设备30将这些模拟电信号转换为数字信号，并传给控制设备29，控制设备29可以选用可编程控制器(PLC)与带触摸屏的工控机组合；数据采集设备30和控制设备29都放置在控制箱27内。控制设备29根据设定的参数控制排气电磁阀26打开和关闭、真空泵17的启动和停止。当油气收集管20入口压力即地下油罐13内的油气压力大于设定值时，真空泵17启动抽取地下储油罐内的油气，油气通过膜组件25后被分离为空气和富集油气；当膜组件渗透侧即真空泵17入口处的富集油气压力达到一定值(真空度)后，排气电磁阀26打开，渗余侧的尾气通过空气排放管15排入大气，渗透侧的富集油气则在真空泵17的抽吸下通过油气回流管19与加油机产生的油气一起回收到地下油罐13。当油气收集管20处的入口压力即地下油罐13内油气气相空间132的压力小于设定值时，真空泵17停止运行，空气排放电磁阀26关闭。为防止出现因地下储油罐13内油气气相空间132的压力波动使真空泵17频繁启停的现象发生，真空泵17每次启动后至少运行15分钟以上。操作面板上28上设置操作按钮、指示灯、触摸屏、蜂鸣器，用于实时监视油气回收处理工作情况和各种仪表的工作状态；显示油气回收处理控制过程及设备的实时工作数据；显示油气回收处理系统硬件设备的故障，进行声音报警和手动/自动控制切换；进行系统分级操作，根据不同人员采取不同的操作权限。控制设备在对数据进行存储、处理分析的基础上生成各种统计报表、图表和完成打印功能，并通过网络由远程计算机完成数据的异地传输和处理。

又知，油气回收主机16内的膜组件25可以为螺旋卷式膜组件，可以为板框式膜组件，还可以是中空纤维式膜组件。

真空泵17可以是防爆型滑片式，防爆型旋片式或其他适合抽真空的防爆型设备。

根据不同国家或地区的大气排放污染控制指标的要求，可在膜组件25的前面加装预冷凝设备，或在膜组件25的后面加装活性炭/活性炭纤维类吸附设备。

由图2示出本实用新型实施例的系统布置示意图，这里以分散式油气回收系统为例，汽车加油过程中产生的油气在每台加油机5内置式小型真空泵的抽吸下，经过油气回收型加油枪、浮动球阀2、单向球阀3、油气收集管线7返回到地下储油罐6中。为了尽可能减小因装卸油而引起的大呼吸损耗和因昼夜温差变化而引起的小呼吸损耗，一般将同种油品储罐的顶部气相空间连通，同时设置末端呼吸管线9与大气连通，在呼吸管线的排空处一般装设有全天候阻火呼吸阀。在铺设加油机与地下油罐6相连通的油气收集管时，应坡向地下储油罐6，坡度可取3％。进行了密闭型油气回收改造的加油站，往往在末端呼吸管线9的排空处安装有压力/真空阀4，以代替原来的全天候阻火呼吸阀。压力/真空阀4在正常情况下紧闭，当地下储油罐6内的气相平均压力超出大气压力一定值时会自动打开，迅速释放出其内的油气；当地下储油罐6内产生一定的真空度时也会自动打开，从大气中吸入部分空气以平衡其内的气相压力。此外，压力/真空阀4内装有阻火材料，能够防止火星进入地下储油罐6。油气回收系统主机1一般安装放置在加油站控制室8外僻静处的地面上，通过在末端呼吸管线9上加装防爆型三通阀10，使得原来通过末端呼吸管线9、压力/真空阀4外排的油气可以优先进入回收系统主机1进行回收处理，系统主机1的电源线路和相关控制信号都来自站内监控室8的控制箱。

以分散式油气回收系统为例，用于加油站的油气回收处理方法，主要包括以下步骤；

1、加油机11加油过程中产生的油气通过加油机11内置的小型真空泵12汇集到地下储油罐13内，油气从设置在地下储油罐13中的呼吸管18通过与其相连接的油气收集管20进入油气回收主机16；

2、当油气收集管20的入口压力(即地下储油罐13内油气气相空间132的压力)大于设定值时，系统启动油气回收主机16中的真空泵17，抽取地下储油罐13内的油气；

3、由油气收集管20引入的油气通过设置在油气回收主机16内的膜组件25进行油气分离，富集油气由真空泵17通过富集油气回流管19打入地下储油罐13内顶部的油气气相空间132；

4、当分离出的富集油气达到一定压力后，空气排放电磁阀26打开，使分离出的空气排入大气；

5、当油气收集管20的压力小于设定值时，真空泵17停止运行，空气排放电磁阀26关闭；

6、为防止出现因地下储油罐13油气气相空间132的压力波动，而使真空泵17频繁启动，真空泵17每次启动后至少运行15分钟；

7、处理过程运行参数的设定和运行程序的控制通过控制箱27的控制面板或与其相通讯的远程计算机来进行。

Claims (5)

1、一种用于加油站的油气回收处理系统，主要由加油机(11)、地下储油罐(13)、油气回收主机(16)和控制箱(27)组成，其特征在于：加油机(11)的壳体(114)内设置连接有吸油管(111)直接与地下储油罐(13)的液相空间(131)连通，并且吸油管(111)与加油枪(113)相连接，油气管(112)与油气气相空间(132)连通，并与内置式小型真空泵(12)相连接，加油机(11)还连接有加油枪(113)，其壳体(114)外表面上设置有操控面板(115)；地面上的地下储油罐呼吸管(18)与油气气相空间(132)连通，并在其端部设置有压力/真空阀(14)；油气回收主机(16)内设置膜组件(25)，通过真空泵(17)和油气回流管(19)与油气管(112)相连通，油气收集管(20)与地下储油罐呼吸管(18)采用三通连接，膜组件(25)上部与空气排放管(15)相连接，其间设置有排气电磁阀(26)，油气回收主机(16)通过电缆(31)与控制箱(27)相连接，并在油气回收主机(16)内设置两只压力变送器(21)、一只流量变送器(22)和一只温度变送器(23)；控制箱(27)内设置数据采集设备(30)和控制设备(29)，箱体外设置操控面板(28)，控制箱(27)用可与远程计算机通讯。

2、根据权利要求1所述的用于加油站的油气回收处理系统，其特征在于：膜组件(25)可以是螺旋卷式，板框式或中空纤维式。

3、根据权利要求1所述的用于加油站的油气回收处理系统，其特征在于：真空泵(17)可以是防爆型滑片式，防爆型旋片式或其他适合抽真空的防爆型设备。

4、根据权利要求1所述的用于加油站的油气回收处理系统，其特征在于：根据不同的大气排放污染控制指标的要求可在膜组件(25)的前面加装预冷凝设备，或在后面加装活性炭类吸附设备。

5、根据权利要求1所述的用于加油站的油气回收处理系统，其特征在于：每台加油机(5)通过浮动球阀(2)、单向球阀(3)、油气收集管线(7)与地下储油罐(6)相连接，同种油品地下储油罐(6)顶部气相空间相通，同时末端呼吸管线(9)与大气相通，在末端呼吸管线排空处安装有压力/真空阀(4)，并同时装有防爆型三通阀(10)，油气回收系统的油气回收主机(1)的电源线(101)与监控室(8)内的控制箱(27)相连接。

Images