膜法油氣回收系統
油氣回收的意義
隨著經濟的快速發展和汽車擁有量的迅速攀升，中國的石油能源供應日趨緊張，對國外原油進口的依賴性也日益增大，據統計，2004年國產原油和進口原油總量約2.9 億噸，其中光進口原油就達1.2億噸。但汽油在運輸、儲存過程中的油氣揮發的問題尚未引起我們足夠的重視。 據CARB（加利福尼亞空氣資源協會）對加油站（沒安裝油氣回收裝置）的檢測表明，每銷售1000加侖（合2952kg）的汽油會有0.84 磅( 0.38kg)的汽油從油罐中通過呼吸損耗，另有8.4磅(3.8kg)的汽油會在加油的過程中因揮發損耗。油罐區域內的油氣排放量也很大：溫度每升高1攝氏度，汽油會排出0.21％的油氣，儲存天數越多，罐內油氣體積與油液體積之比越大；如果200萬噸油存放在利用率為50％的油罐內300天，平均每天氣溫變化10攝氏度，就會有55萬多立方米（660噸）油氣排放到大氣中。國內資料也表明，2003年全國消耗汽油5000萬噸，在運、轉、銷過程中至少排放2.8億立方米(34萬噸)油氣，油氣揮發造成的經濟損失高達13億人民幣；而據不完全統計，2004年我國因油氣揮發造成的經濟損失高達20億人民幣 。
油氣揮發會產生大量高飽和濃度油氣，如果碰到火星或靜電就會發生爆炸，這對油罐區及加油站等都帶來了極大的安全隱患。現在一些鬧市區的加油站開始安裝帶回氣裝置的加油槍，雖然解決了給汽車加油端產生的油氣揮發問題，但由于抽回的油氣并沒有經過回收處理，大多集中通過呼吸帽重新排出，所以并未從根本上消除安全隱患。
油氣主要成分有苯、二甲苯、乙基苯及其他碳氫化合物，多屬致癌物質而且由于大多數加油站建在城鎮交通要道等人群相對集中地區，油氣排放的空間高度也在人們呼吸帶范圍，因此，油氣對人體造成的危害也不能忽視。油氣被紫外線照射以后，會與空氣中其他有害氣體發生一系列光化學反應，形成毒性更大的污染物，進一步對人們的健康產生威脅。
在歐洲和美國，油氣回收在上世紀七十年代開始起步，到現在已經形成了較為成熟的油氣回收技術和相對完善的規范法規。1990年美國聯邦環保局就實施修訂的《空氣保護法》，規定加油站空氣質量不能滿足法規要求時．必須安裝油氣回收設備。2001年，CARB（加利福尼亞空氣資源協會）又提出了更為嚴格的EVR（Enhanced Vapor Recovery）法令，要求從2002年開始加裝更先進的油氣處理設備，2004年到2006年期間，強制性將所有加油站配套安裝油氣處理設備。在我國，對油氣回收的立法也已提上日程。2002年國家質量監督總局和建設部制定的《汽車加油加氣站設計與施工規范》對加油站安裝油氣回收和滲漏檢測設施做出了明確規定。
油氣回收技術
目前的油氣回收技術從原理上看可以分為4種，即吸收、冷凝、吸附和膜分離法。
吸收法
吸收法是在常壓常溫或常壓低溫下，利用餾出輕組分的汽油（或廢油）、煤油系溶劑、輕柴油、特制有機溶劑等易吸收油氣的吸收液，在吸收塔內與油氣噴淋接觸以溶解吸收其中的油氣。吸收法的處理效果受吸收劑的影響很大，而且通常吸收劑的回收率很難達到80%以上。吸收法還有占地面積大、不利于間歇操作的缺點。
吸附法
吸附法是利用活性炭來吸附回收油氣。吸附法油氣回收裝置一般包括變壓吸附單元、分離罐和吸收塔三個單元。油氣收集裝置收集到的油氣首先進入變壓吸附單元進行油氣的吸附和脫附，脫附的油氣經過分離塔進入吸收塔被吸收液吸收。吸附法回收效率高，但裝置占地面積大，吸附塔要進行頻繁的吸附-脫附自動循環切換，操作頻繁，而且活性炭壽命短，所以操作維護起來比較困難。另外活性炭廢料很難處理，容易造成二次污染。
冷凝法
冷凝法是利用制冷劑通過熱交換器對油氣進行冷凝，可直接回收油品。油氣經過預冷器溫度降到4℃左右，油氣中的大部分水汽凝結為水排出，油氣進入一級冷卻器冷卻到約-40℃左右，再進入二級冷卻器冷卻到約-70℃以下，經過一、二級冷卻可以使大部分揮發性有機化合物冷凝成為液體回收，排放的油氣濃度能夠達到35mg/L標準。但由于為間接傳熱，制冷劑溫度要很低 (-80～-70℃)才可保證有較高的回收率。如果要求排放的油氣濃度更低，則需要對油氣更高級的冷卻。冷凝法安全性及油氣回收效率較高，但一次性投資較大，另外更主要的缺點是由于要將油氣冷卻到-80～-70℃的低溫，所需要的能耗太高，運行費用高昂。
膜分離法油氣回收技術
膜分離技術是傳統的壓縮、冷凝法和選擇性滲透膜技術的結合，是20世紀60年代后期迅速崛起的現代化工分離技術。由于油氣與空氣混合物中烴分子與空氣分子的大小不同，在某些薄膜中的滲透速率差異極大，膜分離技術就是利用薄膜這一物理特性來實現烴蒸氣與空氣的分離。膜分離法回收油氣時，在混合氣進入膜分離器前增加壓縮+冷凝過程，壓縮冷凝后的油氣再通過膜將油氣與空氣的分離，分離后的油氣返回壓縮機入口與裝卸產生的油氣一起重復上述工藝過程。經膜分離凈化后的空氣排入大氣。膜分離技術油氣回收率可達99%以上。
膜法油氣回收裝置占地面積小、操作簡便、維護容易、運行安全、投資回報率高，因此，該方法自投入市場以來便得到廣泛的應用。自1989年起至今，膜法油氣回收裝置在歐洲已有上百套裝置在運行，新上油氣回收裝置中膜裝置的市場占有率已達80%以上。 2002年膜裝置進入美國市場，當年試行安裝兩套膜法油氣回收裝置，經一年的運行后效果顯著，2003年即安裝了120套，目前正以更為迅速的速度增長。
上海東化膜法油氣回收技術
上海東化公司從美國MTR公司引進了世界領先水平的膜法油氣回收技術。
美國MTR（Membrane Technology & Research）公司的有機蒸汽膜在世界上具有領先水平，MTR的有機蒸汽膜被廣泛應用于石油化工領域有機組分的回收、聚烯烴尾氣回收及天然氣重組分的分離。MTR有機蒸汽膜在油氣回收領域也有令人矚目的成就，在油氣回收領域擁有七項專利技術，在大型油庫的油氣回收方面擁有很好的業績。美國加州CARB的EVR法令中要求在2006年前完成改進加州所有油站油氣排放的標準，MTR開發的應用于加油站的VaporsaverTM膜法油氣系統就能達到新的排放標準。
油氣的主要成份為C5～C9的各種烴類，可以利用MTR 有機蒸汽膜實現與空氣組分的選擇性分離：被加壓的油氣和空氣組分經過有機蒸汽膜表面時會被分成富含油氣的滲透相及滲余相—凈化了空氣；富含油氣的滲透相可以回收利用，凈化空氣則可以無污染的排放。
加油站膜法油氣回收
當加油站給機動車加油時，空氣和油氣組成的混和氣被泵抽回油罐，填補油罐中油減少部分的體積；由于空氣的進入，導致油罐頂部的油氣組分的分壓小于飽和蒸汽壓，這樣油罐中的汽油會繼續揮發直至油罐上方油氣組分的分壓等于飽和蒸汽壓。當油罐頂部的油氣壓力達到0.025KPa（G）左右時，膜法油氣回收系統會自動啟動，油氣經壓縮機壓縮后首先進入一個冷凝器分離冷凝下來的油氣，冷凝的液態汽油通過管線回到油罐當中，氣體部分從冷凝器頂部留出，進入膜組件；進入膜組件的氣體被分為富含油氣的滲透相及凈化了的空氣（滲余相）。富含油氣的滲透相通過管線回到油罐，凈化空氣則可以直接排空；隨著膜法油氣裝置的運行，油罐上方的壓力會逐漸下降，當油罐頂部的壓力下降到-0.13KPa（G）左右時，系統會自動停止直至油罐頂部的油氣壓力達到 0.025KPa（G） 左右時再次啟動。詳見下圖加油站膜法油氣回收。
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加油站膜法油氣回收
油庫膜法油氣回收
煉廠油庫等油氣揮發量大且集中的地方對油氣的排放濃度要求較嚴格，如歐洲TI Air 規定的非甲烷烴濃度要小于150 mg/m3；商務部制訂的《成品油批發、倉儲企業經營管理技術規范(2005年征求意見稿)》中，要求油氣回收裝置尾氣排放執行《大氣污染物綜合排放標準》(GBl6297—l996)，非甲烷總烴最高允許排放濃度為120 mg/m3的標準。若單獨采用膜技術投資過高經濟效益較差，此時可以采用膜與催化氧化耦合的工藝。
該工藝由三部分組成：第一部分為壓縮機與冷凝器、分離器構成的壓縮/冷凝分離工藝，第二部分為膜分離工藝，第三部分是尾氣催化氧化工藝。根據不同的排放要求第三部分可選。原料氣經壓縮機增壓后進入冷凝器，大部分油氣組分在冷凝器中被低溫水冷卻后冷凝，并在分離器中與氣相分離后作為回收汽油送回油罐。從分離器塔頂流出的飽和油氣/空氣混合物進入膜分離器進一步回收其中的油氣。經過膜分離器后產生兩股物流，富集油氣的滲透氣返回壓縮機前循環，另一股為凈化后的空氣，其中含有少量的油氣（5～35g/m3），可以滿足歐洲94/63/EC 35g/m3排放標準。若在膜分離后采用催化氧化處理系統處理凈化后的尾氣，可使排放的尾氣達到《大氣污染物綜合排放標準》(GBl6297—l996)要求，即排放尾氣中非甲烷總烴濃度小于120 mg/m3。
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油庫膜法油氣回收
膜法油氣回收優點
有機物回收率高，投資效益好
MTR的有機蒸汽膜擁有獨特專利技術，其優異的選擇透性可以實現油氣組分與空氣組分的有效分離，油氣組分的回收率可以達到95～99%，投資效益好，并且避免了對大氣的污染。以加油量為20萬噸/年的油庫為例，一年因裝卸油造成的油氣揮發損耗為350噸左右，利用膜法油氣回收裝置可回收332.5～346.5噸油氣，按照目前市場上90#汽油6000元/噸的價格計算，每年可收益199.5～208萬元。
回收氣液比（V/L）高
氣液比是加油站給機動車加油時回收到油罐中的油氣與油罐輸出的汽油的體積比。傳統的油氣回收方式氣液比只能達到1，即只能回收與輸出汽油體積相等的油氣；回收油氣比超過1時，由于回收部分的油氣中含大量空氣，將引起油罐頂部油氣的蒸汽壓大大低于其飽和蒸汽壓，從而導致油罐中汽油的大量揮發，汽油的大量揮發又導致油罐頂部壓力的升高并最終致使大量油氣通過油罐頂部的排氣管排至大氣中。但膜法油氣回收系統由于配備了真空輔助系統，油氣回收比可以達到1.3，可以保證加油時揮發出的油氣能被充分回收。
儲罐壓力微負壓
通常儲罐壓力為正壓，儲罐內壓力由于溫度升高等原因升高時，油氣會通過放空管線排放至大氣中。膜法油氣回收系統能有效的監控和維持儲油罐壓力，控制系統內的壓力為微負壓，避免了油氣通過“呼吸”導致的損耗。
環境友好
膜法油氣回收系統回收了油氣中的苯、甲苯、MTBE（甲基叔丁基醚）等致癌性物質，排放出的空氣能達到環保標準，減少了揮發物在地底下的揮發，減少了MTBE對地下水的污染。
廣泛的適用性
適用于各種規模的加油站、油庫、煉油廠的安裝及改造，小型設備無須停產安裝。
綜合性能
系統緊湊、占地面積小，操作簡便、無須專人維修保養，安全性高，回收率高、運行費用低、投資回收期短（2～3年），運行時間長，較長的使用壽命，膜組件為5~10年，主機如保養、維護得當使用壽命將更長。
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