冷凝法油气回收技术研究

摘要

汽油等油品在储运过程中会有部分轻烃组分挥发进入大气，与空气混合成为油气。由于油气排放会产生环境污染、能源浪费以及安全隐患等问题，国家制定了相关标准要求实施油气回收。本文以冷凝法油气回收工艺为对象，以满足国家标准、低能耗和低成本为目标展开研究。
　　 首先运用化工流程模拟软件计算了油气在温度降低时的组分浓度变化和所消耗的冷量，据此判断，前置预冷器的温度宜设为6℃，未置油气冷凝器的温度宜设为-110℃，中置油气冷凝器的温度应该在40℃-80℃之间，中置油气冷凝器应该设置除霜系统。
　　 根据油气的冷凝规律和制冷系统原理，提出多种制冷系统配置方案，计算各个制冷系统方案的功耗，通过比较可知，采用两个双级压缩制冷循环的两级复叠制冷系统为油气冷凝器提供冷量较为适宜。
　　 研究发现设置气气换热器能回收尾气的冷量，可以显著降低系统能耗。对油气回收工艺进一步优化发现，在复叠制冷系统的高温部分和低温部分分别设置中间蒸发器不但能降低系统能耗，还能降低油气回收设备制造成本。
　　 本文还对环境温度变化时的油气回收系统进行模拟，模拟结果发现，中置油气冷凝器的能耗随环境温度变化较大，前置预冷器和末置油气冷凝器的能耗变化较小。复叠制冷系统的高温部分受环境温度的影响较大，而且还承担前置预冷器和中置油气冷凝器的负荷，它的稳定运行对油气回收系统意义重大。
　　 由于油气为含大量不凝气体的混合物，研究其冷凝过程对设计油气冷凝器有重要意义。本文建立了计算多组分混合气体冷凝量的方法，并结合湍流两相流模型，模拟了油气的冷凝过程。模拟发现Rein的增加能显著增大冷凝率和Nusselt数。但是AT增大时对冷凝率的影响很小，这是由于不凝气体导致的传质阻力削弱了轻烃气体的冷凝。