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吸附法油气回收装置控制系统的设计与应用张健中;佟晓慧;周金广;张卫华【摘要】针对储油库活性炭吸附法油气回收装置,以活性炭吸附-真空解吸-汽油吸收的工艺流程为基础,对装置的自动控制逻辑进行设计.基于油气进气量计量系统,设计了装置“吸附-再生-吸收”过程的主控制程序,并进一步给出了真空泵轴心冷却控制和吸收塔液位PID控制的设计方法.30余座储油库3年多的运行效果表明:设计的控制系统合理有效,能够满足装置的运行要求;装置排放符合国家标准,具有显著的经济效益和社会效益.【期刊名称】《自动化仪表》【年(卷),期】2015(036)001【总页数】4页(P37-40)【关键词】储油库;油气回收装置;活性炭吸附;控制系统;PID控制【作者】张健中;佟晓慧;周金广;张卫华【作者单位】中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院,山东青岛266071;中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院,山东青岛266071;中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院,山东青岛266071;中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院,山东青岛266071【正文语种】中文【中图分类】TP273第一作者张健中(1984-)，男，2010年毕业于哈尔滨工业大学化工过程机械专业，获博士学位，高级工程师；主要从事油库加油加气站安全，化工过程控制等方向的研究。
汽油在储运过程中因蒸发会造成大量的损耗，不但造成油品质量下降、资源浪费和环境污染，还产生了严重的安全隐患[1]。
2007年，国家颁布并实施了GB20950-2007《储油库大气污染物排放标准》，要求各地油库按时进行油气回收改造，以最大限度减少油气排放的污染。
目前，油气回收技术主要有：吸附法、冷凝法、吸收法和膜分离法。
大多数油气回收工艺都是以活性炭吸附法为主。
最新的技术发展趋势是将几种工艺相结合，优势互补，更好地发挥各种工艺的优点[2-4]。
本文以中国石化安全工程研究院自主研发的油气回收装置为基础，设计装置自动控制系统。
吸收、吸附法油气回收装置工艺设计1 工程概况油库油品装车时，为满足环保要求，设置油气回收装置。
油库装车栈桥内设置油气回收专用的装车鹤管，槽车装车时，油气回收口、装油口同时连接到槽车上，装车产生的油气进入油气回收支管、油气回收总管后至油气回收设备。
油气回收设施处理能力：220m3/h，操作弹性0～110%。
非甲烷总烃最低去除效率≥97%;且最高允许排放浓度要求≤100mg/m3。
要求经过油气回收成套设施后的排放气满足《石油炼制工业污染物排放标准》（GB*****-2015）和《工业企业挥发性有机物排放控制标准》DB13/2322-2016的要求。
2 油气回收工艺选择国内外油气回收处理的技术主要有吸附法、吸收法、膜分离法和冷凝法四种。
吸收法是利用吸收剂使其与排放的气体接触以吸收油蒸汽的一种方法。
吸收装置是利用填料塔使混合油气与上部流下的吸收液进行对流接触，从而达到吸收的效果。
冷凝法是指利用废气中不同有机组分在不同温度下具有不同的饱和蒸汽压这一性质，降低系统温度，使其中有机组分液化分离，达到净化回收的目的。
吸附法是最常用及最重要的混合物分类方法，主要采用吸附剂对油气进行吸附，饱和后的吸附剂，通过真空法进行解析，2座吸附罐交替利用，一座吸附，一座解析，循环利用。
目前常用的吸附剂有活性炭和硅胶。
综合考虑各种油气回收工艺方法的特点，结合工程现场实际情况，油气回收设施采用吸附+吸收法。
3 流程描述汽车装车作业时，油品通过装车泵进入油槽车，装车过程中的油气通过油气回收鹤管进入油气回收总管，然后进入油气分离器进行初步分离。
油气分离器能从油气中分离出液态油品，油品通过油泵抽回油罐。
油气分离器分离的气相进入两个吸附塔中的一个。
每个吸附塔都装满了特殊的活性炭。
空气--油气混合气体中的碳氢化合物被吸到活性炭粒子表面，并在大气条件下停留在那里。
混合气体中的空气成分不受活性炭的影响，通过活性炭之后进入大气，中间不再掺杂碳氢化合物。
加油站油气回收设计方案加油站油气回收是指在加油站将车辆排放的废气中的油气进行回收利用的一种环保技术。
以下是一个关于加油站油气回收的设计方案，共计700字。
设计目标：1. 实现废气中的油气有效回收利用，减少能源浪费和环境污染。
2. 提高加油站的环保形象，增加顾客满意度和忠诚度。
设计原理：设计方案采用液相吸附法进行废气油气的回收利用。
具体原理是利用选择性吸附剂吸附废气中的油气，再经过一系列的处理步骤，将吸附的油气分离出来，并再次利用。
设计步骤：1. 安装收集管道：在加油站的废气排放出口处安装收集管道，将废气引导至回收系统。
2. 废气过滤：废气进入回收系统后，先经过过滤，去除其中的颗粒物和有害物质。
3. 吸附剂吸附：经过过滤的废气进入吸附装置，其中装有吸附剂，吸附剂选择性吸附废气中的油气。
4. 油气分离：吸附装置吸附的油气通过加热蒸发，生成气体状态。
然后，通过冷却，沉淀和分离等步骤，将油气分离出来。
可以再次利用。
5. 油气再利用：分离出的油气可以通过管道送回加油站，作为燃料或其他用途。
优势和特点：1. 高效环保：该方案采用液相吸附法，能够高效地吸附油气，并通过各种处理步骤将其分离出来，减少了对环境的污染。
2. 经济可行：废气中的油气经过回收利用，可以节约能源成本，降低加油站的运营成本。
3. 易于操作：整个回收系统可以自动化运行，操作简单，维护方便。
4. 增加竞争力：加油站通过提供环保服务，可增加顾客对加油站的好感度，提高竞争力。
5. 社会效益：通过废气的回收利用，减少了油气的浪费，降低了对环境的污染，对保护环境具有积极的作用。
总结：加油站油气回收设计方案采用液相吸附法，通过一系列的处理步骤将废气中的油气分离出来，并再次利用。
该方案具有高效环保、经济可行、易于操作等优势和特点，为加油站提供了一种有效的废气治理和能源回收的技术解决方案。
希望该设计方案能够为加油站的环保建设提供一定的参考价值。
关于活性炭吸附法油气回收装置的电气控制作者：张静，王志鹏，周锋来源：《科技创新与生产力》 2015年第9期张静，王志鹏，周锋（山西汾西机电有限公司，山西太原 030027 ）摘要：笔者就该装置的电气控制方案进行了论述，主要针对在装置生产工艺过程中的关键点控制进行了分析和设计，通过该方案使整套装置的运行更加安全可靠且具备较高的回收效率。
关键词：温度；爆炸极限；液位平衡；最佳吸收效率中图分类号：TP273 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2015.09.091收稿日期：２０15－04－15；修回日期：２０15－07－16作者简介：张静（1983-），女，山西太原人，工程师，主要从事机械、电气设计研究，E-mail：58611965@。
我国每年汽油消耗量在1亿t以上，累计排放到大气中的油气约5亿m3，造成的汽油损失数量高达60万t，会污染6 700 m3大气环境。
因此，“油气回收与治理”已列入我国的重要环保工程[1]。
目前油气回收处理的方法中活性炭吸附法由于其回收效率高，能耗少的特点，在国内得到了大力的推广，但活性炭在吸附回收的过程中有些关键点，在工艺执行过程中控制不到位、不及时就会有可能造成排放不达标，甚至出现危险报警状况[2]。
以下就活性炭吸附法油气回收处理工艺过程当中的关键电气控制进行介绍。
1 活性炭吸附法油气回收的工艺原理活性炭吸附法是利用活性炭对油气/空气混合气吸附力大小的不同，实现油气和空气的分离。
油气通过活性炭等吸附剂时，油气组分吸附在吸附剂表面，然后再经过减压脱附，富集的油气用真空泵抽吸到吸附塔经过喷淋汽油吸收液化；而活性炭等吸附剂对空气的吸附力非常小，未被吸附的尾气经排气管排放。
吸附法油气回收处理装置，主要由吸附、脱附和吸收2部分组成。
吸附部分主要由2个交替使用的吸附罐组成，其中一个吸附罐处于吸附油气阶段，另一个吸附罐则处于对吸附饱和的吸附剂进行脱附的阶段，吸附剂采用油气回收专用活性炭；脱附过程由真空泵完成。
吸附法油气回收装置及其安全设计
吸附法油气回收装置是一种用于废气治理的设备，它的主要功
能是将废气中的有机物吸附到吸附材料中，从而实现油气回收。
该装置主要由吸附罐、加热器、冷凝器、循环泵和控制系统等
组成。
其安全设计主要包括以下几个方面：
1. 气体浓度监测：在设备中设置气体浓度监测器以监测吸附罐
内气体浓度，当其超过安全范围时，应自动报警并开启通风系统。
2. 自动停机：在设备中设置自动停机装置，一旦出现异常情况
或超载运行时，设备应自动停机并发出警报。
3. 防爆措施：在设备中设置防爆措施，如设备的电气控制系统
应采用防爆控制柜，并在吸附罐上设置防爆窗口以减少爆炸的危险。
4. 防止渗漏：应将吸附罐和相关管道采用双层套管，以防止出
现泄漏情况。
5. 排放处理：吸附罐中的废气应经过处理后排放，以避免对周
围环境的污染。
6. 安全教育：设备的使用和维护人员必须经过专业的安全操作
培训和考核，以确保设备的安全运行。
吸附法油气回收装置在设计过程中需要考虑到安全性、可靠性、稳定性等多个方面，以确保设备的高效运行和安全运行。
1。
文件编号：TP-AR-L7030In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives.（示范文本）编制：_______________审核：_______________单位：_______________油气回收安全措施正式样本油气回收安全措施正式样本使用注意：该解决方案资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。
材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。
一、标准与规范严格遵守国家相关标准和规范是设计上的原则问题。
吸附法油气回收装置在安全设计时所采用的相关标准规范主要有：GB50156-2002汽车加油加气站设计与施工规范GB50074-2002石油库设计规范GB50160—92石油化工企业设计防火规范SH3097－2000石油化工静电接地设计规范SH3063-1999石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范JTJ237－99装卸油品码头防火设计规范GB50058-92爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50074－2002石油库设计规范GB50156－2002汽车加油加气站设计与施工规范GB50160—1992石油化工企业设计防火规范JTJ237－1999装卸油品码头防火设计规范二、防爆措施当汽油蒸气浓度达到爆炸极限时（浓度为0.6%-8.0%V），遇到明火就会产生爆炸燃烧。
因此，我们从吸附法回收的工艺特点及可能造成的各种安全隐患入手，一一采取针对性的措施，从方案选择、工艺安排、流程组织、设备布置、工艺配管等方面严格把关。
文件编号：TP-AR-L3173In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives.（示范文本）编订：_______________审核：_______________单位：_______________吸附法油气回收装置及其安全设计(正式版)吸附法油气回收装置及其安全设计(正式版)使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。
材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。
一、前言原油从开采到炼油厂加工，以及成品油从炼油厂的产出到最终用户消费，通常要经历若干储存、装卸过程。
在这些过程中，由于温度、气压、盛装油品容器的气液相体积变化等因素影响，有一部分油气会因此而挥发进入大气，造成油气的损耗。
从油气回收的角度分析，油气损耗大体可分为三大部分，一是储罐部分的油气呼吸损耗，主要集中在原油中转站、炼油厂、油库等；二是火车、汽车、轮船等运输工具装卸作业过程引起的油气损耗；三是汽车加油站的油气损耗，由槽车向加油站卸油和油枪加油两部分油气损耗构成。
油品的蒸发直接危害人类的生存环境。
由于轻质油品大部分属于挥发性易燃易爆物质，易聚集，与空气形成爆炸性混合物后沉聚于洼地或管沟之中，遇火极易发生爆炸或火灾事故，造成生命和财产的重大损失。
由于油气爆炸极限范围宽，油气扩散范围广，由此引起的火灾爆炸事故时有发生。
特别是在密闭状态下的油罐、油库、油船仓及槽车内，更易发生爆炸事故。
排放到大气中的油气分子污染环境，既产生光化学烟雾，又破坏臭氧层。
储运过程的油气损失，造成宝贵的石油资源的浪费。
根据国内外多年来的研究，在装车过程中，排入大气中的气体中平均含烃类为1.3kg/m3。
20xx年，我国的汽油消费量为五千多万吨，汽油挥发损失量近九十万吨，直接经济损失五十亿元。
早在60年代国外就对装车、装船过程蒸发损耗油气进行回收技术的研究，70年代，世界上技术先进的国家，如美国、日本、西欧国家已广泛采用油气回收技术，解决了装车、装船过程油品损耗的问题。
在美国，不仅炼油厂和油库采取了油气回收措施，而且所有加油站都建立了密闭卸油和加油系统，使加油站基本无油气排放。
欧盟的炼油厂和油库已经普遍采取了油气回收措施，对加油站的油气污染治理工作也已经开始，20xx年之前欧盟的加油站均采取了油气回收措施。
在国内，油气回收还是个新兴产业，实际应用不多。
随着安全、环保、节能意识的逐步增强，国内对油气回收的广泛应用已经提到议事日程。
由于油气回收装置的主要使用场所是炼油厂、油库、加油站等易燃易爆危险性场地，人们对油气回收装置自身的安全问题很重视，也有些疑虑。
20xx年2月，位于“中国光谷”武汉东湖新技术开发区的湖北楚冠实业股份有限公司经过多年的研究，成功开发出我国第一套具有自主知识产权的吸附法油气回收装置。
经过中石化环保专家现场严格的测试，其油气回收率大于99%，排放的尾气中非甲烷总烃浓度低于3g/m3，性能水平能满足国外严格的排放标准要求，填补了国内空白。
这套装置采用了撬装式，结构紧凑，其中一个很重要的特点就是：整个系统无论是在撬体上的设备、仪表、电气，还是撬体外的电气控制柜和操作控制台，都采用了很严格的安全防爆设计，自身的安全性能很高，解除了用户的后顾之忧。
目前，公司的吸附法油气回收装置已经形成多种规格的系列化产品，并制定出了严格的企业标准，确保了装置在设计、制造、安装等方面的质量，适宜于炼油厂、油库、加油站等易燃易爆危险性场所使用（见图1、图2）。
本文从安全的角度探讨了吸附法油气回收装置在设计时采取的安全措施及注意事项。
二、装置构成目前，吸附法油气回收装置无论是国外还是国内的流程，都主要由两部分组成：吸附部分、吸收部分。
吸附部分主要由两个交替使用的吸附罐组成，其中一个吸附罐处于吸附油气阶段，另一个吸附罐则处于对吸附饱和的吸附剂进行脱附的阶段。
吸附剂一般采用油气回收专用的活性炭或硅胶。
脱附过程由真空泵完成。
吸收部分采用汽油或轻柴油（炼油厂可以将回收后的富油送回炼厂重新炼制）作为吸收剂，吸收过程在填料塔中完成，塔顶未吸收完全的尾气重新返回吸附罐的入口循环吸附。
吸收部分主要是将富气变成液态汽油，也可以采用冷凝的方法达到相变的目的。
楚冠公司的吸附法油气回收装置工艺流程简述如下（见图2）：从火车槽车及汽车槽车密闭装油鹤管汽油管线来的油气，经凝缩罐分离出其中游离液滴后，进入活性炭吸附罐A，油气中的烃类组分被活性炭吸附在孔隙中，空气则透过炭层。
达到排放要求的尾气由吸附罐顶部排放口经阻火器后排至大气。
当炭吸附罐A烃类吸附量达到一定值、在吸附罐顶部即将穿透前，通过PLC程序控制系统按照预先设定、调整好的时间，自动切换至另一炭吸附罐B进行吸附工作，而炭吸附罐A转入再生阶段，由解吸真空泵对其抽真空至绝压10KPa以下，吸附在活性炭孔隙中的烃类被脱附出来。
为了保证炭床中的烃被尽可能清除干净，在后期引入少量空气对炭床进行吹扫。
活性炭床层设置有上、中、下多个测温点。
活性炭吸附油气时，由于吸附热的作用，床层温度会升高，当床层温度升至一定值时控制系统会报警，必要时自动切换至另一炭罐工作，或关闭油气进口阀门，以确保安全。
活性炭脱附油气时，为吸热过程，床层温度又会下降。
脱附出来的高浓度油气（富气)进入真空泵后，与工作液及部分凝结的液态汽油在真空泵出口分离器中分离。
自真空泵出口分离器分离出来的油气（富气）送至填料吸收塔下部，与自上而下的喷淋汽油在填料中充分接触，高浓度的油气被汽油吸收。
在吸收塔未被吸收的少量低浓度油气，从吸收塔顶部再引至活性炭罐前油气总管，送入炭吸附罐进行循环吸附。
三、标准与规范严格遵守国家相关标准和规范是设计上的原则问题。
吸附法油气回收装置在安全设计时所采用的相关标准规范主要有：GB50156-2002 汽车加油加气站设计与施工规范GB50074-2002 石油库设计规范"GB50160—92 石油化工企业设计防火规范SH3097－2000 石油化工静电接地设计规范SH3063-1999 石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范JTJ 237－99 装卸油品码头防火设计规范.GB50058-92 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范四、防爆措施当汽油蒸气浓度达到爆炸极限时（浓度为0.6%-8.0%V），遇到明火就会产生爆炸燃烧。
因此，我们从吸附法回收的工艺特点及可能造成的各种安全隐患入手，一一采取针对性的措施，从方案选择、工艺安排、流程组织、设备布置、工艺配管等方面严格把关。
1、工艺控制措施：采用经过反复、精心筛选的优质高效的油气回收专用活性炭。
这种煤基活性炭非常适合汽油挥发气反复吸脱附场合，脱附性能非常好，自然耐温高达450°C，既能有效地保证系统的再生效果，又大大降低了出现热点的频数，具有工业应用的最佳安全性；活性炭床层多处设置温度报警、联锁。
由于活性炭在吸附时温度升高，脱附时温度下降，当吸附时活性炭温度升高进入危险范围以前，控制系统就自动报警并联锁切换进入脱附状态，确保活性炭温度不会继续升高而危及安全；活性炭罐油气入口前配有凝缩罐和液位计，从而避免液态汽油进入活性炭床层；采用液环式真空泵，泵内运行温度较低，不会超过油气的自燃温度，有效地消除了隐患；分离罐和吸收塔均设置液位报警、联锁；采用先进的控制系统，自动化程度高，正常运行时关键工序全自动操作，所有温度、压力、流量等参数均可实行实时趋势及历史趋势查询功能；装置在运行过程中产生的报警和运行信息长期存储，用来监督管理各种生产运营故障。
自动控制系统同时并行设置手动控制系统；系统设置了阻火器及切断阀，进出装置的汽油管线上设有自控阀门，故障或停机状态使汽油不再进入装置；位于现场的所有设备、电气、仪表、控制箱均按国家相关标准采用严格的防爆设计、选型；排放的尾气烃类浓度严格控制在10g/m3以下，以远离油气的爆炸极限下限。
尾气浓度的监控可设置可燃气体检测报警系统，其高限报警设定值应小于或等于0.15%或5g/m3。
报警器设置在控制室或值班室内。
可燃气体检测器和报警器的选用和安装，应符合SH3063《石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》的有关规定；输送油气和汽油的管线，应根据流量选取适当的管径来控制适当的流速，管内的油品流速不应大于4.5m/s，尽可能避免产生静电。
2、设备、管道及布置配管：吸附罐设计时，由于其工作状态为常压与高真空两种工况交替进行，应按JB4735-1995《钢制压力容器—分析设计标准》的要求对其交变应力集中部位进行疲劳分析。
放空排气管的出口，应高出地面2.5m以上，并应高出距排气管3m范围内的操作平台2.5m以上。
排气管周围15m半径范围内不应有明火、散发火花；管段坡度不应小于2‰，一般按1%;’固定工艺管道宜采用无缝钢管。
埋地钢管的连接应采用焊接，必要时选用耐油、耐土壤腐蚀、导静电的复合管材；油气回收连通软管应采用导静电耐油软管；真空泵、油泵等周围应预留出必要的检修、安全空间。
五、防静电措施静电易起火，加油站、油库、装车现场都安装有防静电接地装置。
油气回收装置内的设备管道内介质是汽油和油气，如果油管无静电接地，造成静电积聚放电，极易点燃油蒸气。
油品由于磨擦而产生静电的电压可高达几十万伏，处理不当易造成放电，引起爆炸燃烧事故。
( ?; f& H& ~, V3 h2 i0 g8 X5 t 爆炸危险区域内管道上的法兰、胶管两端等连接处应用金属线跨接。
（当法兰的连接螺栓不少于5根时，在非腐蚀环境下可不跨接）。
平行敷设于地上或管沟的金属管道，其净距小于100mm时，应用金属线跨接。
管道交叉点净距小于100mm时，其交叉点应用金属线跨接。
跨接是使其形成等电位，防止相互之间存在电位差而产生火花放电。
防静电接地装置的接地电阻不应大于30Ω。
6 \( o; b# Z$ N工艺流程中真空泵及油泵入口管线上设置有过滤器，但不要随意设置精密过滤器，否则油品中静电产生量会明显增加，有时会增加10～100 倍。
确保接地良好。
静电接地能减少电荷向地壳泄露的电阻,加快油品中电荷的泄露。
六、防雷措施雷电直接击中油气回收装置，或者雷电作用在油气回收装置等处产生间接放电，都会导致油品燃烧或油气混合气爆炸。
