专利名称：加油站用膜法油气回收处理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及环境保护及节能技术领域，尤其是一种以膜分离为主体工艺 技术的加油站用油气回收处理装置。
背景技术：
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油气
(即烃类VOCs)污染治理问题M渐引^A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排放污染控制(简称油气回收)划分为两个阶段第一 阶段(Phase I or Stage 1)主^~发生在地下储油罐与油罐车之间，主要通过增加油气 回流管线等措施来实现密闭卸油；第二阶段(Phase n or Stage n)主要发生在地下储 油罐与机动车油箱之间，是整个加油站油气回收治理工作的重点和难点之所在。
第二阶段油气回收装置主要有压力平衡式(Balance type)和真空辅助式(Assist type)两种，后者目前已经成为4d4认可的加油站主流油气回收4支术，标志性il备 有油气回收型加油枪和真空泵。按照真空发生装置的工作能力及相应管线的铺设 方式，真空辅助式第二阶段油气回4t^置又可分为^:吸取式和中央吸取式(或称 集中式)两大类，目前^L吸取式使用较多。^t式的油气回收真空泵安^t每台 加油机内，回收的油气经过真空泵之后再i^v地下油气回收管线和地下储油罐； 集中式的油气回收真空泵安^地下储油罐附近，回收的油气先经迚t也下油气回 收管线再经过真空泵并ii^地下储油罐。在真空辅助式第二阶段油气回收装置中， 加油枪的气液比(A/L)是一个十分重要的指标，它是指加油时收集的油气体积与同 时加入油箱内汽油体积的比值。若要一个真空辅助式第二阶段油气回i)g置能够 正常工作，就必须将A/Lfe制在合理的范围内。国外的研究表明，当脱=1时，真 空辅助平衡式油气回4^置的有效回收率为75%;只有当肌=1.4~1.5时，有效 回收率才大于95%。但A/L过大， 一方面将会导致^7v过多的空气，在地下储油 罐中形成新的挥发，另一方面也将会导致地下储油罐中的压力过高。
针对加油站油气回收不彻底的现象，美国加州空^t量委员^(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 法令堪称目前世界最严格的油气回收标准，要求必须通过安装站内诊断装置 (In-Station-Diagnostics， ISD)等措施对加油站地下储油罐的压力进行实时监控，要
3求地下储油罐内的30天正压均值不超过6.35 1111水柱，日最高正压不超过38.1mm 水柱。在真空辅助式第二阶段油气回收装置中控制地下储油罐的最高压力，避免 高浓度油气通过P/V阀排空，不仅可以阻止新鲜空气进入，抑制地下储油罐内油 品的进一步挥发，而且返回油库方面的油气浓度被增加到了饱和水平(40% ~ 60%)，油气回收效率也将会相应提高。要iiJiJ这一目的，仅靠传统的呼吸阀等元 件难以实现，因此西方发达国家目前提出了对地下储油罐在呼吸阀发挥作用之前 实施主动压力调节控制的新理念，并将相应的技术措施称为压力管理(pressure managements考虑到加油站地下储油罐的压力管理问题有其特沐性，如果采用复 杂^4i势必引起新建或^Ut^本上升，产生经济效益的可能性更小。从目前美国 市场上出现的地下储油罐压力管理设备来看，主^为基于膜分离技术和基于气 嚢技术两大类。
膜分离法是利用烃类VOCs与空W膜内扩散性能(即渗透速率)的不同来实 现分离，即让"烃类VOCs +空气混合物"在一定压差推动下经itJ漢的"过滤作用" 4吏两者分离。4艮据对两者的选^^透过性的不同，分为空气优先通过型和油气优先 通过型。目前国内外市场上常见的有机气体分离膜大多为油气优先通过型，其分 离过程主錄靠不同气体分子在膜中溶解扩散性能的差异，可凝性有机蒸气(如烷 烃、芳香烃、卤代烃等)与惰性气#<如氢气、氮气、甲烷等)^目比，被优先吸附渗 透，从而iiJiJ分离的目的。
在国内，原国家环保总局于2007年6月22日发布了有关储油库、油罐车、 加油站三个环节的大气污染物排》文标准。其中《加油站大气污染物排i文标准》(GB 20952-2007)明确指出，加油站油气回收装置由卸油油气回收、汽油密闭^f^存、加 油油气回收、在线监测和油气排放处理装置组成。应采用浸没式卸油，卸油油气 回4t^置将油罐汽车卸油时产生的油气，通过密闭方式收集进入油罐车罐内，然 后带回油库集中处理；加油产生的油^I采用真空辅助方式密闭收集，^4t加油 油气回J)錄置的气液比应为1.0<A/L《1.2范围内；后端排》狄理装置的压力感 应值宜设定在超过+150Pa时启动、低于-150Pa时停止，油气排放浓度应<25g/m3。
出于举办"绿色奥运"的需要，2007年6月~ 2008年7月，北京市环保局对全 市1462座加油站中的1265座进行了油气回收治理，距离民用建筑50m范围内的 329颠口油站4^安装了油气回收后处理装置，但关键技^JN殳备几乎4^依靠 进口，奥运期间关停197彭口油站。所安装的油气回收后处理装置多数为"膜法油 气回收装置"，也因此而产生了所谓"三次油气回收"的4ti^述。在膜组件的研 发方面，虽然中科院大连化物所在有机蒸，分离材料的研究和工业化应用方面率先在国内取得了一系列成果，但因气体分离对油气优先通过型膜材料及制膜工
艺的苛求，目前此类国产化膜组件^LX;^J^莫商业应用的仍然较少。因此，油气 回收治理工作所需的油气回收型加油枪、膜法油气回^置几乎4^依赖进口 ， 如美国OPW^^司与美国MTR(Membrane Technology and Research)^司^f乍^f发 的油气封存冷絲置(Vaporsaver"^)、德国BORSIG公司与德国GKSS研究中心 ^ft研发的膜法油气回4錄置VACONOVENT、美国Arid Technologhies公司与德 国GKSS研究中心*研发的PERMEATOR^等，安装一台膜法油气回^^置需 ^L资二十多万元，较高的成本影响了其在国内的^J^勤,广应用。但更令AJt 憾的是，实际运行表明，这些膜法油气回^lt^置所排放的尾气多数难以满足"油气 排放浓度应《25g/m^的国标要求，因此不少加油站业主对加M法油气回j)t^置 丧失了信心和主动积极性。例如，早在2004年，上海xxxx加油站便进口安装了 德国的膜法油气回^)^置，2005年初站^示"一年下来，盘亏盘盈与安装油气 回收设备以前比较，没有增加 ，也看不出亏损，因为加油站依据《损耗定额》 进行盘库。"2006年初该站站錄示"说收益，^JL是没有见到，可是维修费下去 两万多，真的吃不消。"2007年初该站站长表示"别提了，三天两头坏，影响我营 业，我已经把它拆了"。
根据本实用新型的技术特点检索了国内外专利数据库，发现有国内专利"膜 法油气回4錄置"(专利号200620168794.3)采用膜分离工艺进行油气处理，该 装置的缺点是没有按照分阶段运行的方法工作，未佳月空^t膜组件进行清洗， 使之不負^最佳工作状态下运行，降低了油气回收的效率。
基于上ii^因，有必要提出 一种新型的加油站用膜法油气回收处理方法和系 统，以克服现有技术的不足。
发明内容
根据背景技术所述，本实用新型的目的在于避免上述不足，提供一种高效、 经济、小型化的加油站用膜法油气回收处理的方法和系统。 为了实现上述目的，本实用新型通过以下4支术方案来实现 一种加油站用膜法油气回收处理装置，主要由加油机(l),主机(2),控制 箱(3)和地下储油罐(4)组成，其中鼓风机(101)、膜组件(102)、真空泵 (103)、管路(104)和阀门(6)、 (7)、 (8)、 (9)、 (10)、 (11)、 (16)组成主才几 (2),地下储油罐(4)的出口通过管路(104)和常开阀门(16)的一路连接有 真空阀(12),另一路连4^压力传感器(5),并与鼓风机(101)的入口相连接， 鼓J5(U几(101)的出口经过阀门(6)与膜组件(102)的入口侧相连接，在阀门(6)与膜组件(102)之间，在管路(104)上设置装有阀门(7)的空气导入管(13 )， Ml且件(102)的渗透側(102A)通过管路(104)和阀门(8)与真空泵(103) 相连接，其间通过管路(104)和阀门(9)设置空气导入管(14 )，在真空泵(103) 排气口的管路(104)上设置有油气浓度儉测仪(15)和单向阀门(10 )。
所^M组件(102)由空气优先通过的膜材料构成，为螺放巻iCM组件、板框 i(^MI且件或中空纤维，組件。
所迷真空泵(103)为^^型滑片式真空泵、防爆型旋片式真空泵或其它适合 抽真空的E^^型动力i殳备。
所述压力传感器(5)测量地下储油罐(4)的W目空间压力，并控制在(-150 ~ 150) Pa之间。
由于采用上迷技术方案，本实用新型具有以下优点和效果
1、 本实用新型能减小加油站给机动车加油时产生的油^#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，保护环境，利 于人体to,而且不会再生三废。
2、 本实用新型采用膜分离回iM:理工艺，减小了整个油气回tj^t理系统的体 积和成本，降低了夕卜排尾气中的油气^，减小了设M资M行费用。
3、 本实用新型的膜组件采用空气优先通过型膜分离材料，由于空气中绝大部 分成分为氮气或氧气，因此采用技 为成熟的富#^或富，也^^一定程度 上满^^要求，降低了膜组件的成本。当然，也可以^W"j新型的空气优先透过型专 用膜组件。
4、 本实用新型的膜清洗阶段能^^MfN^持良好的工作状态，提高了油統 理效率^i殳备运行寿命。
5、 本实用新型能够根据不同国家或地区的大^J,放污染控制指标，而便于对 相应的装妙以扩充，例如在膜组件的前面加装预冷凝设备，以进一步f^W卜排 空气中的油气浓度。
图1为已有膜法油气回g置示意图
图2为市场上常M^于膜分离技术的压力管3S^置示意图
图3为本实用新型膜法油气回^置原理示意图
图4本实用新型膜法油气回收自动化装置结构整体示意图
务沐实施方式
由图3和图4可知，本实用新型的油气回M理装置主要由加油机1,主机2，控制箱3和地下储油罐4组成，其中皿机IOI、膜组件102、真空泵1(B、管 路104和阀门6、 7、 8、 9、 10、 11、 16组成她2，地下储油罐4的出口通过管 路104和常开阀门16的一路连接有真空阀12，另一路连接压力传感器5，并与鼓 101的入口相连接，101的出口经过阀门6与膜组件102的入口側相 连接，在阀门6与MI且件102之间，在管路104上设置装有阀门7的空气导入管 13，膜组件102的渗透侧102A通过管路104和阀门8与真空泵103相连接，其 间通过管路104和阀门9i殳置空气导入管14，在真空泵103排气口的管路104上 设置有油气浓度^"测仪15和单向阀门10。
另知，膜组件102由空气优先通过的膜材料构成，可以为皿巻 组件、
板框iggy且件或中空纤维^M件。
真空泵103可为g^^型滑片式真空泵、g^^型旋片式真空泵或其它适合抽真 空的防^^型动力i殳备。
压力传感器5测量地下储油罐4的^目空间压力，并控制在(-150 ~ 150) Pa 之间。
如果将真空泵103和膜组件102的工作能力加以扩充，不^f5l可以适用于油气 排^ t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，从 而取得显著的社会M和经济M。
本实用新型不^Ji用于中央吸取式油气回收场合，也可适用于^ft式油气回 收场合，且无需进行较;U^结构性改动。
下面以^f:式油气回收场合为例^i^ff^迷，油气回M理装置为成套M 封闭箱式结构，由加油机l,主机2，控制箱3和地下储油罐4组成，主机2和控 制箱3 二者之间通过电^4S连；主机2内包括^IR^ 101、真空泵103、膜组件 102，阀门6、 11、 8、 9、 7、 10等设备以及压力变送器71、流量变送器72、温度 变送器73、油气浓度测量仪15等测量仪表；控制箱3内包括数据采集设备75、 控制设备76、操作面板77等元器件；每台加油机1的内置式小型真空泵52将机 动车油箱内的残^j由，过油气回收型加油柏^LA^下^^由罐4。当油气回收集 气管入口处的压力即地下發油罐4内的油气空间压力大于设定值时，控制系M^ 制阀门6、 11、 8打开，阀门9、 7关闭，M^U01、真空泵103启动，抽, 下發油罐4内的油气，空镜itM组件102被真空泵103抽出排入大气，被分离 出的油，过油气回流管19返回地下储油罐4。当油气回收集气管处的入口压力 即地下储油罐4内W目空间的油^力小于i^:值时，控制系錄制WU几lOl 停ifcil行。真空泵103继续抽吸，此时阀门ll、 8、 7打开，阀门6、 9关闭，抽吸一段时间后，真空泵103停jtil行。压力变送器71对4LM^ 101入口处的压力 进行测量，流量变送器72对油气回收集气管处的流量进行测量，温度变送器73 对油气回收集气管处的温度进行测量，数据采集设备75将这些测量^:据传给控制 设备76。控制设备76^B殳定的^lt进行自动控制，对数据进行频、分析， 生成各种统计报表、图表，并通过网,输给，计算机以进行数据的异地处理。 操作面板77上设置l^t拾組、指示灯、触摸屏、蜂鸣器等A^L界面，用于实时监 视油气回收工作的i^l情况和各种^fi^的工作状态；显示油气回收控制过考_01设 备的实时工作数据；显示油气回收系统中相关硬^i先备的故障，进行声音报警和 手动/自动控制切换；进行系统分级#^， ##不同人员錄不同的辦权限。
权利要求1、一种加油站用膜法油气回收处理装置，主要由加油机(1)，主机(2)，控制箱(3)和地下储油罐(4)组成，其特征在于鼓风机(101)、膜组件(102)、真空泵(103)、管路(104)和阀门(6)、(7)、(8)、(9)、(10)、(11)、(16)组成主机(2)，地下储油罐(4)的出口通过管路(104)和常开阀门(16)的一路连接有真空阀(12)，另一路连接压力传感器(5)，并与鼓风机(101)的入口相连接，鼓风机(101)的出口经过阀门(6)与膜组件(102)的入口侧相连接，在阀门(6)与膜组件(102)之间，在管路(104)上设置装有阀门(7)的空气导入管(13)，膜组件(102)的渗透侧(102A)通过管路(104)和阀门(8)与真空泵(103)相连接，其间通过管路(104)和阀门(9)设置空气导入管(14)，真空泵(103)排气口的管路(104)上设置有油气浓度检测仪(15)和单向阀门(10)。
2、 根据权利要求1所述的加油站用膜法油气回員理装置，其特征在于所述 膜组件(102)由空气优先通过的膜材料构成，为螺凌巻观组件、板框 组件或中空纤维 组件。
3、 相换权利要求2所述的加油站用膜法油气回收处理装置，其特征在于所述 真空泵(103)为防爆型滑片式真空泵、防爆型旋片式真空WL适合抽真空的 E^暴型动力设备。
4、 相换权利要求2所述的加油站用膜法油气回JJ^tS^置，其特征在于所述 压力传感器(5)测量地下储油罐(4)的W目空间压力，并控制在(-150~ 150) Pa之间。
专利摘要本实用新型涉及一种加油站膜法油气回收处理装置，主要由加油机1，主机2，控制箱3和地下储油罐4组成，其中鼓风机101、膜组件102、真空泵103、管路104和阀门6、7、8、9、10、11、16组成主机2，地下储油罐4的出口通过管路104和常开阀门16，压力传感器5与鼓风机101入口相连接，出口经过阀门6与膜组件102的入口侧相连接，膜组件102的出口通过管路104和阀门8与真空泵103相连接，真空泵103排气口的管路104上设置有油气浓度检测仪15和单向阀门10。本实用新型加油站膜法油气回收处理装置的油气排放浓度低，油气处理效率高，运行可靠，结构简单，造价低廉，使用维护和修理简易。
文档编号B67D7/54GK201342313SQ200820123319
公开日2009年11月11日 申请日期2008年10月28日 优先权日2008年10月28日
发明者张宝生, 玲 朱, 陈家庆 申请人:北京石油化工学院