油气吸附回收工艺的实验研究与系统设计

论文摘要

汽油等轻质油品在存储、运输过程中不可避免地会进行挥发,挥发的油气不仅会造成能源的浪费,而且还会对环境、健康和安全等产生极大的危害,因此油气回收技术得以迅速发展,其中吸附法油气回收技术最为成熟。近年来我国对油气回收技术愈加重视,在吸附法油气回收技术上也取得了一定的成果,但是在设备以及工艺流程参数确定等方面与国外相比还有一定的差距。本文在分析国内外油气回收相关技术的基础上,对活性炭吸附解吸工艺进行了实验研究,在此基础上设计了一套吸附法小型油气回收装置,具体内容如下:(1)利用自主搭建的活性炭测试系统对两种活性炭进行了性能测试,重点研究了不同油气流量和多次吸附条件下,活性炭吸附量、床层吸附热、压力降以及出口浓度的变化规律;解吸过程中真空度和吹扫工艺对脱附效果的影响。实验结果表明,不同油气流速对活性炭吸附饱和时间和床层压力降的影响比较大,流速越大,活性炭被穿透的时间越短,床层的压降越大;第一次吸附过程中活性炭床层温升非常大,多次吸附后炭床温升幅度降低,并且趋势基本上一致;活性炭在不同真空度下的脱附效果明显,真空度越低,脱附量越大。脱附末端添加的空气吹扫工艺有利于活性炭的脱附。(2)根据对活性炭吸附解吸工艺的实验研究,设计了吸附法小型油气回收装置的工艺流程,确定了装置的吸附时间为15min,脱附压力为5KPa,脱附时间为5min,吹扫时间为3min,吹扫量为10L/min。对吸附器的尺寸和活性炭用量进行了设计与计算,并且利用流路模型对床层压力降进行了估算。根据工艺流程对吸收塔工艺尺寸和结构进行了设计计算。(3)利用PLC模块对装置钝化过程、自动运行等操作方式的全自动运行程序进行了开发。开发了组态程序,利用组态画面实现了对装置的实时监控。(4)利用Microstation对设计的油气回收装置进行了三维建模,保证了装置安装过程中的准确性;利用3Dmax对装置的工艺流程进行了动态模拟,真实地展现了装置的工作情况。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 油气回收技术
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 本课题的目的及主要研究内容
• 1.4.1 本课题的研究目的
• 1.4.2 本文的主要研究内容
• 2 吸附法油气回收技术的实验研究
• 2.1 实验材料与主要仪器设备
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验装置及主要设备
• 2.2 实验原理及方法
• 2.2.1 实验工艺流程
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 研究内容与技术路线
• 2.3.1 实验的主要内容
• 2.3.2 实验技术路线
• 2.4 吸附法工艺参数的实验研究
• 2.4.1 吸附量随时间的变化规律
• 2.4.2 活性炭吸附床层热效应的实验研究
• 2.4.3 重复吸附过程对吸附量及床层温度的影响
• 2.4.4 流速对活性炭吸附量及炭罐压力降的影响
• 2.4.5 活性炭解吸工艺的实验研究
• 2.5 本章小结
• 3 吸附法小型油气回收装置的设计
• 3.1 设备工艺条件及原理
• 3.1.1 主要工艺操作条件
• 3.1.2 装置的组成
• 3.1.3 装置工艺流程的设计
• 3.2 工艺流程设计
• 3.2.1 床层的设计
• 3.2.2 真空泵的选型
• 3.2.3 仪表的选择
• 3.2.4 工艺参数的确定
• 3.3 吸附器的设计
• 3.3.1 活性炭罐的尺寸设计
• 3.3.2 炭床压力降的计算
• 3.3.3 活性炭纤维吸附罐
• 3.4 吸收塔的设计
• 3.4.1 设计方案的确定
• 3.4.2 填料的选择
• 3.4.3 填料塔的工艺尺寸计算
• 3.4.4 塔体的厚度设计
• 3.4.5 填料塔的附属结构
• 3.5 本章小结
• 4 控制系统的设计
• 4.1 PLC 控制程序的开发
• 4.1.1 控制变量的选择
• 4.1.2 PLC 控制程序开发的技术路线
• 4.2 监控软件的开发
• 4.2.1 组态实现的功能
• 4.2.2 组态系统的开发
• 4.3 本章小结
• 5 吸附法小型油气回收装置的三维造型与流程动态模拟
• 5.1 装置的三维造型设计
• 5.1.1 吸附部分的三维造型
• 5.1.2 解吸部分的三维造型
• 5.1.3 吸收部分的三维造型
• 5.1.4 吸附法小型油气回收装置整体的三维造型
• 5.2 油气回收装置的工作流程动态模拟
• 5.2.1 三维动态模拟的实现方法
• 5.2.2 油气回收装置流程动态模拟的制作过程
• 5.3 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录