淺談?dòng)蜌饣厥占拔廴九欧艡z測(cè)技術(shù)及進(jìn)口反應(yīng)釜激光氧分析儀品牌
主營(yíng):微量氧分析儀,藥品殘氧儀,露點(diǎn)儀,熱導(dǎo)氣體分析儀,GE流量計(jì),OX-1氧傳感器,頂空分析儀,紅外氣體分析儀,高溫濕度儀,西門(mén)子U23分析儀,ppb微量水分析儀,OXY.IQ氧分析儀,煙氣濕度儀,燃?xì)鉄嶂祪x,Kaye溫度驗(yàn)證儀,L&W白度,儀激光氧分析儀,壓縮空氣露點(diǎn)儀,干燥機(jī)露點(diǎn)儀,激光氣體分析儀,便攜式露點(diǎn)儀,便攜式微量氧分析儀
一、背景
據(jù)資料顯示，預(yù)計(jì)我國(guó)2020年一年至少要消耗5億多噸原油，而汽車(chē)用油將占國(guó)家總用油量的55%，中國(guó)原油消耗量己經(jīng)位居世界**，其中汽車(chē)用油接近占總耗油量的一半。又由于汽油等為易揮發(fā)性輕質(zhì)油品在生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、銷(xiāo)售、使用等過(guò)程中揮發(fā)出大量的油氣，擴(kuò)散到空氣，從而導(dǎo)致油品的嚴(yán)重的揮發(fā)性損耗，經(jīng)粗略計(jì)算將導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失人民幣高達(dá)數(shù)十億元。淺談?dòng)蜌饣厥占拔廴九欧艡z測(cè)技術(shù)及進(jìn)口反應(yīng)釜激光氧分析儀品牌
據(jù)相關(guān)資料可得，汽油在銷(xiāo)售過(guò)程中，油品揮發(fā)性損耗約占銷(xiāo)售總量的1%。在加油站進(jìn)油向地下儲(chǔ)油罐卸油以及給客戶(hù)汽車(chē)油箱加油時(shí)，都會(huì)導(dǎo)致大量的汽油揮發(fā)，揮發(fā)出油氣的體積約等于加注汽油的體積。每噸汽油的體積約1.4m3，兩次共排放油氣約2.8m3。為了有效回收揮發(fā)的油氣，控制環(huán)境污染，加油站必須加強(qiáng)建立或進(jìn)行油氣回收系統(tǒng)改造。
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二、油氣回收的意義
油氣的揮發(fā)污染物主要以非甲烷總烴為主，這類(lèi)有機(jī)物經(jīng)紫外線(xiàn)照射后，會(huì)與空氣中的氮氧化物發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)化生成臭氧和細(xì)顆粒物PM2.5，是造成光化學(xué)煙霧、灰霾等大氣污染現(xiàn)象的重要原因。
而加油站的地下儲(chǔ)油罐和輸油管泄露的石油，也會(huì)對(duì)土壤和地下水資源構(gòu)成污染。此外，加油站油氣的揮發(fā)和泄露對(duì)人類(lèi)生存環(huán)境構(gòu)成了威脅。油氣在收發(fā)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的碳?xì)浠衔?，屬于揮發(fā)性有機(jī)物，多屬致癌物質(zhì)，因此，油氣揮發(fā)物被吸入人體后，會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生直接的危害。
加油站增設(shè)安裝油氣回收和檢測(cè)裝置，能夠使加油站儲(chǔ)罐和汽車(chē)油箱里的油氣在回收系統(tǒng)內(nèi)密閉運(yùn)行，從而減少乃至消除油氣的無(wú)序排放，達(dá)到節(jié)能減排、減少環(huán)境污染、消除**隱患的效果。淺談?dòng)蜌饣厥占拔廴九欧艡z測(cè)技術(shù)及進(jìn)口反應(yīng)釜激光氧分析儀品牌
三、油氣回收技術(shù)方法
1、一次回收（卸油油氣回收）
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一次油氣回收階段是通過(guò)壓力平衡原理，將在卸油過(guò)程中揮發(fā)的油氣收集到油罐車(chē)內(nèi)，運(yùn)回儲(chǔ)油庫(kù)進(jìn)行油氣回收處理的過(guò)程。
圖1、一次油氣回收系統(tǒng)基本原理圖
2、二次回收（加油油氣回收）
二次油氣回收階段是采用真空輔助式油氣回收設(shè)備，將在加油過(guò)程中揮發(fā)的油氣通過(guò)地下油氣回收管線(xiàn)收集到地下儲(chǔ)罐內(nèi)的油氣回收過(guò)程。
圖2、二次油氣回收系統(tǒng)基本原理圖
3、三次處理（油氣排放處理裝置）
由于汽油非常容易揮發(fā)，當(dāng)油罐系統(tǒng)溫度升高時(shí)，汽油蒸發(fā)加劇，會(huì)引起呼吸閥排放油氣；由于熱脹冷縮現(xiàn)象，當(dāng)油罐系統(tǒng)溫度降低時(shí)，呼吸閥會(huì)吸入空氣，當(dāng)油罐系統(tǒng)溫度再次升高時(shí)，也會(huì)引起呼吸閥排放油氣。
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圖3、三次油氣回收系統(tǒng)基本原理圖
目前國(guó)內(nèi)外對(duì)加油站三次油氣回收的治理主要有冷凝法、吸收法、吸附法、膜分離法幾種方法，以及它們的組合工藝。淺談?dòng)蜌饣厥占拔廴九欧艡z測(cè)技術(shù)及進(jìn)口反應(yīng)釜激光氧分析儀品牌
（1）冷凝法
是利用油氣在不同溫度和壓力下具有不同的飽和蒸氣壓，通過(guò)降低溫度或增加壓力，使油氣首先凝結(jié)出來(lái)。
（2）吸收法
是通過(guò)油氣和吸收劑(輕柴油、低溫汽油、有機(jī)溶劑)的逆流接觸，利用油氣中各組分在吸收劑中溶解度的不同而進(jìn)行分離。淺談?dòng)蜌饣厥占拔廴九欧艡z測(cè)技術(shù)及進(jìn)口反應(yīng)釜激光氧分析儀品牌
（3）吸附法
是利用油氣中各組分與吸附劑(活性炭、活性炭纖維、硅膠、分子篩等)間結(jié)合力不同，實(shí)現(xiàn)難吸附組分與易吸附組分的分離。因?yàn)樗梦絼﹥r(jià)廉易得，處理效果好，所以應(yīng)用*為廣泛。
（4）膜分離法
在壓力驅(qū)動(dòng)下，借助氣體各組分在高分子膜表面的吸附能力以及在膜內(nèi)滲透速率的差異進(jìn)行分離。
表1、膜法油氣回收系統(tǒng)與其他回收系統(tǒng)的比較
膜分離法是傳統(tǒng)的壓縮、冷凝法與選擇性滲透薄膜技術(shù)的結(jié)合。膜分離技術(shù)較為先進(jìn)，工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，排放濃度低，回收率高。下文將針對(duì)膜分離技術(shù)及處理后的油氣排放做出介紹。
四、膜分離技術(shù)
1、膜分離法機(jī)理
膜法油氣回收裝置，是采用對(duì)于油品蒸發(fā)排放混合氣中油氣的回收，關(guān)鍵技術(shù)在于怎樣分離油氣和空氣。膜法氣體分離的基本原理就是根據(jù)混合氣中各組分在壓力的推動(dòng)下透過(guò)膜的傳遞速率不同，從而達(dá)到分離目的。
2、膜法油氣回收利用實(shí)例
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（1）1988年**套用于油庫(kù)油氣回收的膜裝置是由日本NKK公司建造的，用于處理含烴類(lèi)VOCs15%-20%的汽油油氣/空氣混合物，處理后外排氣體中殘存的烴類(lèi)VOCs含量低于5%。
（2）1989年德國(guó)GKSS研究中心建成**套膜分離法油氣回收處理裝置后，20世紀(jì)90年代末又在世界上**推出了面向加油站發(fā)油過(guò)程的膜分離法油氣回收處理裝置。
據(jù)了解，德國(guó)的GKSS公司、日本的日東電工和美國(guó)的MTR公司都在膜法油氣回收方面實(shí)現(xiàn)了工業(yè)應(yīng)用。歐洲建造了很多安裝在輸油管線(xiàn)終端的大型膜裝置，用來(lái)從輸送過(guò)程產(chǎn)生的氣流中分離和回收油氣。
五、處理后的油氣排放及檢測(cè)
1、我國(guó)油氣排放限值
2007年6月22日，環(huán)境保護(hù)部聯(lián)合國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局頒布了《儲(chǔ)油庫(kù)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》、《加油站大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》和《汽油運(yùn)輸大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》三個(gè)強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)汽油儲(chǔ)存、運(yùn)輸、銷(xiāo)售過(guò)程排放的油氣中所允許的非甲烷總烴的排放限值作了明確規(guī)定。
三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都明確規(guī)定了儲(chǔ)油庫(kù)及加油站在儲(chǔ)存、收發(fā)和加注汽油過(guò)程中的油氣排放限制、控制技術(shù)要求和檢測(cè)方法。如儲(chǔ)油庫(kù)應(yīng)采用底部裝油方式，裝油時(shí)產(chǎn)生的油氣應(yīng)進(jìn)行密閉搜集和回收處理；油氣回收系統(tǒng)和回收處理裝置應(yīng)進(jìn)行技術(shù)評(píng)估并出具經(jīng)國(guó)家有關(guān)主管部門(mén)審核批準(zhǔn)的報(bào)告；油氣回收處理裝置的油氣排放濃度≤25g/m3，油氣處理效率≥95%等。
2、油氣排放前CnHm濃度檢測(cè)
為達(dá)到油氣排放標(biāo)準(zhǔn)及油氣處理效率，通常需要在油氣三次回收即油氣排放處理裝置中安裝濃度檢測(cè)儀器，在排放前檢測(cè)油氣中CnHm的濃度。
通過(guò)對(duì)烷烴組分氣體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，證實(shí)甲烷、乙烷、丙烷在近紅外區(qū)域，對(duì)紅外具有吸收現(xiàn)象。CH4、C2H6、C3H8、C4H10、C5H10等烷烴氣體在近紅外區(qū)域不但具有吸收現(xiàn)象，每種烷烴組分氣體的吸收光譜不盡相同。因此，如果對(duì)非分光紅外氣體
傳感器的光源調(diào)制到對(duì)應(yīng)烷烴氣體的吸收特征波長(zhǎng)，利用非分光紅外氣體傳感器檢測(cè)油氣具有可行性。
圖4、1.6~1.8μm烷烴光譜吸收曲線(xiàn)對(duì)比圖
（1）非分光紅外NDIR法檢測(cè)CnHm濃度
隨著紅外光源、傳感器及電子技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)部分企業(yè)對(duì)NDIR紅外氣體傳感器進(jìn)行了**與升級(jí)，可實(shí)現(xiàn)CnHm氣體濃度在混合背景氣體中的實(shí)時(shí)快速測(cè)量。如湖北銳意自控系統(tǒng)有限公司依托母公司武漢四方光電科技有限公司***傳感器生產(chǎn)能力與世界五百?gòu)?qiáng)企業(yè)OEM/ODM配套經(jīng)驗(yàn)，*新研發(fā)的紅外CnHm變送器CJH-CnHm，采用新型紅外傳感器及電調(diào)制光源等，具有較高靈敏度與穩(wěn)定性，目前已在油氣回收排放處理裝置中得到成功應(yīng)用。
為保證油氣中CnHm成分測(cè)量的準(zhǔn)確性，同時(shí)減少因光源不穩(wěn)定及電子元器件老化造成的零點(diǎn)和量程漂移，紅外CnHm變送器CJH-CnHm基于NDIR氣體分析技術(shù)，采用國(guó)際上*新研制的一種電調(diào)制紅外光源，該光源采用導(dǎo)電不定型碳（CAC）多層鍍膜技術(shù)，熱容量很低，因此升降溫速度很快，其調(diào)制頻率*高可達(dá)到100Hz。紅外光源發(fā)射窗口上安裝有透明窗，一方面可以保證發(fā)射的紅外光波長(zhǎng)在特定范圍內(nèi)，另一方面還可以阻止外界環(huán)境對(duì)光源溫度的影響，確保光源的穩(wěn)定性。
圖6、紅外光源
紅外CnHm變送器CJH-CnHm采用單光源雙光束法測(cè)量CnHm體積濃度。光源經(jīng)過(guò)兩個(gè)不同波長(zhǎng)的濾光片，進(jìn)行濾光處理，得到兩個(gè)不同波長(zhǎng)的信號(hào)：檢測(cè)信號(hào)與參考信號(hào)。其中檢測(cè)信號(hào)通過(guò)的濾光片為窄帶濾光片，僅讓被測(cè)氣體的吸收波長(zhǎng)通過(guò)，使傳感器的信號(hào)變化不受背景氣體影響，保證儀器測(cè)量的準(zhǔn)確性；同時(shí)，檢測(cè)信號(hào)與參考信號(hào)的強(qiáng)度之比與光源強(qiáng)度的波動(dòng)及電子元器件的老化等因素?zé)o關(guān)，這樣就*大限度的減小了光源不穩(wěn)定及電子元器件老化造成的零點(diǎn)、量程漂移，從而保障了儀器測(cè)量的穩(wěn)定性。
（2）通過(guò)CnHm的檢測(cè)判斷膜裝置的處理效率
紅外CnHm變送器CJH-CnHm通常安裝在膜分離后、油氣排放前，用以檢測(cè)分離后的氣體是否滿(mǎn)足尾排標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)在儲(chǔ)油罐上加裝氣體內(nèi)循環(huán)裝置，使用膜分離技術(shù)，多級(jí)，多次，循環(huán)進(jìn)行油氣分離。當(dāng)分離后的氣體（空氣）中油氣濃度≤25g/m3，會(huì)經(jīng)由循環(huán)裝置上的排放管排空。反之，就會(huì)繼續(xù)下一輪循環(huán)過(guò)濾分離。如果長(zhǎng)時(shí)間排放不達(dá)標(biāo)，就應(yīng)考慮是否需要更換膜。
由此可以得出，通過(guò)安裝紅外CnHm變送器CJH-CnHm，不僅可**測(cè)量尾排油氣中CnHm的濃度，還可通過(guò)CnHm的濃度數(shù)據(jù)判斷膜裝置的工作狀態(tài)，如出現(xiàn)故障，可以及時(shí)得到維修更換。
六、結(jié)語(yǔ)
紅外氣體檢測(cè)技術(shù)是一種被廣泛應(yīng)用于氣體成分濃度檢測(cè)的現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)，它操作簡(jiǎn)單、成本較低，非常適用于現(xiàn)場(chǎng)快速分析。隨著研究的深入，紅外氣體檢測(cè)技術(shù)在油氣快速分析領(lǐng)域取得了較大進(jìn)展，它擺脫了傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)方法的繁瑣操作，實(shí)現(xiàn)了快速、便捷、準(zhǔn)確、無(wú)損檢測(cè)，目前已在油氣回收排放檢測(cè)領(lǐng)域成功應(yīng)用，并給油氣回收領(lǐng)域帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益
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