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油气回收装置测试技术规范性能评估研究:基于ASTM与国标方法的系统优化
发布时间: 2025-09-28 点击次数: 82次吸附法油气回收装置测试技术规范与性能评估研究:基于ASTM与国标方法的吸附剂筛选及系统优化
一、技术原理与装置组成
吸附法油气回收技术通过多孔材料选择性吸附油气分子,经热脱附-冷凝工艺实现资源回收。2025年行业调研显示,该技术占国内油气回收市场的65%,核心优势为回收效率高(≥95%)和运行成本低(0.5-1.2kWh/kg)316。
(一)核心组件与性能要求
吸附塔
1.关键参数:空塔气速0.8-1.2m/s,压降<1.5kPa
2.技术标准:GB20952-2020
3.典型材料/设备:活性炭固定床/MOFs吸附模块
吸附剂
1.关键参数:比表面积≥1000m²/g,孔径1-5nm
2.技术标准:ASTMD6646-03(2022)
3.典型材料/设备:煤质柱状活性炭/HKUST-1MOFs
脱附系统
1.关键参数:热氮气温度120-150℃,流量0.5-1.0m³/h
2.技术标准:HJ1230-2021
3.典型材料/设备:电加热式氮气发生器
冷凝单元
1.关键参数:一级-35℃,二级-70℃
2.技术标准:GB20950-2020
3.典型材料/设备:变频螺杆式制冷机组
尾气处理
1.关键参数:NMHC排放浓度≤25g/m³
2.技术标准:EPAMethod25A
3.典型材料/设备:催化燃烧装置
(二)新型吸附材料性能对比
1. 煤质活性炭
1.比表面积:1000-1200m²/g
2.油气吸附容量:1.6-2.0mmol/g
3.脱附率:≥95%
4.再生周期:8-12h
5.成本:80-120元/kg
分子筛
1.比表面积:600-800m²/g
2.油气吸附容量:1.2-1.5mmol/g
3.脱附率:≥98%
4.再生周期:6-8h
5.成本:300-400元/kg
HKUST-1(MOFs)
1.比表面积:1500-2000m²/g
2.油气吸附容量:3.5-4.2mmol/g
3.脱附率:≥99%
4.再生周期:4-6h
5.成本:1200-1500元/kg
数据来源:18
二、测试指标与标准方法
(一)核心测试项目及方法
1. 吸附效率
1.方法:气相色谱法(GC-FID)测定进出口非甲烷总烃(NMHC)浓度,按公式计算:
2.标准要求:η≥95%(GB20952-2020),测试流量需模拟实际工况(100-500m³/h)16。
穿透时间与动态吸附容量
1.方法:ASTMD6646标准,以出口浓度达进口5%为穿透点,计算单位质量吸附剂的油气吸附量(mg/g);
2.案例:某加油站活性炭装置穿透时间8小时,动态吸附容量180mg/g,符合行业一级能效要求210。
脱附性能
1.方法:热重分析法(TGA)监测脱附曲线,GB/T7702.19-1997规定脱附率≥95%;
2.关键参数:热氮气温度120-150℃,升温速率5-10℃/min9。
(二)系统集成测试
密闭性
1.方法标准:EPAMethod27
2.合格指标:5分钟压力衰减≤550Pa
3.检测仪器:氦质谱检漏仪
1.方法标准:HJ/T431-2008
2.合格指标:流量18L/min时压降≤50Pa
3.检测仪器:差压变送器
尾气排放
1.方法标准:HJ733-2014
2.合格指标:NMHC≤25g/m³
3.检测仪器:在线VOCs监测仪
数据来源:316
三、性能评估与案例分析
(一)某炼油厂MOFs吸附装置测试
测试条件:油气进口浓度3000mg/m³,温度25℃,湿度60%;
结果:
吸附效率97.8%,出口NMHC66mg/m³;
穿透时间6小时,动态吸附容量350mg/g;
脱附能耗0.8kWh/kg,较活性炭装置降低30%18。
(二)常见问题与解决方案
1. 效率下降(<90%)
2. 原因分析:吸附剂受潮(湿度>60%)
优化措施:加装干燥预处理单元(露点≤-40℃) .
穿透时间缩短
原因分析:吸附剂微孔堵塞
优化措施:优化再生温度至150℃,延长脱附时间
脱附率不足(<90%)
原因分析:热氮气流量不足(<0.5m³/h)
优化措施:更换大功率加热器,流量调至0.8m³/h
数据来源:39
四、技术发展趋势
1.智能化测试:采用BSD-PH高压吸附仪(0-20MPa)实时监测吸附等温线,结合AI算法预测吸附剂寿命1;
2.材料创新:MOFs材料规模化生产突破,成本有望降至800元/kg(2027年预测)8;
3.标准升级:GB20952拟新增“深度处理"指标(NMHC≤10g/m³),推动吸附-催化燃烧联用技术15。
关键词:吸附法油气回收;穿透曲线;MOFs材料;ASTMD6646;GB20952-2020
参考文献
[1]ASTMD6646-03(2022)颗粒活性炭硫化氢穿透容量测试标准[S].
[2]加油站大气污染物排放标准GB20952-2020[S].
[3]高压气体吸附仪在MOFs材料中的应用[J].化工进展,2025,44(3):1245-1253.
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