栗 源

(中國石化天津分公司,天津 300270)

冷凝-吸附法油氣回收技術(shù)在輕質(zhì)油裝車站臺中的應用

栗 源

(中國石化天津分公司,天津300270)

介紹了目前國內(nèi)常見的油氣回收技術(shù)，并對冷凝-吸附法油氣回收技術(shù)在某公司輕質(zhì)油汽車裝車站臺中的應用情況進行闡述。

油氣回收 冷凝-吸附法 裝車站臺 輕質(zhì)油

某公司油品車間汽車裝車站臺，現(xiàn)有輕渣油、C9液體共4套輕質(zhì)油裝車鶴管，它們在常溫下?lián)]發(fā)出的油氣混合物直接排向大氣，不僅污染環(huán)境，還對人體的呼吸系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等造成極大的損害。為改善操作人員的作業(yè)環(huán)境，滿足《石油化學工業(yè)污染物排放標準》《天津市工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機物排放標準》等的排放要求，規(guī)避地方環(huán)保部門處罰風險，某公司于2015年新建一套處理規(guī)模為200 m3/h的冷凝+活性碳纖維變溫吸附法油氣回收裝置。

1 油氣回收技術(shù)簡介

1.1 吸收法油氣回收

吸收法是根據(jù)混合油氣中不同組分在特定吸收劑中溶解度的不同，經(jīng)過油氣與吸收劑的相互接觸，從而達到油氣與空氣相互分離的目的。通常用于混合苯蒸氣、石腦油蒸氣的回收，吸收劑采用低溫柴油或其它專用吸收劑?；旌嫌蜌馀c吸收劑在吸收塔內(nèi)逆向接觸，吸收劑對烴類物質(zhì)進行選擇性吸收，無法吸收的氣體予以排放。吸收劑飽和后，進行解吸，解析出的富集油氣使用原油氣進行吸收，最終回到原料罐中。

1.2 冷凝法油氣回收

冷凝法是利用烴類物質(zhì)在不同溫度下蒸氣壓的不同，通過降溫使油氣中部分烴類組分的蒸氣壓達到飽和狀態(tài)，過飽和的蒸氣冷凝成液體，達到回收油氣的目的。目前采用的制冷工藝多以機械制冷為主，油氣與制冷劑進行熱交換，經(jīng)過多級連續(xù)冷卻使油氣的溫度不斷降低，最終凝聚成液體得以回收。

1.3 吸附法油氣回收

吸附法是利用油氣和空氣混合物在活性炭、活性纖維或硅膠等吸附劑中結(jié)合力不同的原理，實現(xiàn)油氣與空氣的分離。根據(jù)吸附劑對不同組分的選擇性不同，吸附過程中油氣組分被吸附在吸附劑表面，脫附過程中油氣經(jīng)過真空狀態(tài)得以回收，而難以被吸附的吸附尾氣(空氣)經(jīng)排氣管進行排放。

1.4 膜分離法油氣回收

膜分離法是根據(jù)高分子膜對烴類物質(zhì)具有優(yōu)先透過性的特性，在一定壓力下，促使油氣和空氣混合氣中的油氣分子優(yōu)先通過高分子膜，空氣則被截留排放，富集的油氣輸送回原儲油罐或用其他方法液化。

油氣回收技術(shù)優(yōu)缺點對比見表1。

表1 油氣回收技術(shù)優(yōu)缺點對比

2 輕質(zhì)油油氣回收方案選擇

《天津市工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機物排放標準》(DB12)中，對物料回收單元作出明確規(guī)定，非燃燒處理非甲烷總烴不得高于80 mg/m3，并且《石油化學工業(yè)污染物排放標準》中要求有機廢氣的去除效率應不小于97%。根據(jù)目前幾種油氣回收技術(shù)的工藝特點，單一的方法已經(jīng)很難滿足目前排放標準的限制要求，只有通過幾種工藝的組合，各取利弊，才更能發(fā)揮各種工藝的優(yōu)勢。

2.1 兩種油氣回收方案的比選

針對輕渣油、C9組分的特點，某公司在設計之初篩選出“冷凝+吸附法”與“膜分離+吸收法”兩種油氣回收方案，油氣回收方案比選見表2。

由表2可見，從裝置的實用性、經(jīng)濟型的角度考慮，冷凝+吸附法優(yōu)于膜分離+吸收法，最終確定采用冷凝+吸附法工藝進行油氣回收。

表2 油氣回收方案比選

2.2 冷凝溫度的選擇

選取不同組分在不同冷凝溫度下的回收率進行對比，見表3。

從表3分析可知，當冷凝溫度下降到-80 ℃時，C4以上組分絕大部分都被冷凝下來。因此冷凝溫度可設置為二級制冷，達到在-75 ℃能級，避免三級制冷而造成能量的損失。

表3 不同冷凝溫度油氣中各組分的回收率

3 冷凝+吸附法工藝流程(圖1)說明

3.1 油氣來源及濃度

油氣回收裝置進氣來自于某公司油品罐區(qū)，混合C9、輕渣油為某公司烯烴裝置加氫單元產(chǎn)品。其中，裝車揮發(fā)油氣濃度約在1 000～30 000 mg/m3。

3.2 工藝流程

冷凝+吸附法油氣回收主要包括油氣收集、冷凝和吸附、再生兩部分，各部分工藝流程分別介紹如下。

圖1 油氣回收裝置流程

3.2.1油氣收集、冷凝系統(tǒng)

常溫油氣沿主油氣管由引風機吸入冷凝主機，引風機和裝在油氣主管上的壓力傳感器聯(lián)鎖，根據(jù)發(fā)油量的大小自動變頻運行。油氣在冷凝主機內(nèi)被多級梯度降溫，先是經(jīng)回熱預冷器被冷卻至6～8℃，冷凝出部分油和水，然后進入一級冷凝箱被冷卻至-25 ℃，再析出一部分油，再進入第二級冷凝箱被冷卻至-75℃，進一步析出一部分油，至此95%以上的油氣被冷卻分凝，冷凝的富液經(jīng)油氣回收裝置自帶的油泵輸送到調(diào)制油儲罐內(nèi)，分離出油后的低溫貧油氣體再依次回到第一級冷凝箱、回熱預冷器進行回熱交換，溫度回升到20 ℃左右，進入到吸附-解吸附系統(tǒng)。

3.2.2吸附、再生系統(tǒng)

吸附流程主要由兩個吸附罐并聯(lián)組成，分為“吸附-再生-冷凝-分離”4個步驟，冷凝、分離操作伴隨再生過程同時進行。

未被冷凝處理掉的低濃度油氣經(jīng)過濾后進入到變溫吸附系統(tǒng)，烴類被吸附到活性炭纖維中，經(jīng)凈化后微量不能被吸附的油氣經(jīng)15 m高排氣筒有組織排放。吸附同時，開始進行蒸氣解析操作，含有機蒸氣的混合蒸氣進入冷凝器，在此混合蒸氣中油氣和水蒸氣同時被冷凝，冷凝后的油和水進入分層槽利用重力差靜止分層，少量不冷凝氣經(jīng)泵送入吸附罐進行二次吸附。分層槽中冷凝廢水排至污水處理場處理。兩個吸附罐周期性交替工作，確保了整個油氣回收的持續(xù)有效，同時，實現(xiàn)了加油現(xiàn)場揮發(fā)氣體的達標排放。

4 冷凝+吸附法油氣回收技術(shù)在汽車裝車中的應用效果

4.1 主要運行參數(shù)

油氣回收裝置主要運行參數(shù)見表4。

表4 機組型號性能參數(shù)

4.2 運行效果

某公司油品車間共有2種汽車裝車系統(tǒng)，分別為輕渣油裝車系統(tǒng)、C9/C10裝車系統(tǒng)。該裝置于2015年1月開始投入使用，分別在不同工況下進行了取樣分析，氣體樣品取自風機出口，取樣時制冷溫度基本維持在-75 ℃。樣品經(jīng)過環(huán)境監(jiān)測部門檢測，非甲烷總烴達到80 mg/m3以下的排放標準。油氣回收裝置監(jiān)測結(jié)果見表5。

4.3 經(jīng)濟效益

油氣回收裝置自2015年投用以來，裝車量及車輛頻次不穩(wěn)定，設備運行只能采取間斷式運行。目前裝車物料主要以C9為主。根據(jù)費用測算，該裝置每日運行時間約2 h，C9裝車量約1.25×104t/a，回收輕質(zhì)油量約5 t的油品，一年的回收收益為：5×3 000=15 000元。運行能耗主要以用電為主，用電負荷為27.7 kW，每日的運行耗電27.7×2=55.4 kWh，一年的電費為：55.4×365×0.6=12 133元?？梢?，一年的經(jīng)濟效益為：2 867元。

該油氣回收裝置運行期間只在鶴位裝車時才能開啟，這種方式雖降低了能耗，但是裝置的頻繁開、停為設備的運行穩(wěn)定，以及冷量造成了新的損失。但是，裝車現(xiàn)場油氣揮發(fā)濃度較之前有大幅度降低，現(xiàn)場異味明顯消失，大幅度改善了職工的作業(yè)環(huán)境。

表5 油氣回收裝置監(jiān)測結(jié)果 mg/m3

5 存在問題及建議

a)裝車時，配套設計的鶴管密封效果不理想，由于車輛的裝卸口大小不同，錐形密封較難解決問題，導致油品回收量難以達到設計指標。建議要求車輛裝卸口應統(tǒng)一鶴管尺寸，減少現(xiàn)場逸放。

b)由于裝車量有限，每次裝車前需要進行裝置預冷約1 h，無形中損失了一部分冷量。建議完善油品裝卸制度，增加裝置運行時間，減少能量損失。

[1] 楊葉，王鐵軍，王蒙，等.冷凝式油氣回收系統(tǒng)設計研究[J].合肥工業(yè)大學，2012,40(1)：14-18.

[2] 趙宇飛.油氣回收在成品油裝車中的應用研究[D].西安：西安石油大學，2014.

[3] 吳學軍，王興，雷玉秀.冷凝式油氣回收技術(shù)在油品儲運中的應用[J].化工技術(shù)與開發(fā)，2011(06).

[4] 黃維秋，林毅，劉海，等.油氣回收技術(shù)的應用研究[J].中外能源，2006，11(5)：85-89.

Condensation-adsorptionTechnologyintheOilandGasRecoveryofLightOilLoadingStation

Li Yuan

(SINOPEC Tianjin Branch, Tianjin 300270)

This paper briefly introduced the current domestic common oil and gas recovery technologies, and explained condensation-adsorption of oil and gas recovery technology applications in company car light oil loading station.

oil and gas recovery; condensation-adsorption; car loading station; light oil

2016-07-10

栗源，助理工程師，主要從事環(huán)保技術(shù)方面的工作。