蔡永興

(山西潞安煤基清潔能源有限責(zé)任公司，山西 長(zhǎng)治 046000)

中間罐區(qū)增加油氣回收解決方案

蔡永興

(山西潞安煤基清潔能源有限責(zé)任公司，山西 長(zhǎng)治 046000)

為了滿足《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 31570-2015)中“5.2揮發(fā)性有機(jī)液體儲(chǔ)罐污染控制”要求，采用固定頂罐的應(yīng)安裝密閉排氣系統(tǒng)至有機(jī)廢氣回收或處理裝置，介紹了油氣回收設(shè)施處理量的計(jì)算以及油氣回收工藝技術(shù)選擇。

油氣回收；固定頂罐；VOCs排放量

引 言

山西潞安高硫煤清潔利用油化電熱一體化示范項(xiàng)目油品加工裝置的中間罐區(qū)，共有輕質(zhì)油、重質(zhì)油、污油、重柴油、蠟、合成水等介質(zhì)儲(chǔ)罐總計(jì)30臺(tái)，采用固定頂罐的結(jié)構(gòu)形式，總罐容35 820 m3。為滿足《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 31570-2015)及環(huán)境評(píng)價(jià)報(bào)告批復(fù)要求，在中間罐區(qū)新增油氣回收設(shè)施，用于回收中間罐區(qū)拱頂罐大、小呼吸產(chǎn)生的罐頂油氣，以減少拱頂罐油氣排放量。

1 油氣回收設(shè)施處理量計(jì)算

1.1 大呼吸量

各個(gè)罐組進(jìn)料流量及物性參數(shù)如下：

輕質(zhì)油：進(jìn)料量17.4 t/h，閃點(diǎn)低于45 ℃(間斷)；

重柴油：進(jìn)料量4.6 t/h，閃點(diǎn)高于45 ℃(連續(xù))；

蠟：進(jìn)料量93.7 t/h，閃點(diǎn)高于45 ℃(間斷)；

合成水：進(jìn)料量166 t/h，閃點(diǎn)高于45 ℃(連續(xù)進(jìn)料)。

液體總進(jìn)料量為(17.4+4.6+93.7)/0.7 +166=333.7 m3/h。

泵進(jìn)料時(shí)發(fā)生的大呼吸量為333.7×1.2=400 m3/h。

1.2 小呼吸量

暫考慮該地區(qū)晝夜溫差最大30 ℃，考慮溫升引起的罐體內(nèi)部氣體從6點(diǎn)開始至18點(diǎn)達(dá)到頂峰，則揮發(fā)時(shí)間為12 h，總罐容=30 700 m3。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，壓力不變，溫差為30 K，假設(shè)最低氣溫為273 K，儲(chǔ)罐有1/3未裝液體(視現(xiàn)場(chǎng)具體情況而定)，則氣體體積為1X/3 m3，小呼吸產(chǎn)生的揮發(fā)量計(jì)算如式(1)～(3)。

PV1=CT1

(1)

PV2=C(T1+30)

(2)

總揮發(fā)量：

(3)

則總揮發(fā)量為V2-V1。其中，V1為儲(chǔ)罐中氣體量，即，1/3*30 700=10 233，為273+T(當(dāng)時(shí)的晝夜最低溫度，假設(shè)為5 ℃)。

則每天總的小呼吸量為30×10 233/(273+5)=1 110 m3。

每天按12 h的呼吸時(shí)間計(jì)算，罐區(qū)每小時(shí)小呼吸量為1 110/12=92.5 m3。

1.3 罐區(qū)氣體總呼吸量

根據(jù)1.1和1.2的計(jì)算數(shù)據(jù)，罐區(qū)每小時(shí)氣體呼吸總量為400+92.5=492.5 m3。

綜合考慮，油氣回收設(shè)施處理量按500 m3/h考慮，設(shè)備的操作彈性為110%。

1.4 油氣回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)(見表1)

表1 油氣回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)

2 油氣回收工藝技術(shù)選擇

2.1 工藝流程

根據(jù)罐區(qū)油氣特點(diǎn)，油氣回收設(shè)施采用吸收+吸附+冷凝+膜分離的復(fù)合處理工藝。吸收工藝主要處理掉蠟蒸汽中的易凝成分，然后通過吸附+冷凝+膜分離。流程圖如圖1所示。

當(dāng)油氣揮發(fā)時(shí)，罐頂油氣通過集氣管線進(jìn)入設(shè)備，系統(tǒng)的引風(fēng)機(jī)組自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，并根據(jù)罐頂氣排放的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行狀況?；旌蠚饨?jīng)過濾器凈化后進(jìn)入吸收單元(吸收液為輕質(zhì)油或重柴油)。經(jīng)過這一系列處理后的氣體進(jìn)入有機(jī)物回收裝置。該裝置由吸附富集單元和液化回收單元組成，氣體首先進(jìn)入吸附富集單元，有機(jī)氣體分子被活性炭微孔捕捉，潔凈的空氣直接排放，被吸附的氣體通過真空泵抽真空解吸處理。解吸出來的高濃度油氣進(jìn)入液化回收單元，氣體首先通過預(yù)冷器，通過的氣體大約會(huì)有15 ℃的溫降，通過預(yù)冷器的不凝氣進(jìn)入冷凝器被冷卻到0 ℃(根據(jù)介質(zhì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試定)，在冷凝器中有機(jī)氣體的分壓將大大超過其相應(yīng)的飽和蒸汽壓而液化，大約50%～70%有機(jī)組分冷凝成液回收；不凝氣體作為冷源進(jìn)入預(yù)冷器，與進(jìn)氣換熱后進(jìn)入膜分離器進(jìn)一步分離。膜分離器中滲透氣(富含小相對(duì)分子質(zhì)量組分氣體)由真空泵輸送至液化回收單元入口復(fù)疊處理，透余氣中有機(jī)氣體濃度大幅降低，再進(jìn)入吸附罐吸附，從而達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)排放。2個(gè)吸附罐根據(jù)吸附時(shí)間自動(dòng)切換吸附及脫附運(yùn)行狀態(tài)，解析氣體通過真空泵回到液化回收單元入口復(fù)疊液化。當(dāng)吸附罐再生結(jié)束后，回收系統(tǒng)自動(dòng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。其中，制冷壓縮機(jī)根據(jù)蓄冷水箱中的溫度自動(dòng)開啟。

圖1 油氣回收工藝流程圖

2.2 工藝技術(shù)優(yōu)勢(shì)

混合氣始終在低溫下運(yùn)行，不會(huì)產(chǎn)生高溫燃燒；油氣組分始終不與其他可燃、易燃物質(zhì)接觸，在油氣流程中，沒有遇明火爆炸的可能性；所有電氣、儀表、元器件及控制系統(tǒng)均按國(guó)家石化行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防爆設(shè)計(jì)、選型，確保在易燃、易爆氣體危險(xiǎn)環(huán)境下安全運(yùn)行。

由于罐頂油氣濃度比較低，且蠟罐組蒸汽有易凝組分存在 ，在流程上采用了先進(jìn)吸收單元，將油氣中易凝組分吸收掉，再用吸附法、膜分離法提濃有機(jī)蒸汽和排放把關(guān)、吸收、冷凝作為液化回收手段，降低了整體裝置能耗。

采用各單元工藝技術(shù)復(fù)疊的方法，集成了各單元方法之所長(zhǎng)，摒棄單元方法之所短，使得回收工藝更加合理、能耗分配更低、效率更高，是目前最合理的油氣治理工藝。

2.3 油氣回收設(shè)備

油氣回收主要設(shè)備見第79頁(yè)表2。

表2 油氣回收主要設(shè)備

2.4 控制水平

設(shè)備的控制系統(tǒng)為PLC控制系統(tǒng)，放置在現(xiàn)有中間罐區(qū)機(jī)柜間內(nèi)。相應(yīng)的電氣設(shè)計(jì)從中間罐區(qū)的配電間增設(shè)。

3 投資

經(jīng)過初步估算，中間罐區(qū)新增油氣回收設(shè)施及工藝改造內(nèi)容建設(shè)投資約為1 610萬元人民幣。具體分項(xiàng)費(fèi)用如表3。

表3 油氣回收設(shè)施建設(shè)投資

4 結(jié)論

1) 滿足《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 31570-2015)中“5.2揮發(fā)性有機(jī)液體儲(chǔ)罐污染控制”要求，為清潔生產(chǎn)打下良好基礎(chǔ)。

2) 有效地控制廠區(qū)無組織排放的重點(diǎn)區(qū)域，油氣收集效率達(dá)到90%，處理效率大于98%以上。

3) 回收的油氣資源達(dá)146 t/a，每噸按照5 500元計(jì)算，1年可以產(chǎn)生80萬元的經(jīng)濟(jì)效益。

The recovery solutions for oil and gas increasement in intermediate tank

CAI Yongxing

(Shanxi Lu’an Coal-based Clean Energy Co., Ltd., Changzhi Shanxi 046299, China)

In order to meet the requirements of “pollution control for 5.2 volatile organic liquid storage tank” in GB 31570-2015 standard for the Emission Standard of Pollutants for Petroleum Refining Industry, the fixed roof tank should be installed in closed exhaust system to organic waste gas recovery or treatment device.The calculation of oil and the selection of oil and gas recovery technology in oil and gas recovery facilities disposal are introduced in this paper.

vapor recovery; fixed bottle; VOCs emissions

2017-03-06

蔡永興，男，1987年出生，2010年畢業(yè)于蘭州交通大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)，助理工程師。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.02.25

X74

A

1004-7050(2017)02-0077-03

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