王歌(青島歐賽斯環(huán)境與安全技術(shù)有限責(zé)任公司，山東 青島 266555)

0 引言

芳烴屬于揮發(fā)性有機(jī)物，一旦逸散便會(huì)導(dǎo)致較大的經(jīng)濟(jì)損失，隨之還會(huì)對(duì)于周邊環(huán)境產(chǎn)生有害影響，因此關(guān)于芳烴回收工作成為化工企業(yè)環(huán)保治理工作中的重點(diǎn)。當(dāng)前最為常見(jiàn)的芳烴處理方法包括吸收法、冷凝法、吸附法以及膜分離技術(shù)，而在實(shí)際的操作過(guò)程中，為了到達(dá)最好的回收效果，會(huì)采取多種芳烴回收技術(shù)聯(lián)合使用。此次研究的核心是某企業(yè)罐區(qū)成品芳烴的儲(chǔ)存周轉(zhuǎn)過(guò)程中油氣回收系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，探究芳烴油氣的收集系統(tǒng)以及處理系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用效果[1]。

1 油氣收集系統(tǒng)

油氣回收系統(tǒng)中，主要包括油氣收集系統(tǒng)和處理系統(tǒng)。其中收集系統(tǒng)主要對(duì)于裝車過(guò)程以及儲(chǔ)罐工作中產(chǎn)生的油氣進(jìn)行收集與輸送。而處理系統(tǒng)則是指將收集系統(tǒng)捕獲的芳烴油氣采用適合的工藝予以回收或處理，達(dá)到減少芳烴逸散的目的。

1.1 油氣回收裝置處理流程

油氣回收裝置，指專門(mén)針對(duì)儲(chǔ)罐以及鶴位裝卸車過(guò)程中產(chǎn)生的氣體采用多管道回收，隨后通過(guò)風(fēng)機(jī)將收集的氣體輸送至回收裝置中。而此過(guò)程極易出現(xiàn)液堵現(xiàn)象，于是針對(duì)這一問(wèn)題裝置增設(shè)凝夜罐，將管道中產(chǎn)生的凝液進(jìn)行分離。企業(yè)裝車頻率相對(duì)較低，因此所涉及的風(fēng)機(jī)均是手動(dòng)啟停型，當(dāng)芳烴裝車時(shí)，就需要手動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，使油氣沿氣相管線輸送至回收系統(tǒng)。為了避免各儲(chǔ)罐之間壓力不均勻，需要設(shè)置氣相平衡線，然后利用壓力控制閥門(mén)實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)啟停。以此最大程度避免因各儲(chǔ)罐壓力不均勻?qū)е碌娘L(fēng)機(jī)頻繁啟停，或者壓力波動(dòng)現(xiàn)象出現(xiàn)。當(dāng)儲(chǔ)罐進(jìn)料或者環(huán)境溫度升高，會(huì)導(dǎo)致罐內(nèi)壓力劇升，一旦超過(guò)呼吸閥壓力設(shè)定值，便會(huì)使氣動(dòng)閥自動(dòng)打開(kāi)泄壓，進(jìn)而會(huì)利用負(fù)壓將部分油氣排入油氣收集系統(tǒng)中。此外，為了避免火災(zāi)爆炸事故，在儲(chǔ)罐頂部的油氣管道與罐頂?shù)倪B接處安裝阻火器[2]。

1.2 罐區(qū)引風(fēng)系統(tǒng)

在管區(qū)設(shè)置引風(fēng)系統(tǒng)，其作用是保證儲(chǔ)罐油氣的安全輸送，雖然罐區(qū)的裝車頻率沒(méi)有那么高，但其卸車作業(yè)比較頻繁。因此會(huì)產(chǎn)生大量的油氣，儲(chǔ)罐呼吸產(chǎn)生的芳烴油氣是油氣回收系統(tǒng)的主要來(lái)源。罐區(qū)平穩(wěn)運(yùn)行的引風(fēng)系統(tǒng)是油氣回收系統(tǒng)回收安全作業(yè)的保證[3]。

一般而言苯罐的日常呼出壓力為690 Pa，吸入壓力為200 Pa；重芳烴的儲(chǔ)罐日常呼出壓力為595 Pa，吸入壓力200 Pa。啟動(dòng)風(fēng)機(jī)后，所有油氣輸送管線會(huì)處于壓力平衡狀態(tài)，如果壓力過(guò)高會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)罐的呼吸閥超過(guò)安全值起跳，壓力過(guò)低，也會(huì)因?yàn)檫^(guò)度抽氣導(dǎo)致的芳烴的過(guò)度揮發(fā)。因此，罐區(qū)油氣回收系統(tǒng)頻繁運(yùn)行時(shí)，至少需要設(shè)置兩個(gè)重芳烴儲(chǔ)罐，此時(shí)重烷基苯的儲(chǔ)罐壓力超過(guò)450 Pa時(shí)，需要開(kāi)啟3個(gè)中烷基苯罐，罐油氣回收管線上的氣動(dòng)閥門(mén)；當(dāng)重烷基苯儲(chǔ)罐之間的兩個(gè)值相加為250 Pa時(shí)、重烯烴的壓力變送器值小于450 Pa，此時(shí)三個(gè)儲(chǔ)罐的回收管線上的氣動(dòng)閥便會(huì)關(guān)閉，此外重烯烴罐區(qū)的回收管線上部氣動(dòng)閥也會(huì)關(guān)閉[4]。

2 油氣回收裝置

2.1 工藝方案的確定

2.1.1 液相組成

企業(yè)的油氣回收裝置主要處理物料為重烷基苯、二甲苯及重烯烴。詳細(xì)的物料液相部分組成物如表1所示。結(jié)果表明，重烷基苯罐及二甲苯罐呼出氣體的主要成分為C6～C8的芳烴，重烯烴罐呼出的氣體的主要成分為低碳鏈烯烴。

表1 物料液相組成及成分

該企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，裝車頻率較低，裝車產(chǎn)生的高濃度廢氣貯存于儲(chǔ)罐氣相空間內(nèi)，一旦氣溫升高，儲(chǔ)罐內(nèi)氣相空間內(nèi)的高濃度廢氣就會(huì)通過(guò)呼吸閥逸散至大氣，由于儲(chǔ)罐氣相空間體積有限，通過(guò)引風(fēng)機(jī)排出的廢氣濃度相對(duì)較低，如果將廢氣引入冷凝器進(jìn)行冷凝處理，會(huì)消耗大量的能量[5]。

經(jīng)過(guò)相關(guān)調(diào)研，綜合類比，活性炭纖維吸附技術(shù)可以有效的將廢氣進(jìn)行吸附處理，實(shí)現(xiàn)回收的目的。但活性炭纖維吸附技術(shù)也存在一定的弊端，吸附后的活性炭再生需要大量的蒸汽，這也是企業(yè)需面對(duì)的挑戰(zhàn)，對(duì)于蒸汽供應(yīng)不足的生產(chǎn)企業(yè)無(wú)法應(yīng)用該技術(shù)。催化氧化工藝也可應(yīng)用于處理廢氣。其主要的作用便是將廢氣中的揮發(fā)性有機(jī)物氧化為無(wú)害的二氧化碳和水，進(jìn)而達(dá)到減少污染物排放的目的。但該工藝實(shí)際應(yīng)用中占地面積較大，氧化過(guò)程會(huì)消耗大量的能量，這部分能量白白浪費(fèi)，不能產(chǎn)生較明顯的經(jīng)濟(jì)效益。此外，生物法也可去除廢氣中的揮發(fā)性有機(jī)物，生物法屬于消減反應(yīng)，采取微生物處理廢氣污染需要培養(yǎng)大量微生物，成本較高，并且成活率無(wú)法保障；活性炭吸附+吸收工藝設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單操作簡(jiǎn)便，能耗低并且處理效率高，但由于單一級(jí)吸附對(duì)于揮發(fā)性有機(jī)物的去除效率有限，該方法較多地應(yīng)用在汽油組分的揮發(fā)性氣體回收上[6]。

本次實(shí)驗(yàn)中檢測(cè)到所釋放出的苯體積分?jǐn)?shù)指標(biāo)高于揮發(fā)性油氣，單純活性炭吸附罐吸收率在97%左右，無(wú)法滿足目前企業(yè)生產(chǎn)需求，因此需增加二級(jí)吸附。將二級(jí)性吸附罐增加在一級(jí)吸附后端，可將烴類、苯類的吸附率達(dá)到99.5%以上。此外，需要將工藝技術(shù)吸收部分吸收液改為苯1號(hào)液體，對(duì)含苯氣體的吸收率可達(dá)85%～90%。

2.2 油氣回收裝置工藝流程

收集系統(tǒng)收集油氣后，進(jìn)一步傳輸至油氣回收裝置，活性炭吸附工段主要包括三個(gè)吸附罐，吸附裝置工作過(guò)程中，一、二級(jí)罐始終處于運(yùn)行狀態(tài)，在這一過(guò)程中，始終有一個(gè)吸附罐處于備用狀態(tài)或解吸狀態(tài)。吸附過(guò)程中，油氣首先會(huì)經(jīng)過(guò)一級(jí)罐進(jìn)行尾氣吸附，吸附后的尾氣再經(jīng)過(guò)電動(dòng)閥進(jìn)入二級(jí)吸附罐中再次進(jìn)行吸附處理。隨后將處理達(dá)標(biāo)后的尾氣通過(guò)排空閥排向大氣。當(dāng)一級(jí)吸附罐中的活性炭纖維吸附飽和后，進(jìn)氣電動(dòng)閥會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，再生閥門(mén)自動(dòng)打開(kāi)，對(duì)一級(jí)吸附罐進(jìn)行再生。一級(jí)吸附罐中飽和的活性炭纖維通過(guò)真空泵提供的高真空度來(lái)解吸，再生過(guò)程末期，需要在低真空度下進(jìn)行吹掃，具體過(guò)程為打開(kāi)吹掃電磁閥，將環(huán)境空氣吸入活性炭床層內(nèi)，對(duì)活性炭床層中的有機(jī)物進(jìn)行吹掃，直至活性炭纖維內(nèi)的有機(jī)物分子解吸干凈。再生過(guò)程結(jié)束后，打開(kāi)排空閥，吸附罐內(nèi)外壓力平衡。解吸過(guò)程結(jié)束后，活性炭纖維再生，解吸后的吸附罐替代吸附飽和的一級(jí)吸附罐繼續(xù)吸附有機(jī)氣體，如此循環(huán)往復(fù)。值得注意的是，油氣中的大部分有機(jī)物被一級(jí)吸附罐吸附，二級(jí)吸附罐吸附的有機(jī)氣體很少，不需對(duì)二級(jí)吸附罐進(jìn)行頻繁再生[7]。

油氣回收裝置運(yùn)行如圖1所示。

圖1 油氣回收裝置運(yùn)行圖示

再生過(guò)程產(chǎn)生的高濃度有機(jī)廢氣進(jìn)入吸收塔，在吸收塔內(nèi)與罐區(qū)輸送來(lái)的苯1#吸收液逆流接觸，吸收后的淋洗液通過(guò)回油泵輸送回儲(chǔ)罐內(nèi)循環(huán)使用，少量的不凝氣體經(jīng)過(guò)二次回收管線返回值吸附罐入口，與廢氣一起進(jìn)入吸附罐再次吸附[8]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜合上述，本文主要研究芳烴儲(chǔ)存及裝卸車過(guò)程中產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)氣體回收工藝及過(guò)程，該油氣回收系統(tǒng)包括油氣收集系統(tǒng)及油氣回收裝置，采用二級(jí)吸附+吸收工藝，可有效降低油氣回收系統(tǒng)的運(yùn)行成本，該系統(tǒng)對(duì)苯及低碳鏈烴類的處理效率可達(dá)99.5%，對(duì)同類芳烴罐區(qū)油氣回收具有借鑒意義。