柴油低溫臨界吸收法回收裝車揮發(fā)油氣

廖昌建，王筱喃，郭兵兵，曹慶志，李經(jīng)緯

（1.中國(guó)石化 撫順石油化工研究院，遼寧 撫順 113001；2.中國(guó)石化 齊魯分公司，山東 淄博 255000）

輕質(zhì)油品在裝車過(guò)程中揮發(fā)出的大量油氣是油品裝卸損失的主要部分之一［1］。裝車揮發(fā)損耗包括裝油時(shí)油面升高引起罐車內(nèi)排出的存留油氣和在裝車期間蒸發(fā)出的新蒸氣［2］。新?lián)]發(fā)出來(lái)的油氣量與罐車內(nèi)存留油氣的飽和度直接相關(guān)。據(jù)文獻(xiàn)［3］報(bào)道，油罐車裝車時(shí)，平均每裝1 m3汽油損耗0.89 kg。裝車過(guò)程中揮發(fā)出的大量油氣不僅浪費(fèi)了資源，而且造成環(huán)境的污染。因此，采用有效的油氣回收技術(shù)回收裝車揮發(fā)油氣是十分必要的［4］。

目前，國(guó)內(nèi)外油氣的回收方法主要有吸收法、吸附法、冷凝法及膜法［5-7］。其中，吸收法是一種簡(jiǎn)單而重要的油氣回收方法，通過(guò)油氣與適當(dāng)?shù)奈談┙佑|，氣體中的輕烴組分溶解在吸收劑中，剩余氣體達(dá)標(biāo)排放。吸收法可分為常溫吸收工藝和低溫吸收工藝［8-9］。

本工作以某煉油廠火車裝車揮發(fā)油氣的回收為實(shí)例，介紹了柴油低溫臨界吸收法在工業(yè)裝置上的實(shí)際應(yīng)用。

1 裝車揮發(fā)油氣的組成

汽油裝車時(shí)揮發(fā)油氣的體積分?jǐn)?shù)為15%～45%，這與環(huán)境溫度和裝車速度等密切相關(guān)。冬季某煉油廠裝車臺(tái)汽油裝車時(shí)揮發(fā)油氣的組成見(jiàn)表1。

由表1可見(jiàn)，揮發(fā)油氣中的總烴體積分?jǐn)?shù)為20.88%，組成主要為C2～C5組分。

表1 揮發(fā)油氣的組成 φ，%

2 裝車揮發(fā)油氣回收的工藝流程

2.1 鶴管引氣措施

槽車內(nèi)的油氣通過(guò)氣囊密封進(jìn)行收集，所收集油氣由液環(huán)真空泵引至油氣回收系統(tǒng)中進(jìn)行回收。氣囊密封面與槽車口接觸處不完全密封。在真空泵的抽引作用下，槽車口形成微負(fù)壓，槽車內(nèi)揮發(fā)油氣自流至氣囊內(nèi)。當(dāng)揮發(fā)油氣量較少時(shí)，外界空氣可以補(bǔ)充引氣量，避免由于真空泵抽負(fù)壓而引起的油品自然蒸發(fā)量增大。

鶴管抽引油氣量與裝車油品量直接相關(guān)，每支鶴管的油氣收集管道上均設(shè)置有流量檢測(cè)和流量調(diào)節(jié)裝置，單支鶴管上的流量計(jì)和調(diào)節(jié)閥形成回路調(diào)節(jié)，控制各鶴管油氣的引氣量一定。

2.2 油氣吸收原理與工藝流程

影響油氣吸收效果的因素主要有油氣組成、吸收劑性質(zhì)、吸收塔填料高度、液氣比、吸收溫度和吸收壓力等。其中，吸收溫度是提高油氣回收率的關(guān)鍵因素之一。一般情況下，隨吸收溫度的降低，油氣在柴油中的溶解度增加；但溫度降低，柴油黏度和表面張力增大，氣液傳質(zhì)系數(shù)變小，單位高度填料層的氣液傳質(zhì)能力下降。因此，在其他吸收參數(shù)確定的情況下，存在一個(gè)最佳的油氣吸收溫度。先將吸收油降溫至接近柴油凝點(diǎn)，再輸入填料塔內(nèi)，與自下而上的裝車揮發(fā)油氣在填料層中發(fā)生冷卻、冷凝和溶解。氣體中的有機(jī)烴重組分經(jīng)過(guò)冷卻和冷凝后，以液態(tài)的形式與吸收油混合，有機(jī)烴輕組分溶解在吸收油中，未冷凝和溶解的有機(jī)組分隨凈化氣體由塔頂排出［10-11］。

油氣回收的工藝流程見(jiàn)圖1。常溫催化粗柴油經(jīng)換熱器回收冷量后，溫度降至20 ℃左右，然后進(jìn)入制冷機(jī)組，繼續(xù)降溫至0～15 ℃左右，再進(jìn)入吸收塔，吸收油與裝車揮發(fā)油氣在吸收塔內(nèi)接觸，實(shí)現(xiàn)油氣回收。塔底的富吸收油通過(guò)富油泵提升，經(jīng)過(guò)制冷機(jī)組和換熱器換熱后送至柴油加氫裝置。塔頂凈化氣達(dá)標(biāo)后排放。

圖1 油氣回收的工藝流程

3 工藝設(shè)備介紹

裝車揮發(fā)油氣回收工藝中的主要設(shè)備包括換熱器、制冷機(jī)組、吸收塔、富油泵和液環(huán)真空泵。油氣回收的裝置設(shè)備見(jiàn)表2。

表2 油氣回收的裝置設(shè)備

油氣回收系統(tǒng)中主要工藝設(shè)備的操作參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 油氣回收系統(tǒng)中主要工藝設(shè)備的操作參數(shù)

4 裝車揮發(fā)油氣回收技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用效果

處理后凈化氣的組成見(jiàn)表4。對(duì)比表1和表4可見(jiàn)，采用柴油低溫臨界吸附法處理裝車揮發(fā)油氣，回收效果明顯。處理后凈化氣中的總烴體積分?jǐn)?shù)為1.24%，排放質(zhì)量濃度低于25 g/m3，油氣回收率達(dá)95%。處理后凈化氣滿足GB 20950—2007《儲(chǔ)油庫(kù)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》［12］中的規(guī)定限制。

表4 處理后凈化氣的組成 φ，%

5 環(huán)保效益及經(jīng)濟(jì)效益分析

某煉油廠裝車揮發(fā)油氣回收裝置建成運(yùn)行后，揮發(fā)油氣經(jīng)過(guò)低溫柴油吸收后，油氣回收率達(dá)95%，實(shí)現(xiàn)了裝車揮發(fā)油氣的回收和惡臭治理，具有明顯的環(huán)保效益。按裝車揮發(fā)油氣中的總烴體積分?jǐn)?shù)為20.88%、油氣回收率為95%、裝車揮發(fā)油氣流量為280 m3/h、年運(yùn)行時(shí)間為2 668 h計(jì)，裝置年回收油氣量291 t，裝置年最大運(yùn)行功率為206.770 MW，裝置投資回收期為3 a，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

6 結(jié)論

a）采用柴油低溫臨界吸收法回收裝車揮發(fā)油氣，效果明顯。處理后凈化氣中的總烴體積分?jǐn)?shù)為1.24%，排放質(zhì)量濃度小于25 g/m3，油氣回收率達(dá)95%。處理后凈化氣滿足GB 20950—2007《儲(chǔ)油庫(kù)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。

b）按裝車揮發(fā)油氣中的總烴體積分?jǐn)?shù)為20.88%、油氣回收率為95%、裝車揮發(fā)油氣流量為280 m3/h、年運(yùn)行時(shí)間為2 668 h計(jì)，裝置年回收油氣量為291 t，裝置年最大運(yùn)行功率為206.770 MW，裝置投資回收期為3 a，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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