中間罐區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任公司，山西 長治 046000)

中間罐區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任公司，山西 長治 046000)

為了滿足《石油煉制工業污染物排放標準》(GB 31570-2015)中“5.2揮發性有機液體儲罐污染控制”要求，采用固定頂罐的應安裝密閉排氣系統至有機廢氣回收或處理裝置，介紹了油氣回收設施處理量的計算以及油氣回收工藝技術選擇。

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目油品加工裝置的中間罐區，共有輕質油、重質油、污油、重柴油、蠟、合成水等介質儲罐總計30臺，采用固定頂罐的結構形式，總罐容35 820 m3。為滿足《石油煉制工業污染物排放標準》(GB 31570-2015)及環境評價報告批復要求，在中間罐區新增油氣回收設施，用于回收中間罐區拱頂罐大、小呼吸產生的罐頂油氣，以減少拱頂罐油氣排放量。

1 油氣回收設施處理量計算

1.1 大呼吸量

各個罐組進料流量及物性參數如下：

輕質油：進料量17.4 t/h，閃點低于45 ℃(間斷)；

重柴油：進料量4.6 t/h，閃點高于45 ℃(連續)；

蠟：進料量93.7 t/h，閃點高于45 ℃(間斷)；

合成水：進料量166 t/h，閃點高于45 ℃(連續進料)。

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

泵進料時發生的大呼吸量為333.7×1.2=400 m3/h。

1.2 小呼吸量

暫考慮該地區晝夜溫差最大30 ℃，考慮溫升引起的罐體內部氣體從6點開始至18點達到頂峰，則揮發時間為12 h，總罐容=30 700 m3。根據理想氣體狀態方程，壓力不變，溫差為30 K，假設最低氣溫為273 K，儲罐有1/3未裝液體(視現場具體情況而定)，則氣體體積為1X/3 m3，小呼吸產生的揮發量計算如式(1)～(3)。

PV1=CT1

(1)

PV2=C(T1+30)

(2)

總揮發量：

(3)

則總揮發量為V2-V1。其中，V1為儲罐中氣體量，即，1/3*30 700=10 233，為273+T(當時的晝夜最低溫度，假設為5 ℃)。

則每天總的小呼吸量為30×10 233/(273+5)=1 110 m3。

每天按12 h的呼吸時間計算，罐區每小時小呼吸量為1 110/12=92.5 m3。

1.3 罐區氣體總呼吸量

根據1.1和1.2的計算數據，罐區每小時氣體呼吸總量為400+92.5=492.5 m3。

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

1.4 油氣回收系統設計參數(見表1)

表1 油氣回收系統設計參數

2 油氣回收工藝技術選擇

2.1 工藝流程

根據罐區油氣特點，油氣回收設施采用吸收+吸附+冷凝+膜分離的復合處理工藝。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。

當油氣揮發時，罐頂油氣通過集氣管線進入設備，系統的引風機組自動運轉，并根據罐頂氣排放的大小自動調節運行狀況。混合氣經過濾器凈化后進入吸收單元(吸收液為輕質油或重柴油)。經過這一系列處理后的氣體進入有機物回收裝置。該裝置由吸附富集單元和液化回收單元組成，氣體首先進入吸附富集單元，有機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入液化回收單元，氣體首先通過預冷器，通過的氣體大約會有15 ℃的溫降，通過預冷器的不凝氣進入冷凝器被冷卻到0 ℃(根據介質現場調試定)，在冷凝器中有機氣體的分壓將大大超過其相應的飽和蒸汽壓而液化，大約50%～70%有機組分冷凝成液回收；不凝氣體作為冷源進入預冷器，與進氣換熱后進入膜分離器進一步分離。膜分離器中滲透氣(富含小相對分子質量組分氣體)由真空泵輸送至液化回收單元入口復疊處理，透余氣中有機氣體濃度大幅降低，再進入吸附罐吸附，從而達到排放標準排放。2個吸附罐根據吸附時間自動切換吸附及脫附運行狀態，解析氣體通過真空泵回到液化回收單元入口復疊液化。當吸附罐再生結束后，回收系統自動停止運轉。其中，制冷壓縮機根據蓄冷水箱中的溫度自動開啟。

圖1 油氣回收工藝流程圖

2.2 工藝技術優勢

混合氣始終在低溫下運行，不會產生高溫燃燒；油氣組分始終不與其他可燃、易燃物質接觸，在油氣流程中，沒有遇明火爆炸的可能性；所有電氣、儀表、元器件及控制系統均按國家石化行業相關標準進行防爆設計、選型，確保在易燃、易爆氣體危險環境下安全運行。

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、膜分離法提濃有機蒸汽和排放把關、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復疊的方法，集成了各單元方法之所長，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 油氣回收設備

油氣回收主要設備見第79頁表2。

表2 油氣回收主要設備

2.4 控制水平

設備的控制系統為PLC控制系統，放置在現有中間罐區機柜間內。相應的電氣設計從中間罐區的配電間增設。

3 投資

經過初步估算，中間罐區新增油氣回收設施及工藝改造內容建設投資約為1 610萬元人民幣。具體分項費用如表3。

表3 油氣回收設施建設投資

4 結論

1) 滿足《石油煉制工業污染物排放標準》(GB 31570-2015)中“5.2揮發性有機液體儲罐污染控制”要求，為清潔生產打下良好基礎。

2) 有效地控制廠區無組織排放的重點區域，油氣收集效率達到90%，處理效率大于98%以上。

3) 回收的油氣資源達146 t/a，每噸按照5 500元計算，1年可以產生80萬元的經濟效益。

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年畢業于蘭州交通大學化學工程與工藝專業，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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