油氣回收有機膜技術在四川石化的應用

張宇恒 李雙喜 張明坤

摘 要：本文主要介紹以聚二甲基硅氧烷復合膜的橡膠態分離膜用于油氣/氮氣分離的技術原理、及簡單介紹實用于鐵路裝卸車油氣回收、苯系物罐區油氣回收的應用。

關鍵詞：玻璃態高分子分離膜；聚二甲基硅氧烷；橡膠態高分子分離膜；板式膜元件；卷式膜元件

中國石油四川石化煉化一體化項目是中國石油為落實國家西部大開發戰略、促進四川省地方經濟發展而設立的大型石化項目。甲B和乙A類液體裝車時產生的油氣進行回收處理要求，尾氣排放須達到《儲油庫大氣污染物排放標準》（GB20950-2007）和《大氣污染物綜合排放標準》GB16297-1996標準。

以下闡述的是用于油氣處理的有機物氣體分離膜的油氣分離原理，以及在四川石化鐵路、公路裝卸車設施及苯罐區油氣回收油氣回收的應用。

有機物氣體膜及其分離技術原理

對有機物蒸氣/空氣混合物的分離。在油氣回收領域的應用，通常采用的就是橡膠態高分子分離膜。分離膜是特性硅橡膠（PDMS-聚二甲基硅氧烷系列）高分子材料，經Dip-Coating（浸泡涂層）工藝，在多孔支撐膜（超濾膜）表面上復合成均質超薄分離功能層，此超薄層對混合氣體具有特定的本征分離功能。

橡膠態高分子復合膜的結構由三層材料組成，其通用結構示意圖（圖1）如下：

當油氣/空氣混合物氣體在壓力驅動下與膜表面接觸時，發生如下滲透行為（圖2）：

大分子有機物分子優先透過分離膜，在膜的另一側得到富集從而可利用或進一步通過物理冷凝得到液態有機物；空氣成分在膜的原進氣側被截留富集。

在油氣回收的應用中，正是利用以上橡膠態高分子復合膜的油氣分離特點，從而實現油氣與空氣分離的目的。

油氣的回收是在噴淋塔中完成的。一是因為蒸汽帶壓，二是因為滲透物流再循環造成的物流富集。這就導致進入噴淋塔的物流為兩相流-烴蒸汽和液態烴。系統利用罐區內的液體汽油作為壓縮機的工作液和噴淋塔的吸收劑。

由罐區進入油氣處理裝置的一定質量的液體汽油，經過噴淋吸收后，以較多的質量流量流出油氣處理裝置。這樣，回收的油氣以液體形式返回了罐區，實現了油氣的回收，而且對油品的品質沒有影響。

四川石化公司全廠總運量1854.67×104t/a（運入量1003.9×104t/a，運出量854.77×104t/a）。其中管道運輸量1328.33×104t/a，鐵路運輸量433.04×104t/a，公路運輸量93.3×104t/a。液體產品鐵路裝卸車設施、汽車裝車設施、洗槽站污油真空泵排氣口產生的油氣共設1套油氣回收裝置，油氣回收裝置內吸收塔回收的汽油通過泵打入汽油調合組分罐。

油氣回收系統的控制采用PLC全過程自動控制系統，設置完善的報警和開停車聯鎖，并對過程參數、報警信息、操作參數等進行詳細記錄。油氣回收控制系統由就地檢測儀表、PLC系統及人機界面（HMI）組成；控制系統的輸出信號滿足上端的DCS系統通訊要求。油氣回收裝置設置完善的自動報警停車系統，當停車報警發生時，裝置能自動進入緊急停車狀態，且只有在報警原因得到妥善解決后，裝置才能重新啟動。特殊情況下，可以人工干預緊急停車。

項目于2009年4月破土動工，2012年年7月主體工程陸續中交，主體生產裝置于2014年1月一次開車成功并進入試生產階段。項目開車過程中未發生較大的安全生產事故，實現了“零事故、零污染、零泄漏、低排放”的目標。