油氣回收處理研究

于軍

摘 要：油氣回收系統可依來源區分為加油站（油罐車）卸油、油庫（油罐車灌裝）及加油站（加油槍）加油等三部分來規劃，油罐車在加油站卸油時產生油氣的回收方式為「密閉式卸油」，如第一階段油氣回收系統。而各油庫汽油儲存，多采用浮頂式油槽。加油站加油時，則使用油氣回收專用油槍。有關加油站油庫油氣回收設備，依其處理方法分類，有冷凝、活性碳吸附-再生、直火燃燒等三種方式。

關鍵詞：油氣 回收 處理 研究

中圖分類號：TE89 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）03 （A）-0000-00

油罐車排放的油氣在常壓下，先經預至34℉（1℃），使油氣凝后去除大部份水份及小部份油份。其后再經第二段冷卻至-90℉（-68℃），可冷凝大部份油份，最后再冷卻至-120℉（一84.44℃），將輕分子油凝回收。而冷凝后的油料，常含有部份水份，故須先經油水分離罐（decanter）匯集并分離出水份，再泵回儲油槽回收。由于系統是利用常壓下直接冷凍原理，通常每天至少須有1至2小時的除霜時間（通常設定為1.5小時）。由于油庫作業時間一般并不超過十小時，因此有充份時間用以除霜而不影響油庫作業。

1 活性碳吸附-再生部份

1.1 DYNA-3系統

主要是利用兩各活性碳床的吸附及再生交替使用，而達油氣回收的目的，整各操作過程分為：（1）吸附過程，（2）再生過程，（3）干燥過程。

其中較特別的再生過程是將水自動注入待再生的活性床內，由液面控制器控制水位至淹蓋碳床后即自動循環，同時低壓蒸汽亦進入碳床內以提高水溫而使碳氫化合物因溫度上升而逐漸蒸發，當碳床內水溫達100℃時，即表示完成再生過程（由于揮發性有機化合物的沸點較水為低，故在100℃時，揮發性有機化合物已完全蒸發）。其后經干燥過程以熱空氣干燥活性碳床殘留的水分，并經冷卻后即可再提供吸附油氣之用。

DYNA-3系統因運轉過程較為繁雜，故需配合的設備也較多，如鍋爐（或蒸氣產生器）、產生熱空氣設備、專用油槽及專用油槽進出油管等。

1.2 McGill系統及JohnZink系統

McGill系統及JohnZink系統的油氣回收采用活性碳吸附-吸收式。操作過程可分三階段：（1）吸附過程，（2）回收過程，（3）凈化過程。

此系統的回收集凈化兩過程適用于活性碳的再生。在回收過程，活性碳床（已吸附碳氫化合物）通往液體真空泵的出口閥打開，液體真空泵自碳床抽取吸附于活性碳上的碳氫化合物。其中一部份重分子油氣將冷凝而浮于真空泵內水面上，再泵回油水分離器。賃一部份則成氣態狀態，于進入吸收器時被來自油槽并分離過重的重分子汽油所吸收，亦進入油水分離器。油水分離器內的碳氫化合物經分離后再泵回油槽儲存。在凈化過程中，活性碳床所剩余的高沸點“重分子碳氫化合物”則利用經由凈化、加熱處理的熱空氣所吹除并排入大氣中。

1.3 McGill的ABADAB系統

為了減少油氣的逸散及回收，先前有研究指出，利用薄膜及加壓冷凍吸收法等不同VRU（VaporRecoveryunit，蒸氣回收單元）來進行處理。因油氣發生逸散，也與油管設施間歇性的操作有關，倘若孔口安裝VRU來完全處理油氣逸散問題，則成本急速增加。因此，此法的使用率即變得很低。為了考慮VRU設備的大小及價格成本。即儲槽內部安裝有可浮動的氣囊來累積油氣量，待油氣量累積為一程度，即再行處理。

由于需同時考慮油氣的回收效率與成本，考慮地球資源有限、高溫熱源對于油氣回收系統的危險性，近來已有越來越多的文獻探討以吸附-脫附再生及壓力吸附的方式來進行處理。考慮油槽油氣逸散VOCs特性中含輕有機物（3個碳至7個碳，包含苯及甲苯），典型油氣濃度為30至35vol%，其中4個碳及5個碳是主要成份。而為有效回收低分子有機物，SORBATHENE單元曾被稍微修改，即于真空幫浦及冷凝設備間增加一壓縮機。利用吸附-減壓脫附結合冷凝方法來增加油氣回收的成果此裝置系統實驗顯示大約540kg的吸附劑，每小時可回收15～25升汽油，而經處理過后的氣體排放至大氣的濃度約低于100ppmv。整個系統主要運用的PSA（pressureswingadsorption）程序包含有一個活性碳緩沖裝置及兩個PSA單元吸附床來處理從油管中逸散出的油氣。系統包括一個活性吸附緩沖設備：外徑80cm×高170cm、2個吸附床：外徑125cm×1.2m高、冷凝設備及真空泵（7.5kwh），每個吸附床填充硅膠及活性碳各一半。前者于床體上方，為了去除C6+S和部分C5S，而后段則為去除C4+S及部分C5S。進口端即接外徑80cm×1.8m的儲槽。進口流率保持在1300-1350Nlmin。

2 VRU操作

VRU操作分為三個步驟，在連續操作中，在步驟一中，含水氣的油氣進入活性吸附緩沖槽中去除，干凈的氣體排出至大氣。直到VOCs排放濃度達0.05至0.5vol%時，再進行步驟二：活性碳吸附槽藉低壓來進行再生，在真空下，以干凈的氣體流入。干凈氣體流量變化控制在50至200Nlmin間，氣流出口接冷凝設備以回收部份汽油，之后再進入PSA系統繼續處理。

PSA吸附程序分四個步驟：

1.pressurization

2.adsorption

3.vacuumregeneration

4.desorption。吸附壓力保持780mmHg，而脫附壓力為65至100mmHg間，而干凈氣體流率為30-40Nlmin。處理技術使用低沸點吸收劑進行吸收油氣的吸收法，采減壓使吸收劑蒸發，以完成回收；或者運用與吸收法截然不同的吸附法，不同處在于氣液平衡相間不互相依存。

3 結語

未處理的汽油蒸汽進入吸附塔中進行吸附，而處理過的干凈氣體從頂端排出。當吸附塔達真空負壓時，則汽油蒸汽即被脫附，再由冷凝器經冷凝處理回收至油槽中，而無法冷凝的汽油蒸汽再回吸附塔中進行處理。

參考文獻

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