吸收、吸附法油氣回收裝置工藝設(shè)計(jì)

金山

摘要：介紹了吸收+吸附法油氣回收裝置的工藝設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：油氣回收;冷凝;吸附

1.工程概況

某油庫(kù)油品裝車時(shí)，為滿足環(huán)保要求，設(shè)置油氣回收裝置。

油氣回收設(shè)施處理能力：200m³/h。操作彈性0～110%，按照2個(gè)鶴管裝車量考慮。

要求經(jīng)過油氣回收成套設(shè)施后的排放氣滿足《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31570-2015）和《工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放控制標(biāo)準(zhǔn)》DB13/2322-2016的要求。

非甲烷總烴最低去除效率≥97%;且最高允許排放濃度要求≤100mg/m³。

2.油氣回收工藝選擇

國(guó)內(nèi)外油氣回收處理的技術(shù)主要有吸附法、吸收法、膜分離法和冷凝法四種。

吸收法是指油氣進(jìn)入吸收塔，被從塔頂噴淋的吸收劑吸收。但因占地大、吸收劑需要不斷補(bǔ)充以及回收效率較低等原因，吸收法油氣回收設(shè)施已慢慢淡出市場(chǎng)。

膜分離法是指在一定壓力下，利用選擇性透過膜實(shí)現(xiàn)廢氣中有機(jī)組分和空氣的分離。膜分離法工藝相對(duì)簡(jiǎn)單;但電耗較高，壓縮過程壓力在3.5bar左右，存在一定的安全隱患。

冷凝法是指利用廢氣中不同有機(jī)組分在不同溫度下具有不同的飽和蒸汽壓這一性質(zhì)，降低系統(tǒng)溫度，使其中有機(jī)組分液化分離，達(dá)到凈化回收的目的。冷凝法工藝較成熟，占地較小;但電耗較高，多級(jí)冷凝系統(tǒng)溫度可達(dá)-110℃，存在低溫凍傷的危險(xiǎn)。

吸附法是指廢氣中的VOC 組分被吸附劑吸附富集，廢氣得以凈化并達(dá)標(biāo)排放;吸附劑達(dá)到一定的飽和度后，進(jìn)行抽真空減壓再生，再生過程中脫附出的油氣再用油品進(jìn)行吸收，吸收后的貧氣再返回到吸附過程進(jìn)行吸附。吸附法電耗低、運(yùn)行費(fèi)用低、工藝技術(shù)成熟可靠，可以通過改變吸附和再生運(yùn)行的工作條件來控制出口氣體中油氣的濃度。

綜合考慮各種油氣回收工藝方法的特點(diǎn)，結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，油氣回收設(shè)施采用吸附+吸收法。

3、流程描述

汽車裝車作業(yè)時(shí)，油品通過裝車泵進(jìn)入油槽車，裝車過程中的油氣通過油氣回收鶴管進(jìn)入油氣回收總管，然后進(jìn)入油氣分離器進(jìn)行初步分離。油氣分離器能從油氣中分離出液態(tài)油品，油品通過油泵抽回油罐。油氣分離器分離的氣相進(jìn)入兩個(gè)吸附塔中的一個(gè)。每個(gè)吸附塔都裝滿了特殊的活性炭。空氣-油氣混合氣體中的碳?xì)浠衔锉晃交钚蕴苛Ｗ颖砻妫⒃诖髿鈼l件下停留在那里。混合氣體中的空氣成分不受活性炭的影響，通過活性炭之后進(jìn)入大氣，中間不再摻雜碳?xì)浠衔铩?/p>

當(dāng)空氣-碳?xì)浠衔锘旌蠚怏w通過吸附劑巨大的吸收表面之后，碳?xì)浠衔锉晃交钚蕴勘砻妫坏┗钚蕴拷咏湓O(shè)計(jì)吸附極限，炭床必須再生，以繼續(xù)作為吸附劑發(fā)揮作用。油氣回收系統(tǒng)通過真空泵使吸附劑暴露在高真空（負(fù)壓）下的方式實(shí)現(xiàn)吸附劑的再生。

活性炭中解吸出來的油氣進(jìn)入吸收塔。在吸收塔（立式）中，濃縮碳?xì)浠衔锊粩嘞蛏线\(yùn)動(dòng)，穿過一層厚厚的鮑爾環(huán)填充的填料層。同時(shí)，吸收劑從油庫(kù)儲(chǔ)藏罐抽到油氣回收裝置，流向吸收塔頂部，在這里，他們被均勻分配，向下流過填料。填料為向下流動(dòng)的油品和向上運(yùn)動(dòng)的油氣提供了足夠大的接觸表面積。這種接觸使?jié)饪s的氣相碳?xì)浠衔锊粩嘣谝后w油品中溶解。液體油品向下流出吸收塔底部，在這里油氣被收集并抽回到油庫(kù)日罐。

3 設(shè)計(jì)方案

油氣回收設(shè)施撬塊化設(shè)計(jì)，由2個(gè)撬組成，放空管、吸附罐成一個(gè)撬，長(zhǎng)6m×寬3m;

油氣分離器、吸收塔、真空泵、供油泵、回油泵、油泵成一個(gè)撬，長(zhǎng)6m×寬3m。

撬體總長(zhǎng)6m×寬6m。

4 吸附罐直徑、容積計(jì)算

空塔直徑d取1.6，截面積A₁=2m²，則空塔風(fēng)速V₂=0.055（m³/s）÷2=0.02m/s，

滿足設(shè)計(jì)（0.8～1.2m/s）要求。

活性炭吸附能力按2.5%設(shè)計(jì)，吸附時(shí)間按20分鐘計(jì)，進(jìn)氣濃度按700g/m?計(jì)，處理量為220m³/h，則裝填量：M=700×220÷60×15÷2.5%=2.05噸。

設(shè)計(jì)余量10%，M=2.25噸。

吸附采用兩種吸附劑進(jìn)行吸附，吸附罐底部采用活性碳，頂部設(shè)置硅膠，采用兩種吸附劑保證非甲烷總烴最低去除效率≥97%;且最高允許排放濃度要求≤100mg/m³，活性炭（質(zhì)量占60%）、硅膠（質(zhì)量占40%）。

經(jīng)計(jì)算V=4.96m³，目前吸附塔填料高度為2.7m高、塔徑1.6m，填料體積5.4m³，滿足工況要求。

5 工藝參數(shù)

吸收劑汽油供、回油循環(huán)量：20m?/h

活性炭罐切換時(shí)間：15分鐘

活性炭罐解吸時(shí)運(yùn)行壓力：<-0.1MPa

炭床的正常工作溫度：<60℃

真空泵出口溫度：小于80℃

真空泵進(jìn)口真空度：-0.08～-0.098MPa

該套設(shè)施滿足油氣處理量200m³/h要求。

參考文獻(xiàn)

[1]黃維華 趙書華，高錫祺. 推廣應(yīng)用油氣回收技術(shù)勢(shì)在必行[J].石油庫(kù)與加油站，2000，9（3）。

（作者單位：中油遼河工程有限公司）