成品油裝車油氣回收技術(shù)的應(yīng)用與分析

蓋滌浩,林 聰，李安訓(xùn)，李 新

(利華益利津煉化有限公司,山東 東營(yíng) 257400)

隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，石油生產(chǎn)和消費(fèi)量迅速增長(zhǎng)，這極大的促進(jìn)了我國(guó)石油加工行業(yè)的發(fā)展，但是在石油加工、儲(chǔ)運(yùn)行業(yè)中，油品在生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)的各環(huán)節(jié)都會(huì)揮發(fā)損失，在造成能源浪費(fèi)的同時(shí)，還會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程特別是裝車過(guò)程中產(chǎn)生大量油氣，因?yàn)檠b卸過(guò)程產(chǎn)生的油氣多維氣相烴類的有毒氣體，由于密度一般比空氣中，所以大量聚集在地面，如果遇到通風(fēng)不良達(dá)到油氣爆炸極限，可能造成火災(zāi)甚至重大安全事故；另外油氣嚴(yán)重危害人的身體健康，若操作人員吸入過(guò)量有毒油氣，將會(huì)導(dǎo)致中毒，損害人的呼吸系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)，嚴(yán)重的會(huì)造成麻醉、痙攣甚至死亡，所以隨著我國(guó)環(huán)保法律法規(guī)的日益完善，加強(qiáng)儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)過(guò)程的油氣回收治理勢(shì)在必行。本文主要探討了石油化工企業(yè)成品油裝車過(guò)程油氣回收技術(shù)的具體應(yīng)用。

1 油氣回收技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，2018年全國(guó)原油加工量突破6億噸，按照油品在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中的揮發(fā)損失最高可達(dá)0.3%計(jì)算，去年全國(guó)汽油從石油加工企業(yè)到用戶的儲(chǔ)、運(yùn)、銷等過(guò)程中至少會(huì)排放飽和油氣量約為10億m3，其中包含的輕質(zhì)油品量約為100萬(wàn)噸，因此對(duì)揮發(fā)油氣進(jìn)行回收治理意義深遠(yuǎn)。從經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境保護(hù)兩方面來(lái)看，油氣回收技術(shù)主要還是適用于輕質(zhì)分油品(如汽油)含量較高，揮發(fā)性較強(qiáng)的儲(chǔ)存和銷售過(guò)程中。近年來(lái)，中國(guó)正致力于油氣回收先進(jìn)技術(shù)方面的探索和研發(fā)，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，相信在不久的將來(lái)會(huì)取得實(shí)質(zhì)性的突破。

2 常見(jiàn)油氣回收技術(shù)的原理及特點(diǎn)

油氣回收是一種節(jié)能環(huán)保的技術(shù)，采用油氣回收技術(shù)，回收裝車過(guò)程中無(wú)組織排放的油氣，防止高濃度油氣揮發(fā)到大氣中，消除裝車及周邊的安全隱患，通過(guò)回收提高資源利用效率，減少能源浪費(fèi)，同時(shí)獲得客觀經(jīng)濟(jì)效益。目前國(guó)內(nèi)外主要采用的油氣回收方法有吸收法、冷凝法、吸附法和膜分離法四種類型。

2.1 吸收法

吸收法是根據(jù)混合油氣中各組分在吸收劑中的溶解度的大小，來(lái)進(jìn)行油氣和空氣的分離。一般用柴油等貧油做吸收劑，采用油氣與從吸收塔頂淋噴的吸收劑進(jìn)行逆流接觸，吸收劑對(duì)烴類組分進(jìn)行選擇性吸收，未被吸收的氣體經(jīng)阻火器排放，吸收劑進(jìn)入真空解吸罐解吸，富集油氣再用油品吸收。吸收法優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)彈性大，操作方便，可以回收氣體混合物；缺點(diǎn)是不利于間歇操作，對(duì)吸附劑和吸附設(shè)備的要求高、吸收劑需要不斷消耗不斷補(bǔ)充，能耗高。

2.2 冷凝法

冷凝法是利用制冷技術(shù)將油氣的熱量置換出來(lái)，實(shí)現(xiàn)油氣組分從氣相到液相的直接轉(zhuǎn)換，利用烴類物質(zhì)在不同溫度下的蒸汽壓差異，通過(guò)降溫使油氣中一些烴類蒸汽壓達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)，過(guò)飽和蒸汽冷凝成液態(tài)，回收油氣的方法。冷凝法是目前比較成熟的一種油氣回收方法，它優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、操作彈性大，可以回收純凈的產(chǎn)品、適用于高濃度烴蒸汽回收處理，缺點(diǎn)是純冷凝法油氣回收機(jī)組存在著耗電量偏大、能耗高，運(yùn)行費(fèi)用高、需要相對(duì)穩(wěn)定的流動(dòng)及濃度，不適用低濃度的烴蒸汽，甲烷等低烴類需要冷卻到-160℃。

2.3 吸附法

吸附法是利用活性炭、硅膠或活性纖維等吸附劑對(duì)油氣/空氣混合氣的吸附力的大小，實(shí)現(xiàn)油氣和空氣的分離。油氣通過(guò)活性炭等吸附劑，油氣組分吸附在吸附劑表面，然后再經(jīng)過(guò)減壓脫附或蒸汽脫附，富集的油氣用真空泵抽吸到油罐或用其他方法液化，而活性炭等吸附劑對(duì)空氣的吸附力非常小，未被吸附的尾氣經(jīng)排氣管排放。吸附法優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)運(yùn)行好，吸附效率高，對(duì)長(zhǎng)期運(yùn)行和間歇運(yùn)行都使用；缺點(diǎn)是活性炭吸附過(guò)程放熱，對(duì)溫度必須嚴(yán)格控制，如果進(jìn)料氣中含固體顆粒，必須進(jìn)行預(yù)處理。

2.4 膜分離法

膜分離法是利用特殊高分子膜對(duì)烴類有優(yōu)先透過(guò)性的特點(diǎn)，讓油氣和空氣混合氣在一定壓力的推動(dòng)下，使油氣分子優(yōu)先透過(guò)高分子膜，而空氣組分則被截留排放，富集的油氣傳輸回油罐或用其他方法液化。膜分離法優(yōu)點(diǎn)是占地小，處理氣體的流量和濃度不受限制，特別適用汽油裝車、裝船、流程簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是壓縮機(jī)防爆性能要求極高，存在安全隱患、膜及組件需要定時(shí)整體更換，機(jī)組壽命短、需要配置吸收塔抽取油品噴淋吸收,且投資過(guò)高。

3 油氣回收技術(shù)應(yīng)用

我公司成品油裝卸區(qū)建設(shè)的油氣回收設(shè)施分為密閉裝車改造和油氣回收處理兩部分，油氣回收設(shè)施處理能力2300Nm3/h，設(shè)施綜合考慮了吸收法、冷凝法、吸附法和膜分離法等4種比較成熟的油氣回收技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和不足，采用“淺冷吸收+多級(jí)吸附+再生尾氣冷凝回收”工藝，將吸收法、冷凝法和吸附法上進(jìn)行組合優(yōu)化、合理搭配，在保證油氣回收設(shè)施運(yùn)行效果的基礎(chǔ)上，盡可能的降低能源特別是電力消耗，實(shí)現(xiàn)設(shè)施的安全、高效、低耗運(yùn)行。

3.1 密閉裝車改造

對(duì)原成品油裝車系統(tǒng)進(jìn)行改造，改造后采用全密閉裝車鶴管進(jìn)行裝車。首先，油品通過(guò)下裝鶴管從槽車底部進(jìn)入油罐，油罐中的油氣經(jīng)過(guò)氣相鶴管進(jìn)入DN150油氣支路，氣相鶴管與有關(guān)口緊密連接、無(wú)泄漏；其次，各油氣支管匯集連接到DN250油氣總管，經(jīng)油氣總管將油氣輸送至新建的油氣回收設(shè)施；最后，油氣通過(guò)油氣回收進(jìn)行回收處理，回收油品經(jīng)泵加壓后輸送至中間儲(chǔ)罐，處理后廢氣達(dá)標(biāo)排放。為提高整體系統(tǒng)的安全性，密閉裝車系統(tǒng)配備了定量裝車控制儀、溢流靜電保護(hù)器、氣體探測(cè)儀、緊急切斷閥等聯(lián)鎖安全保護(hù)設(shè)施，油氣管路配套阻火器、氣體流量開(kāi)關(guān)。

3.2 油氣回收處理

3.2.1 淺冷吸收

采用“吸收+冷卻”的方法，從裝卸車臺(tái)收集的油氣首先在吸收分離及壓力平衡罐進(jìn)行吸收，采用重石腦油作為吸收劑，吸收后的富液返回到儲(chǔ)罐。合理的低溫是提高吸收效率的關(guān)鍵，通過(guò)制冷機(jī)組來(lái)降低吸收劑的溫度，使吸收液石腦油達(dá)到最佳的吸收溫度，控制在2～10℃范圍內(nèi)。通過(guò)淺冷吸收高濃度的組分去除率達(dá)到80%以上，吸收功能達(dá)到500g/m3。該部分作為裝卸車臺(tái)油氣的預(yù)處理段，有效減輕后段處理裝置的負(fù)荷和后道吸附分離系統(tǒng)再生成本；同時(shí)預(yù)處理系統(tǒng)增加除霧裝置，降低處理后廢氣的濕度，有助于保證后續(xù)吸附裝置的效率。

3.2.2 多級(jí)吸附

吸附系統(tǒng)采用二級(jí)吸附工藝，一級(jí)采用兩個(gè)吸附罐并聯(lián)運(yùn)行，一用一備，二級(jí)采用一個(gè)吸附罐，同時(shí)運(yùn)行、間斷再生，吸附劑采用活性炭。廢氣通過(guò)該吸附分離裝置時(shí)，各組分被吸附在填料內(nèi)，使氣體得到凈化。吸附劑再生采用"真空+干法溫升"的方式，再生后物料中不含水分，可直接回收至用戶儲(chǔ)罐，且在一級(jí)吸附裝置的出氣管線上和排氣總管上各安裝一套VOC氣體在線檢測(cè)儀表，通過(guò)指標(biāo)參數(shù)控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)在線再生。

3.2.3 再生尾氣冷凝回收

再生尾氣通過(guò)二級(jí)冷卻系統(tǒng)分離出凝析油，其中一級(jí)冷卻采用空冷換熱器冷卻，二級(jí)冷卻采用深冷換熱器冷卻，分離出的凝析油儲(chǔ)存在凝析油儲(chǔ)罐進(jìn)行回用。解析結(jié)束后，為不影響下一個(gè)吸附周期，吸附填料快速降溫，通入低溫氮?dú)膺M(jìn)行降溫。同時(shí)采用“非再生時(shí)間段儲(chǔ)冷”形式，可實(shí)現(xiàn)小功率，大冷量?jī)?chǔ)存的功能，大大降低運(yùn)行功率及能耗。

4 運(yùn)行效果分析

我公司油氣回收設(shè)施2018年2月3日投入運(yùn)行，至2019年3月1日不間斷連續(xù)運(yùn)行，平均負(fù)荷達(dá)到設(shè)計(jì)值的86.9%。成品油裝卸區(qū)現(xiàn)場(chǎng)油氣異味明顯改善，油氣回收效果顯著。根據(jù)第三方機(jī)構(gòu)出具的檢測(cè)數(shù)據(jù)，處理前油氣最高87862mg/m3、最低38545mg/m3，處理后油氣最高77.5mg/m3、最低69.2mg/m3，油氣去除效果在大于95%，油氣回收設(shè)施運(yùn)行穩(wěn)定，油氣回收效果明顯，滿足《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB31571-2015》規(guī)定的大氣污染物排放限值要求；同時(shí)，油氣回收設(shè)施整體運(yùn)行能耗較低，設(shè)施整體運(yùn)行功率38KW、消耗蒸汽0.52t/d。油氣回收設(shè)施處理前/后油氣檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 油氣回收設(shè)施處理前/后油氣數(shù)據(jù)表

5 結(jié)論

油氣回收設(shè)施運(yùn)行一年來(lái)，操作平穩(wěn)，油氣回收效果良好。

(1)根據(jù)公司季度及不定期抽樣檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示，我公司的油氣回收設(shè)施處理后油氣在65～80mg/m3范圍內(nèi)，去除效率大于95%。

(2)油氣回收設(shè)施運(yùn)行能耗較低，在保證油氣回收效率和廢氣排放指標(biāo)合格的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了低耗運(yùn)行。