原油碼頭油氣催化燃燒處理方法研究

韓宗德

摘要：近年來，我國對于環(huán)境保護愈發(fā)重視，國家多次提出并著手改進的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整對石油產(chǎn)量和品質(zhì)提出了更高的要求。我國己然發(fā)展成為了一個石油生產(chǎn)和消費的大國，但是由于我國油氣儲運設(shè)施以及油氣回收處理技術(shù)與歐美發(fā)達國家相對比，目前仍然存在著著巨大的差距。油品在儲運、裝卸和銷售等過程中產(chǎn)生的油氣損耗量是驚人的，這不僅僅會造成了資源的極大浪費，還會對大氣環(huán)境造成巨大的污染。鑒于此，本文主要分析探討了原油碼頭油氣催化燃燒處理方法，以供參閱。

關(guān)鍵詞：原油碼頭；油氣催化；燃燒處理

油品里面的揮發(fā)性有機化合物一般都是有毒物質(zhì)，由于相對密度大于空氣，會發(fā)到空氣中漂浮在地面層，容易對周圍的人和環(huán)境造成污染影響。人體如果在吸入過多的較高濃度的油蒸氣以后，一般會造成人體中毒，皮膚層、呼吸系統(tǒng)以及大腦神經(jīng)中樞有可能會被極大地破壞，最終還有可能造成麻醉、抽搐甚至死亡。除此之外，揮發(fā)性有機物還會對大自然造成巨大的危害，即形成光化學(xué)霧，同時油蒸氣還可能會對涂料等有機化工材料起到腐蝕傷害，使得設(shè)備腐蝕速度增快。因此，對于油蒸氣的回收處理技術(shù)的研究，對節(jié)能減排、保護環(huán)境都有著至關(guān)重要的作用。

1國外原油碼頭油氣回收技術(shù)

碼頭油氣回收技術(shù)在節(jié)約能源、提高資源利用率方面有著舉足輕重的作用。油氣在油庫儲存、碼頭油船運輸?shù)取捇瘡S煉化、加油站銷售等各個環(huán)節(jié)的揮發(fā)損耗量都是巨大的。研究表明，lm3汽油從油庫出發(fā)，經(jīng)過中間各種儲運過程，最后被加到消費者汽車里面，將損耗3.41kg。2008年中國石油消費總量達3億噸以上，汽油產(chǎn)量約為9000萬噸，石油和天然氣累計排放量約為5億m3，高達60萬噸汽油的損失降。相當于一個中等規(guī)模的油田和煉油廠的生產(chǎn)和煉油能力，以上都還不包括石油進口的損失，由此可知油氣揮發(fā)損失所造成的能源和經(jīng)濟損失非常巨大。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，石油天然氣的消耗量還會繼續(xù)增大，尤其是碼頭油氣回收處理量會持續(xù)增加，因此油氣回收節(jié)能技術(shù)非常具有必要性。國內(nèi)外文獻資料表明，冷凝法、膜分離法、吸收法、吸附法、是原油碼頭油氣回收的最常用的四種經(jīng)典方法，油氣破壞處理技術(shù)主要有催化燃燒法和熱力焚燒法，近年通過幾種回收技術(shù)或者破壞處理技術(shù)的組合工藝技術(shù)也逐漸出現(xiàn)，在國外原油碼頭油氣回收處理工藝技術(shù)中吸收.活性炭吸附組合法使用最常見。

2催化燃燒法工業(yè)化應(yīng)用前景

在港口碼頭裝卸原油和物料的過程中會揮發(fā)出含易揮發(fā)有機組份的大量油氣，并從船艙透氣管、呼吸閥溢出進入大氣。由于港口碼頭作業(yè)量大，導(dǎo)致油氣揮發(fā)問題嚴重，并帶來港口環(huán)境、安全和能耗問題。現(xiàn)有技術(shù)中處理廢油氣的方法有：吸附法、吸收法、冷凝法、膜回收法和燃燒法，其中吸附法對油氣回收率低于國家標準，吸收法不利于碼頭上的間歇操作，冷凝法需要將油氣降溫到一40℃，制冷能耗大，膜分離法對防爆性能要求高，在現(xiàn)有條件下投資成本大，而且以上方法中所需的設(shè)備占地面積大，能耗要求高，不適宜處置碼頭上的油氣。燃燒法通過將收集的油氣直接充分燃燒生成二氧化碳、水等對環(huán)境無污染的物質(zhì)后排出，所需投資少，對工藝技術(shù)要求不高，而且安全。中國專利CN202355988U，專利名稱一種節(jié)能環(huán)保式油氣回收處理裝置，公告日期2012年8月1日，公開了一種含有油氣吸附塔、鍋爐或焚燒爐的油氣焚燒裝置，該裝置通過吸附塔回收油氣，然后送入鍋爐或焚燒爐中焚燒排出，但是該油氣吸附塔中止和重新運行的成本高，適宜長時間連續(xù)操作，適合油田開采等領(lǐng)域，而且吸附塔、焚燒爐的占地面積大，設(shè)備投資成本高因此不適宜碼頭油氣的間歇處理操作。催化燃燒法的熱效率是改變了鍋爐傳統(tǒng)火焰燃燒方式把催化燃燒推向工業(yè)化的重要步驟。

3催化燃燒法處理原油碼頭油氣

直接燃燒法回收處理原油碼頭油氣在國內(nèi)外己經(jīng)有比較多的案例，原油碼頭油氣濃度一般比較高，成分也比較復(fù)雜，直接燃燒法是通過氧化燃燒反應(yīng)直接將VOC反應(yīng)生成有機氣體C02和H2O，并且燃燒法處理油氣的效率相對較高可達97%以上。而催化燃燒法處理原油碼頭油氣裝置設(shè)施目前國內(nèi)外還沒有先例。燃燒也稱為直接火焰燃燒，它是把VOC中可燃的有機物組分當作燃料在氣流中直接燃燒，溫度一般在1100℃左右。因此，該方法只適用于凈化有機物組分燃燒時熱值較高的VOCs，因為只有燃燒時放出的熱量能夠補償散向環(huán)境中的熱量時，才能保持燃燒區(qū)的溫度，維持燃燒的持續(xù)。而在特殊金屬催化劑的催化作用下，催化燃燒反應(yīng)可以在400℃左右便能正常催化燃燒反應(yīng)，同時也放出大量的熱量。從宏觀上講，國內(nèi)處理船舶裝船過程中的VOCs主要有兩種方法：燃燒處理法和回收處理法。現(xiàn)有回收技術(shù)中：吸附法需要預(yù)處理、吸附、脫附，過程比較復(fù)雜，對于大流量、高濃度的油氣，吸附法很難長時間穩(wěn)定運行；吸收法不利于碼頭上的間歇操作，對吸收劑和吸收設(shè)備要求也過高；冷凝法需要將油氣降溫到-40℃—95℃，否則不能有效去除油氣種的烴類化合物；膜分離法目前所需投資過高隋引。燃燒處理法操作簡單、投資少，催化燃燒法能夠大幅度節(jié)省能耗，適合碼頭油氣處理。火焰燃燒方式下，燃燒溫度常在1800K以上，NO，的產(chǎn)率會隨溫度的升高急劇增加。這樣，燃氣鍋爐會產(chǎn)生大量的N0；污染物；其次，火焰燒燒效率低，揮發(fā)性有機物得不到充分燃燒，造成了能源的浪費和環(huán)境的污染；火焰的輻射量占燃燒發(fā)熱量的比例很小，反應(yīng)區(qū)內(nèi)的輻射大部分來自燃燒產(chǎn)生的熱煙氣，其輻射量的大小則取決于是否賦予時間進行輻射換熱。與化學(xué)工業(yè)中的不完全氧化反應(yīng)不同，催化燃燒反應(yīng)是異相催化反應(yīng)中的完全氧化反應(yīng)，可使氣體分子完全破壞，生成燃燒最終產(chǎn)物C02和H2O，同時放出熱量。催化燃燒作為一種新型的燃燒方式，恰好可以解決火焰燃燒的諸多弊端。催化燃燒作為一種新型的燃燒方式，可實現(xiàn)近100%的燃料轉(zhuǎn)換率。與傳統(tǒng)的火焰燃燒相比較，催化燃燒具有低燃燒溫度和低污染物排放量等優(yōu)點，并且到目前為止僅有催化燃燒能夠?qū)崿F(xiàn)近零污染物排放。

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（作者單位：山東魯龍?zhí)烊粴庥邢薰荆?/p>