白路路
(中海油惠州石化有限公司,廣東惠州 516000)
長期以來,油氣資源的回收利用問題一直都是油氣加工行業的技術難點,我國的油氣回收技術目前尚不成熟,依然存在諸多需要改進和優化的內容。在這一背景下,加強對于油氣儲運中油氣回收技術的應用研究對于推動油氣加工行業的持續發展有著一定的現實意義。
油氣回收技術種類繁多,但其本質上均以根據分層液化和分層冷卻的原理來實現油氣回收,從而將油氣資源轉變為液態的油品,最終達到提高油氣資源利用率,創造更高經濟效益的目的。在實際當中,油氣儲運的最大問題在于蒸發現象的存在,一旦出現蒸發現象,則意味著勢必會造成油氣資源的損失,即便是后期的加工環節也會存在這種情況。與歐美等發達國家相比,我國針對油氣回收技術的研究尚不成熟,且起步較晚,故我國油氣資源在儲運過程中的損失量相對較高,一般維持在5%~10%。其次,我國的基礎設施相對較為欠缺,不夠全面,而歐美等國基本上會在油庫、石油煉廠等區域安裝油氣回收裝置,且普及率較高,接近100%,從而在油氣資源的生產、運輸、加工等全部環節做好銜接工作,進而實現對油氣損失量的有效控制。因為歐美等國在油氣回收技術層面的先進性和回收基礎設施的充足性,才能將油氣損失量控制在5%之內,而這一標準遠遠超過了我國的實力水平[1]。
吸附技術原理是利用固體吸附劑將油氣資源內的烴類氣體吸附出來,同時也可以實現烴類氣體組成部分的相互分析。一般情況下,吸附技術主要應用于天然氣中含烴類氣體相對較小的地區,且天然氣自身的氣量需要保持較低的水準。需要注意的是,吸附烴類氣體的過程中,只有當固體吸附劑轉變為飽和狀態之后才能夠停止氣體的吸附,吸附完成之后需要給予固體吸附劑一定的熱氣流,從而將烴類氣體分離出來,最終得到理想的油氣產品。從技術優勢的角度來看,吸附技術的最大優點在于成本投入少、使用簡單、無技術難點,但同時也存在著無法重復使用、可應用范圍較小的局限性[2]。
烴類氣體的組成部分在油中會存在著不同的溶解度,因為可以根據這一原理將部分烴類氣體分離出來。油吸收技術分為多種形式,主要的區分依據在于溫度的不同,其主要包括常溫吸收技術和低溫吸收技術,而不同的技術形式適應于不同的環境當中。一般而言,批量生產中常使用常溫吸收技術,而當生產環境的壓力較高時,則優先考慮低溫吸收技術。低溫吸收技術主要使用冷卻裝置對油進行冷卻,而低溫的油則可以將天然氣中的重組分吸收出來,而當吸收完成之后還可以在低壓環境下將吸收的組分重新釋放,從而實現吸收油的重復利用。從本質來看,吸收油會隨著使用次數的增加而導致吸收效果下降,二次使用吸收油時,只能吸附80%左右的目標組分。現階段,由于低溫吸收技術自身的工藝流程較為復雜、且成本較高、技術難度高,故該技術已經逐步被淘汰,冷凝分離技術則成為了替代者。
冷凝分離技術是依靠油氣資源的物理特性來實現油氣的回收。油氣的組成成分較多,且不同成分的冷凝溫度不同,因而可以通過將油氣資源冷卻至特定的溫度之后,將沸點較高的烴類氣體分離出來,最終再通過精加工的形式來獲取特定的油氣產品。與其他油氣回收技術相比較,冷凝分離技術的最大優勢在于其自身的成本低、流程簡單以及回收效率高,因而該技術在實際當中得到了廣泛的應用。冷凝分離技術可以根據冷卻方式不同劃分為多個種類,包括復合制冷、熱分離機制冷、膨脹劑制冷、壓縮式制冷、吸收制冷等。其中,壓縮式制冷并不是傳統意義上的制冷方式,其屬于變相制冷的一種,主要使用丙烷、乙烷等制冷劑來達到制冷的效果。而吸收制冷則是利用熱能來實現制冷效果的變相制冷,其主要只指將油氣資源中的熱能吸收出來,從而達到降低溫度的效果,由于吸收制冷技術具有一定的特殊性,且技術應用難度較高,故在實際當中很少應用,僅在條件特殊的情況下進行使用。應用比例最大的制冷方式為冷劑制冷,其主要優勢在于可以根據實際的生產要求,靈活調控制冷效果,且該技術具有較高的穩定性,不會因為油氣資源中氣體組成成分和比例的不同而受到影響。膨脹劑制冷技術則對于壓力環境有著明確的要求[4]。從壓力角度來看,外部氣體和油氣之間必須存在壓力差,否則就無法實現壓縮部分油氣的效果。此外,當油氣處于膨脹狀態時才能夠達到吸收熱量的效果,進而才能達到制冷的目的。膨脹劑制冷的優勢在于技術應用難度低,且所需的設備種類、數量相對較少,維護成本也相對較低。但是,我國的膨脹劑制冷技術相對不夠成熟,其主要問題集中在設備不完善方面,制冷溫度區間僅僅能夠控制在-20~60℃,且需要通過中低壓制冷,無法使用高壓制冷,因而實際的制冷效果和制冷效率相對較低,具有較大的改進空間。復合劑制冷技術則是使用多種制冷劑實現制冷效果的制冷技術,復合劑制冷技術的最大優勢在于融合了多種制冷技術的優勢,同時也對其他制冷技術的不足進行了補充。例如:冷凝制冷和吸附制冷的同時使用,可以將油氣資源冷凝為液體,并通過吸附技術來將特定的物質回收,最終達到了提高回收效率的根本目的,且能夠保證油氣回收的質量。
分離膜技術主要是通過不同氣體對于分離膜的滲透率不同而實現油氣資源的回收。從技術原理可以看出,分離膜技術的重點在于分離膜的制作。在面對不同成分、不同比例的油氣資源時,所使用的分離膜也是不同的。具體回收時需要根據油氣資源的組成情況來判斷物質的滲透效果,從而有針對性的進行制作,且制作工藝和制作原料也相對較為特殊。由于分離膜技術的針對性較強,故其能夠在回收油氣資源時保持較好的效果和效率,但缺點在于分離膜需要現場制作,需要耗費大量的時間,且分離膜自身的成本也相對較高,因而分離膜技術只在面對特殊的油氣資源時使用。
從油氣加工企業的角度來看,油氣回收技術首先需要具有實用價值,能夠滿足基本的油氣回收要求,同時才能考慮經濟效益,盡量降低油氣回收技術的應用成本。為了實現這一目標,油氣加工企業需要對現有的油氣回收技術進行優化和調整,重視先進技術的應用和普及,提高油氣回收裝置的普及率,最終達到提高油氣回收效率的根本目的。
在實際應用過程中,低溫分離技術普遍存在著能耗較高的問題,而導致這一問題的主要原因在于保溫效果較差,冷卻介質在運輸過程中的能耗較高。為了控制能耗情況,不僅需要重視保溫操作,更需要對現有的冷卻裝置進行適當的調整和優化,盡量減少冷源與生產設備之間的距離,通過減少運輸距離的方式來控制能耗情況。此外,油氣加工企業還可以應用自然風冷設備,來強化生產設備的散熱效果,確保將熱量值控制在理想范圍之內。而在電機設備的選擇方面,應當優先考慮具有節能性特征的電機設備,并通過加裝變頻調速裝置的方式來控制電機的運輸頻率,從而在滿足基本生產需求的情況下,對電機的轉速進行調整,避免額外的功率消耗。
油氣加工企業需要充分了解各種油氣回收技術的應用原理和應用要點,切實提高自身的油氣回收水平,減少油氣資源的浪費情況。