活性炭吸附-冷凝綜合技術(shù)在油氣回收應(yīng)用評(píng)價(jià)

張彥新 李健

摘 ? ? ?要：針對(duì)目前油氣回收領(lǐng)域中存在的回收成本高、能耗高、三廢等問題，利用活性炭吸附-冷凝綜合技術(shù)實(shí)現(xiàn)了油氣的高效、低成本回收，油氣經(jīng)過預(yù)冷器、一級(jí)冷凝器、二級(jí)冷凝器將大部分輕組分烷烴冷凝，再經(jīng)過活性炭吸附，整套技術(shù)的油氣回收率達(dá)到99%;對(duì)油氣回收工藝參數(shù)中的預(yù)冷器溫度、一級(jí)冷凝器溫度、二級(jí)冷凝器溫度進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化后條件為：預(yù)冷器溫度0 ℃，一級(jí)冷凝器溫度-20 ℃，二級(jí)冷凝器溫度-45 ℃。

關(guān) ?鍵 ?詞：油氣回收;活性炭吸附;冷凝法

中圖分類號(hào)：TE85 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ? ? 文章編號(hào)： 1671-0460（2020）04-0747-04

Abstract： Aiming at the problems in oil and gas recovery including high cost， high energy consumption and three wastes， integrated technology of active carbon adsorption and condensation was developed to realize high efficiency and low cost recovery of oil and gas. In the process， most light component alkanes in oil and gas can be condensed by precooler， primary condenser and secondary condenser， and then residue oil and gas is adsorbed by activated carbon， the oil and gas recovery rate can reach 99%.The precooler temperature， primary condenser temperature and secondary condenser temperature in oil and gas recovery process were optimized as follows： the precooler temperature 0 ℃， the primary condenser temperature -20 ℃ and the secondary condenser temperature -45 ℃.

Key words： Oil and gas recovery; Activated carbon adsorption; Condensation method

在石油及其下游汽油產(chǎn)品運(yùn)輸、加工過程中，油品中蒸氣壓較大、分子量較小的輕組分物料揮發(fā)，導(dǎo)致油品損耗，在油品運(yùn)輸、加工過程中，油品中輕組分含量越大，油品中油氣的蒸發(fā)損失量越大。例如，在運(yùn)輸過程中空罐車內(nèi)裝滿空氣與油氣混合氣，當(dāng)油品向罐車內(nèi)填充時(shí)，原油油氣排出，反過來，罐車內(nèi)油品向儲(chǔ)罐內(nèi)輸送時(shí)，儲(chǔ)罐內(nèi)上部分空間需要排空，這樣上端的油氣會(huì)排放至大氣中[1-4];據(jù)統(tǒng)計(jì)在2007年國內(nèi)原油和成品油的油氣揮發(fā)損耗占總量的0.3%～0.45%，總揮發(fā)量高達(dá)56萬t[5]。油品中油氣揮發(fā)不僅造成了資源的浪費(fèi)，同時(shí)，揮發(fā)出的有機(jī)物對(duì)人與環(huán)境造成了較大的危害，有機(jī)物進(jìn)入大氣后與空氣在紫外線的作用下反應(yīng)，生成氮氧化物、一氧化碳污染物，另外，油氣揮發(fā)進(jìn)入環(huán)境中，如遇到明火即發(fā)生爆炸及火災(zāi)，后果不堪設(shè)想。

目前對(duì)于油氣的排放國家相關(guān)部門出臺(tái)了油氣的排放國家標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也要求生產(chǎn)、運(yùn)輸單位需對(duì)油品中的油氣進(jìn)行回收，現(xiàn)有油氣生產(chǎn)、運(yùn)輸單位中應(yīng)用的油氣回收法主要包括四種：冷凝法、吸附法、吸收法、膜法[6-11]，其中冷凝法與吸附法是目前廣泛應(yīng)用的兩種方法，冷凝法是在裝置油氣排放孔設(shè)置多級(jí)低溫冷凝裝置，使油氣中的輕組分油品低溫冷凝并回收;吸收法是利用活性炭、分子篩、硅膠等高活性、高比表面積物質(zhì)通過范德華力將油氣中的地組分物質(zhì)吸附在吸附劑表面，當(dāng)吸附劑吸附飽和后再進(jìn)行高溫或減壓脫附，并對(duì)高濃度脫附油氣進(jìn)行再回收。冷凝法技術(shù)成熟應(yīng)用廣泛，但在使用過程中通常三級(jí)或四級(jí)冷凝裝置中冷凝溫度在-100 ℃左右，冷凝過程能耗較大，使得回收成本高，得不償失，且在二級(jí)和三級(jí)冷凝器中大量空氣中的水分凝結(jié)為冰，累積在冷凝器上易造成冷凝器的堵塞;吸附法技術(shù)同樣應(yīng)用廣泛，現(xiàn)有吸附法通常采用活性炭作為吸附劑，采用雙塔一開一再生模式進(jìn)行，由于油品加工、運(yùn)輸過程中，揮發(fā)量大，活性炭使用周期通常較短，因此需要經(jīng)常進(jìn)行脫附再生，使得操作過程繁瑣，成本相對(duì)較高[12-16]。

針對(duì)現(xiàn)有冷凝法、活性炭吸附法在油氣回收領(lǐng)域應(yīng)用中存在的問題，利用活性炭吸附、冷凝綜合技術(shù)對(duì)油氣進(jìn)行了回收研究，在油氣排放出口設(shè)置兩級(jí)溫度相對(duì)較高的低溫冷凝裝置，通過對(duì)油氣中組分常壓條件下的沸點(diǎn)和分壓的綜合考慮設(shè)置冷凝溫度，使大部分油氣回收，在冷凝管出口設(shè)置活性炭吸附裝置，對(duì)活性炭進(jìn)一步進(jìn)行回收。該技術(shù)綜合了冷凝法與吸附法的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)能夠降低回收成本，提高運(yùn)行周期，該技術(shù)未見報(bào)道。

1 ?活性炭吸附-冷凝綜合技術(shù)與裝置

1.1 ?活性炭吸附-冷凝綜合技術(shù)裝置

活性炭吸附-冷凝綜合技術(shù)裝置由冷凝部分與吸附部分組成，油氣處理裝置的第一個(gè)裝置為緩沖罐，經(jīng)過緩沖罐后設(shè)置一個(gè)預(yù)冷器和兩個(gè)冷凝器，逐級(jí)對(duì)油氣進(jìn)行降溫，緩沖罐、冷凝器下部設(shè)置有收集罐，用于收集冷凝和緩沖得到的有機(jī)相;在二級(jí)冷凝器管線出口設(shè)置有兩個(gè)并聯(lián)的吸附罐，兩個(gè)吸附罐采用一吸附一脫附模式運(yùn)行。吸附罐上部設(shè)置有排氣管，下端設(shè)置有真空泵連接管線至吸收塔，設(shè)備裝置如圖1。