油氣回收系統(tǒng)在芳烴罐區(qū)的應(yīng)用

王鋒，司美崛(陜西延長石油集團有限責(zé)任公司延安煉油廠，陜西 延安 727406)

0 引言

由于芳烴基于自身的特性，發(fā)生揮發(fā)后不僅會造成嚴重的經(jīng)濟損失，還會對周邊區(qū)域生態(tài)環(huán)境造成嚴重的威脅，因此芳烴的回收逐漸成為了當(dāng)前研究中的重點方向。目前工業(yè)中廣泛使用的芳烴氣體處理工藝有冷凝法、吸收法、吸附法以及膜分離技術(shù)等，因此實際中為了能夠達到更好的回收效率，通常采用不同技術(shù)方案組合的形式。本研究以某企業(yè)成品車間芳烴罐區(qū)油氣回收系統(tǒng)為研究對象，探究芳烴類揮發(fā)氣體收集系統(tǒng)及處理裝置的實際應(yīng)用成效。

1 油氣收集系統(tǒng)

油氣回收系統(tǒng)中最為主要的為油氣收集系統(tǒng)、油氣回收裝置。其中油氣收集系統(tǒng)主要是將儲罐、裝車等所產(chǎn)生的油氣輸送至油氣回收裝置中系統(tǒng)，是由回收裝置與傳輸裝置構(gòu)成，主要作用是將各儲罐中呼吸損耗及鶴位裝車中所產(chǎn)生的油氣安全地進行回收。該企業(yè)中油氣收集系統(tǒng)是由裝車鶴管、集氣管道、引風(fēng)機所構(gòu)成。

1.1 油氣裝置處理流程

油氣裝置針對鶴位裝車及儲罐所產(chǎn)生的氣體采用不同的油氣回收管道進行收集，并通過風(fēng)機將其傳輸至油氣回收裝置。為避免油氣進入回收裝置發(fā)生液堵，將油氣回收裝置前端增設(shè)一個凝液罐將氣體中凝液進行分離。

由于該企業(yè)裝車頻率較低，因此所配備風(fēng)機均為人工手動啟停，當(dāng)純苯或二甲苯3#鶴位裝車時手動開啟風(fēng)機，油氣隨氣相管線的油氣回收支管送至油氣回收裝置。而為了保持各儲罐的壓力平衡，在其頂部設(shè)置氣相管線，并增加自動氣動閥門聯(lián)動風(fēng)機啟停，防止各罐體內(nèi)壓力不均衡造成風(fēng)機的頻繁啟停及儲罐壓力振蕩等異常情況的發(fā)生。當(dāng)儲罐因進料或環(huán)境溫度的提升造成壓力超過安全閾值后氣動閥及風(fēng)機將會聯(lián)動開啟，油氣將會在負壓的作用下傳輸至油氣回收裝置中[1]。另外，為避免在不良條件下發(fā)生躥火等異常事故，需在各氣相鶴管后、儲罐頂部連接呼出氣管道區(qū)域均增加阻爆轟型阻火器。

1.2 罐區(qū)引風(fēng)系統(tǒng)

罐區(qū)引風(fēng)系統(tǒng)的主要作用為保障儲罐油氣安全輸送至油氣回收裝置，雖然裝車頻率較低，但儲罐進料作業(yè)較為頻繁，每天將會產(chǎn)生大量的呼出油氣，因此油氣回收裝置處理的油氣主要來源自儲罐。而罐區(qū)引風(fēng)系統(tǒng)是否能夠穩(wěn)定運行，是確保油氣回收系統(tǒng)安全運行的主要條件。

重烯烴罐日常呼出壓力、吸入壓力分別為690 Pa、-200 Pa，重烷基苯1#儲罐日常呼出壓力、吸入壓力分別為595 Pa、-200 Pa。當(dāng)風(fēng)機開啟后油氣呼出支管線上壓力變送器將會處于穩(wěn)定值，但需要注意此值過高的情況下將會導(dǎo)致儲罐呼吸閥高壓起跳、而數(shù)值較低時又將會形成過度抽氣導(dǎo)致儲罐液體的異常揮發(fā)。因此，在進行實際操作時需要至少保持2個重烷基苯1#儲罐的壓力變送器數(shù)值≥450 Pa，此時將開啟3個重烷基苯1#儲罐油氣回收管線上的氣動閥門；當(dāng)重烷基苯1#儲罐應(yīng)用的壓力變送器值其中的兩個和值≤250 Pa、重烯烴罐壓力變送器數(shù)值≥450 Pa時，3個重烷基苯1#儲罐油氣回收管線上的氣動閥門將會關(guān)閉，并開啟重烯烴罐油氣回收管線上的氣動閥門將會開啟[2]；而當(dāng)重烯烴罐壓力變送器數(shù)值≤250 Pa時，重烯烴罐油氣回收管線上的氣動閥門將會關(guān)閉；當(dāng)儲罐風(fēng)機后壓力變送器(儲罐總管壓力變送器)數(shù)值≥450 Pa時，風(fēng)機開啟，而當(dāng)數(shù)值≤250 Pa時，風(fēng)機則停止。

根據(jù)上述罐區(qū)引風(fēng)系統(tǒng)的運作情況可以發(fā)現(xiàn)，通過控制風(fēng)機、氣動閥門的狀態(tài)將儲罐壓力保持在250～450 Pa之間便可以確保油氣回收裝置正常、穩(wěn)定運行。此外，凝液罐對應(yīng)的壓力變送器≥4.0 kPa時將會開啟聯(lián)動的氣動閥門，而當(dāng)其壓力≤3.6 kPa時，將會關(guān)閉聯(lián)動的氣動閥門，這樣便可避免凝液罐超壓。

2 油氣回收裝置

2.1 工藝方案的確定

2.1.1 液相組成

該企業(yè)油氣回收裝置所處理的物料中主要為重烷基苯1#、二甲苯3#(液相組成為C6～C8)以及重烯烴(液相組成為C6以下—低碳烯烴)，物料液相組成及成分如表1所示。經(jīng)過詳細檢測發(fā)現(xiàn)，重烷基苯1呼出氣體組分主要為C5與C6的輕烴和苯，純苯、二甲苯3#呼出氣體組分主要為低碳烴類和苯(體積分數(shù)為0.5%～2.5%)，而重烯烴呼出氣體組分主要為單烯烴。

表1 物料液相組成及成分

該企業(yè)生產(chǎn)中成品車間裝車臺雖然具有較高濃度的廢氣，但整體裝車頻率較低。而儲罐在升溫時段雖然呈現(xiàn)出連續(xù)呼出，但總體呼出量較小，因此油氣濃度較低，若使用冷凝機組處理將會造成較大的能耗損耗。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，雖然利用活性炭纖維吸附技術(shù)能夠有效地對廢氣處理具有較好的吸附及回收特性，但該技術(shù)需要消耗大量的水，并且企業(yè)中由于資源分配問題罐區(qū)蒸汽供應(yīng)也無法達到該工藝要求；催化氧化工藝技術(shù)本質(zhì)為消減效應(yīng)，實際應(yīng)用中處理設(shè)備占地面積大、能耗高并且無顯著的經(jīng)濟效益；生物法也屬于消減效應(yīng)，是利用微生物作為處理源，但微生物培養(yǎng)不僅耗費極高而且無法保證其以后存活率；活性炭吸附法的組合工藝具有工藝設(shè)備簡單、操作便捷、處理效率高以及能耗低等特性可作為主要應(yīng)用方案，不過傳統(tǒng)活性炭吸附法是主要針對揮發(fā)性油氣所進行的處理[3]，活性炭則采用單一活性炭吸附罐便能達到使用需求，但本次研究中苯排放指標要求高于揮發(fā)性油氣，因此單一活性炭吸附罐吸附效率為97%左右，因此無法滿足該企業(yè)應(yīng)用中的排放要求，故在活性炭吸附法中增加二級性炭吸附罐(苯、烴類吸附率可達到99.5%以上)。此外，將工藝技術(shù)中部分吸收液改為苯1#液體，對于真空解吸出的濃度為60%以上的混合苯氣體的吸收率可達到85%～90%。

2.2 油氣回收裝置工藝流程

經(jīng)收集系統(tǒng)獲得到油氣將被傳送到油氣回收裝置，其中活性炭吸附處理是由三個吸附灌構(gòu)成，運行過程中將始終保持開啟一級、二級吸附罐，其余一個吸附灌將處于關(guān)閉或再生狀態(tài)：油氣經(jīng)過首個一級吸附罐吸附后尾氣將通過電動閥進入到中間二級吸附罐進行吸附處理[4]，之后將處理達標的尾氣通過排空電動閥后排入大氣，當(dāng)首個一級吸附罐吸處于吸附飽和狀態(tài)后進氣管道電動閥將關(guān)閉、再生電動閥開啟進行再生(其活性炭床通過真空機組提供的真空進行再生，再生后期結(jié)束后將引用外部潔凈空氣解吸活性炭床層中的有機物分子，之后通過排空電動閥調(diào)整罐內(nèi)壓力平衡，結(jié)束再生)，并將第三個吸附灌將代替其成為一級吸附罐，一次進行循環(huán)再生使用(由于二級吸附罐處理的有機氣體量較少因此無需進行頻繁再生)。油氣回收裝置運行如圖1所示。

圖1 油氣回收裝置運行圖示

再生處理后的高濃度有機氣體將進入到吸收塔中，與由罐區(qū)輸送的苯1#液體逆流接觸，并在進行噴淋處理后經(jīng)過回油管道泵輸送至儲罐(其中少量未得到吸附處理的有機空氣將從二次回收管路中國重新輸送到活性炭罐進行吸附處理)。

3 結(jié)語

以某企業(yè)成品車間芳烴罐區(qū)油氣回收系統(tǒng)為研究對象，該系統(tǒng)是由油氣收集系統(tǒng)和油氣回收裝置構(gòu)成。其中油氣收集系統(tǒng)通過選用適用的工藝方案為油氣輸送及后端油氣回收提供安全、穩(wěn)定的保障，油氣回收裝置中采用的活性炭吸附法的組合工藝對苯、烴類的處理效率可達到99.5%以上，具有顯著的處理效果。