汽車裝車設施油氣回收裝置提標改造的應用

張瑜，龔維

（中化泉州石化有限公司，福建 泉州 362000）

1 應用背景

近年來，隨著國家對環保和節能減排的不斷重視，油氣回收的標準日益嚴苛，同時企業對油氣回收設施排放情況的重視程度也越來越高。

本套汽車裝車設施油氣回收裝置回收13個裝車鶴位油氣，裝車介質包括苯、甲苯、混合二甲苯、MTBE、汽油、三甲苯，2013年建成投用一套500 m3/h的油氣回收裝置，回收以上介質裝車時候排放出來的油氣，該裝置的設計尾氣指標為非甲烷總烴處理效率≥95%。

改造前本套油氣回收采用汽油吸收+活性炭吸附工藝，油品在汽車裝車過程中，產生的油氣通過密閉系統收集，首先通過氣液分離罐對氣體內夾雜的水蒸氣進行冷卻消除，進入活性炭床。經過吸附后 ，油氣組分進入了活性炭內部孔隙，達標氣體在吸附塔頂統一排放。這個吸附過程，是由兩個交替切換的活性炭床組成的，活性炭的再生則通過真空泵抽真空完成，并且在再生循環的最后四分之一時間里以一定的控制方式引入氮氣進行吹掃。再生階段從活性炭床脫附下來的油氣通過真空泵排出進入填料吸收塔，被噴淋汽油吸收，由回油泵送回儲油罐[1]。

本套裝置中設置苯預處理噴淋塔一座，含苯油氣首先進入噴淋塔，通過貧油的噴淋對油氣內夾雜的苯蒸汽進行吸收，防止苯結晶。經過處理后的含苯油氣和油氣管線匯合，進入活性炭吸附床。

隨著國內新環保標準的推行，2015年國家發布石油煉制工業污染物排放標準（GB 31570—2015）對該裝置的達標改造勢在必行。

由于現有油氣回收裝置的穩定運行是汽車裝車正常作業的前提條件，并盡量減少改造工程對正常生產的影響。目標是改造后排放口尾氣指標非甲烷總烴≤80 mg/m3，苯≤4 mg/m3,甲苯≤15 mg/m3，二甲苯≤20 mg/m3，去除效率≥99%。

2 油氣回收裝置升級改造情況

2.1 原有油氣回收裝置工藝簡述

汽車槽車密閉裝車過程中產生的油氣靠自壓通過油氣輸送管線進入油氣回收裝置，油氣分兩路進入裝置，一路是汽油、MTBE、三甲苯油氣，另外一路是三苯油氣（苯、甲苯、混合二甲苯油氣）。兩路油氣分別進入分液罐，將輸送過程中可能產生的凝液分出，然后三苯油氣進入到三苯吸收塔底部，吸收液系統的汽油送至吸收塔頂部自上而下逆流吸收三苯油氣中的芳烴類有機物組分，吸收后的汽油經富油泵送回罐區。

三苯吸收塔頂部的汽油油氣和另外一路汽油、MTBE、C9油氣混合后，進入由A、B兩座吸附罐組成的吸附罐組，油氣穿過處于吸附狀態的吸附罐時，吸附劑將其中的烴類組分吸附下來，空氣則穿過吸附劑床層后高點排放，當吸附劑達到或接近飽和吸附時，將吸附罐切換至再生操作狀態[2]。

再生步驟中，隨著真空泵的運行，吸附罐內的壓力逐漸降低，吸附在吸附劑表面的烴類組分逐漸被脫附下來，形成油氣濃度更高的富集油氣，在回收塔塔內與自頂部向下的汽油逆流接觸，油氣中的烴類組分被貧汽油吸收，吸收了烴類組分的富汽油送回儲罐；塔頂的氣體則與進裝置油氣混合后，進入處于吸附狀態的吸附罐。當脫附操作結束后，吸附罐恢復常壓，至此該吸附罐再生操作完成，一個周期結束。裝置可以自動反復切換操作，連續處理裝車過程產生的油氣。

2.2 油氣回收裝置改造內容

2.2.1 更換吸附劑

在改造前油氣回收工藝中，三苯油氣進入油氣回收裝置后，先使其進入三苯吸收塔，將三苯油氣轉化成汽油油氣，脫除三苯油氣中的苯類有機物，從而避免三苯油氣直接進吸附床帶來的難脫附的難題，如圖1所示。

圖1 油氣回收裝置進氣路線示意圖

更換吸附劑的主要步驟：原有吸附劑脫附、氮氣置換、裝填新吸附劑、氣密性測試、吸附劑鈍化。

2.2.2 提高真空泵運行效率

在原有油氣回收裝置運行過程中，吸附罐平均吸附周期為1 h，但脫附時間僅為15 min，即真空泵在每小時內僅工作15 min。且該參數在上位機畫面中無法設置。將該參數改為每吸附20 min，脫附時間15 min。提高了脫附再生的工作效率，提高了吸附劑的吸附性能。

2.3 原有油氣回收裝置改造效果

改造結束并正常運行后，通過第三方對改造后的油氣回收設施進行了隨機取樣檢測，檢測結果顯示，在裝1輛車、7輛車的情況下，排放口檢測非甲烷總烴去除率≥99%，苯≤4 mg/m3,甲苯≤15 mg/m3，二甲苯≤20 mg/m3，改造后的處理效果大幅提高。

2.4 升級油氣回收裝置工藝簡述

在原有設備的基礎上，對油氣回收裝置進行了進一步的升級改造：增加新的兩座吸附床和一臺干式螺桿真空泵，采用新的四床二泵油氣回收工藝，其中除新增吸附罐外，其他油氣回收裝置的改造設施集成為一個撬體，與現有油氣回收裝置通過管口相連，現有油氣回收裝置對撬內管道進行更改，與新增改造撬塊連接。裝置改造后流程如圖2所示。

圖2 改造后的四床兩泵流程簡圖

該改造方案采用四床兩真空泵工藝技術。運行時，始終有兩座吸附罐處于吸附步驟；1座吸附罐處于初抽或破真空步驟，用現有的1 000 Nm3/h干式真空泵抽真空，初抽是指將吸附罐抽真空至-65 kPa(G)左右的壓力之前的過程。還有1座始終處于抽真空+真空清洗步驟，用新增的1 500 Nm3/h干式真空泵抽真空。

與原有工藝相比，本項目采用四床二泵工藝的優點：（1）提高了吸附效率。原裝置只有一臺吸附床處于吸附步驟，改造方案中，有兩臺吸附床同時處于吸附步驟，吸附步驟時油氣穿過吸附床的線速度減小了一半，停留時間增加，從吸附動力學角度來說，更有利于吸附過程的進行。（2） 延長了吸附床的抽真空再生時間，提高了再生效率，從而使吸附床獲得更低的抽真空壓力，再生得更徹底。現工藝每座吸附床的切換周期為15 min左右，其中有4 min左右的低效或無效抽真空時間，因此真空泵的實際工作效率約70%左右；改造后二階真空泵基本可以全時間段全速抽真空，一階真空泵的抽真空效率也不低于65%，因此總的再生效率可以達到90%以上。

2.5 升級油氣回收裝置改造內容

2.5.1 升級新增裝置與現有裝置的組對連接

新增裝置安裝完成后，通過管道將新裝置與現有裝置進行連接，實現了將兩個新舊裝置聯合為一個整體裝置，從而實現新的四吸附床兩真空泵工藝流程。連接管線包括兩路油氣入口跨線、新舊吸附床的入口管線、一次抽真空管線和二次抽真空管線、新真空泵出口管線、新的15 m高尾氣排放管以及新裝置的公用工程管線。

2.5.2 裝填吸附劑及鈍化

新吸附床內共填充3種吸附劑，自下而上分別裝填活性氧化鋁、硅膠、及活性炭，每一層吸附劑均安裝有溫度變送器，可以實時監控床層溫度。并在裝填后對新吸附劑進行鈍化，將吸附劑初次吸附時的熱量充分釋放，確保吸附劑在投入使用后的安全性和吸附效果。

2.5.3 升級全新的四床程序

升級完成的油氣回收裝置采用新的四床吸附程序運行，同時安裝了新的上位機交互畫面，全面適配新的四吸附床兩真空泵程序，整個界面的流程更加清晰直觀，便于操作人員直觀準確地掌握整個裝置的運行狀態。

3 升級油氣回收裝置改造效果

新環保形勢下，如何做到經濟可行、最大限度不影響原裝置正常運行的前提下，對原有油氣回收裝置進行提標改造，是石油化工生產和銷售企業普遍關切的問題。本套油氣回收裝置經過認真評估以后選定了合適的升級改造方案。改造的總體情況基本達到了對該套裝置的設計預期，PLC全自動控制，運行平穩。