石油產(chǎn)品裝卸過程中的油氣回收技術(shù)

李鳳

【摘 要】揮發(fā)性很強(qiáng)的石油產(chǎn)品在裝卸過程中會(huì)產(chǎn)生大量的油氣蒸發(fā)，造成油品的蒸發(fā)損耗，進(jìn)而帶來(lái)了油品數(shù)量減少、經(jīng)濟(jì)損失、環(huán)境污染、影響人類健康和安全等一系列危害。本文即重點(diǎn)探討了石油產(chǎn)品裝卸過程中的油氣回收的意義及重點(diǎn)回收技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】石油產(chǎn)品；裝卸；油氣回收；吸收法；冷凝法

前言

從原理上看，防止（控制）油品蒸發(fā)損耗可采取以下三種方案：一是抑制油品蒸發(fā)排放，如采用浮頂罐；二是焚燒油品蒸發(fā)排放氣；三是油氣回收。顯然，第一種方法對(duì)大量車船裝卸作業(yè)及固定頂罐的收發(fā)作業(yè)就很難有所作為；第二種方法雖可降低油氣對(duì)大氣環(huán)境的污染，但存在著能源浪費(fèi)，是不經(jīng)濟(jì)的方法；而第三種方法被公認(rèn)為是一種最經(jīng)濟(jì)、最有效的回收方法?？梢姡谀茉慈找婢o張、油品收發(fā)作業(yè)（車、船、罐等）日益頻繁情況下，國(guó)家節(jié)能減排政策和石油石化系統(tǒng)全面實(shí)施HSE 一體化管理引導(dǎo)下，大力開展蒸發(fā)油氣回收技術(shù)意義重大。

一、油氣回收的意義

油氣的回收有著非常重要的意義，首先，油氣回收有利于節(jié)約資源。石油是不可再生資源，用完之后就會(huì)枯竭。

其次，油氣回收可以減少對(duì)環(huán)境的污染。汽油的儲(chǔ)運(yùn)和裝卸及加油過程中，油罐或汽車油箱會(huì)因壓力波動(dòng)而產(chǎn)生大量的油氣，因而導(dǎo)致大量的油氣排放。油氣主要成分為丁烷、戊烷、苯、二甲苯、乙基苯等，它們大多屬致癌物質(zhì)。有數(shù)據(jù)顯示：溫度每升高1℃，汽油會(huì)排出體積分?jǐn)?shù)0.21%的油氣，儲(chǔ)存天數(shù)越多，罐內(nèi)油氣與油液體積比越大，排放的油氣就越多。如果200萬(wàn)t油存放在利用率為50%的油罐內(nèi)300天，平均每天氣溫變化10℃，就會(huì)有55萬(wàn)多m3油氣排放到大氣中，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。因此，通過油氣回收，可減少油氣排向空氣中。

再次，有益人們身體健康。油氣中含有苯等有毒有害物質(zhì)，人吸入油氣會(huì)大大增加患癌癥的危險(xiǎn)。油氣被紫外線照射以后，會(huì)與空氣中其他有害氣體發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)，形成毒性更大的污染物，受污染的空氣和水會(huì)通過呼吸、皮膚接觸、飲用水等危害到人體健康。因此，油氣回收減少了空氣中苯等有害物質(zhì)的含量，對(duì)廣大群眾的身體健康起到了保護(hù)作用。

最后，油氣回收有利于消除安全隱患。雖然加油站因油氣揮發(fā)而造成的火災(zāi)案例并不多見，但仍然存在著非常危險(xiǎn)的安全隱患。由于加油站的汽油儲(chǔ)罐大多采用通氣管高空排放方式，當(dāng)槽車往油罐內(nèi)卸油時(shí)，產(chǎn)生的大量飽和度很高的汽油蒸氣會(huì)通過呼吸閥排出，呼吸閥上方聚集的高飽和汽油蒸氣若遇到任何一點(diǎn)火星或靜電就會(huì)發(fā)生爆炸。因此，實(shí)施油氣回收，可消除可能導(dǎo)致爆炸、燃燒等的安全隱患，有利于保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

二、石油產(chǎn)品裝卸過程中的油氣回收技術(shù)

目前常用的油氣回收處理方法包括：吸收法、吸附法、冷凝法和膜分離方法。

（一）吸收法

吸收分離過程是通過混合氣與適當(dāng)?shù)奈談┙佑|，氣體中的一種或幾種組分便溶解于該液體內(nèi)形成溶液，不能溶解的組分則保留在氣相中，于是原混合氣體中的各組分得以分離。工藝流程圖見圖1。

油品裝卸產(chǎn)生的油氣進(jìn)入吸收塔，80%～90%的油氣被吸收，貧油空氣由排放口排出；吸收液再經(jīng)過解吸過程，解吸后的吸收液循環(huán)使用，解吸氣進(jìn)入回收塔，利用成品汽油進(jìn)行回收，尾氣再返回吸收塔重復(fù)上述吸收過程。油氣回收裝置主要用來(lái)回收商業(yè)銷售油庫(kù)、中轉(zhuǎn)供應(yīng)油庫(kù)、煉油廠、加油站、油碼頭及真空泵輔助卸油等場(chǎng)所中固定頂輕油罐、裝運(yùn)設(shè)備等固定排放源蒸發(fā)排放的高濃度油氣。

目前有兩種典型的油氣吸收回收方法：常壓常溫吸收法和常壓低溫吸收法。

1、常壓常溫吸收法

常壓常溫吸收法是在常壓常溫下，利用吸收劑使其與排放的氣體接觸以吸收油蒸氣的一種方法。吸收裝置是利用填料塔使蒸氣與從上部流下的吸收液（汽油、輕柴油、特制有機(jī)溶劑等）進(jìn)行對(duì)流接觸，或者使吸收液從垂直填充有金屬網(wǎng)的箱子的上部噴霧，使蒸氣從流下的液膜中穿過。這種方法主要要求氣液接觸吸收率高、壓力損失小和在噴霧部分等處不產(chǎn)生靜電及吸收液不發(fā)泡等。

2、常壓低溫吸收法

常壓低溫吸收法是使用冷凍機(jī)將吸收液冷卻到低溫，然后送到吸收塔對(duì)混合氣進(jìn)行噴淋吸收。吸收液一般用產(chǎn)品汽油來(lái)直接回收油氣。

為了達(dá)到較高回收率，吸收液（汽油）的冷卻溫度要控制在約-30℃以下，此時(shí)，系統(tǒng)需要制冷系統(tǒng)、低溫鋼材及保溫處理，投資及運(yùn)行費(fèi)用較高。

（二）吸附法

吸附法利用吸附介質(zhì)（孔隙率較大的物質(zhì)）與油氣分子的親合作用吸附油氣分子，不吸附空氣，從而達(dá)到油氣回收的目的?，F(xiàn)使用較多的吸附介質(zhì)是活性炭，主要是利用活性碳吸附油氣，實(shí)現(xiàn)與空氣的分離，它的特點(diǎn)是合適的吸附劑對(duì)各組分的吸附有很高的選擇性。

油氣收集裝置收集到的油氣首先進(jìn)入變壓吸附單元進(jìn)行油氣的吸附，其中絕大部分輕烴被吸附在活性碳的微孔中，當(dāng)達(dá)到一定的飽和度時(shí)該吸附罐自動(dòng)轉(zhuǎn)入真空解吸狀態(tài)進(jìn)行脫附，脫附的油氣進(jìn)入吸收塔被吸收液吸收。吸附法回收效率高，但裝置占地面積相對(duì)較大，吸附塔要進(jìn)行頻繁的吸附-脫附自動(dòng)循環(huán)切換，操作頻繁，而且活性炭壽命短，所以操作維護(hù)起來(lái)比較困難，另外活性炭廢料很難處理，容易造成二次污染。

（三）直接冷凝法

直接冷凝法是利用制冷劑通過熱交換器對(duì)油氣進(jìn)行冷凝并采用多級(jí)連續(xù)冷卻方式降低揮發(fā)油氣的溫度，使油氣中的油品成分凝聚為液體，而排出潔凈空氣的一種回收方法。

油氣經(jīng)過預(yù)冷器溫度降到4 ℃左右，油氣中的大部分水汽凝結(jié)為水排出，油氣進(jìn)入二級(jí)冷卻器冷卻到約-40 ℃左右，再進(jìn)入三級(jí)冷卻器冷卻到約- 110 ℃以下，經(jīng)過一、二級(jí)冷卻可以使大部分揮發(fā)性有機(jī)化合物冷凝成為液體回收，排放的油氣濃度能夠達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求。

冷凝法回收裝置的冷凝溫度一般按預(yù)冷、機(jī)械制冷、液氮制冷步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)，具有安全性好、油氣回收率高、符合環(huán)保要求、設(shè)備成套裝配、安裝簡(jiǎn)單、運(yùn)行過程自動(dòng)化、使用維護(hù)簡(jiǎn)便、投資回收期短等特點(diǎn)，但如果要求排放的油氣濃度更低，則需要對(duì)油氣進(jìn)行更高級(jí)的冷卻，所需要的能耗也隨之增高。

（四）膜分離法

膜分離技術(shù)的基本原理是利用高分子膜對(duì)油氣中汽油組分優(yōu)先透過性的特點(diǎn)，讓汽油組分/空氣的混合氣在一定的壓差推動(dòng)下利用膜的選擇性透過的特性使混合氣中的汽油組分優(yōu)先透過膜得以回收，而空氣則被選擇性的截留。

油氣首先經(jīng)過液環(huán)式壓縮機(jī)升壓到2～6atm，壓縮后的油氣進(jìn)人到吸收塔，與罐區(qū)來(lái)的汽油逆向接觸，塔底吸收了油氣的富油返回罐區(qū)，塔頂?shù)挠蜌庠龠M(jìn)入膜分離單元，進(jìn)一步分離油氣。膜的滲透?jìng)?cè)采用真空操作，這樣在膜兩側(cè)分壓差的推動(dòng)下，汽油組分優(yōu)先滲透通過高分子膜，在膜的滲透?jìng)?cè)富集，經(jīng)過真空泵返回到壓縮機(jī)的入口，進(jìn)一步回收。而空氣則被選擇性的截留在尾氣側(cè)。經(jīng)過一級(jí)回收排放的油氣濃度一般為5～109/m。如果要求油氣的濃度更低，則需要加人二級(jí)回收變壓吸附（PSA）單元，利用變壓吸附（PSA）單元吸附回收殘留的油氣，可以使排放油氣的濃度小于150mg/m，滿足最嚴(yán)格的環(huán)保要求。

三、油氣產(chǎn)品裝卸過程中油氣回收技術(shù)比較

通過上表對(duì)四種主要油氣回收技術(shù)的比較得知，四種油氣回收技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，選擇什么樣的油氣回收方法，要根據(jù)儲(chǔ)運(yùn)規(guī)模，交通運(yùn)輸情況、當(dāng)?shù)貧庀笄闆r、現(xiàn)有公用工程的情況，從設(shè)備投資、效益、操作、使用壽命等方面進(jìn)行綜合考慮。并且隨著我國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，發(fā)展單一的油氣回收方法已不能較好地解決油氣回收問題，所以應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同的場(chǎng)合需要采用不同的油氣回收方法甚至是多種回收方法的聯(lián)合使用，這將是今后油氣回收應(yīng)注重研究的方向。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上，油氣回收技術(shù)是一項(xiàng)惠國(guó)惠民的技術(shù)，與人們的日常生活密切相關(guān)。我們必須要積極推廣和開發(fā)油氣回收技術(shù)，吸收國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)，開發(fā)國(guó)產(chǎn)的先進(jìn)的油氣回收裝置，加強(qiáng)油氣回收的管理，促進(jìn)我國(guó)油氣回收行業(yè)快速的發(fā)展。

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