成品油裝車油氣回收技術(shù)的應用與分析

蓋滌浩,林 聰，李安訓，李 新

(利華益利津煉化有限公司,山東 東營 257400)

隨著國內(nèi)經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，石油生產(chǎn)和消費量迅速增長，這極大的促進了我國石油加工行業(yè)的發(fā)展，但是在石油加工、儲運行業(yè)中，油品在生產(chǎn)、儲運的各環(huán)節(jié)都會揮發(fā)損失，在造成能源浪費的同時，還會造成嚴重的環(huán)境污染問題。儲運過程特別是裝車過程中產(chǎn)生大量油氣，因為裝卸過程產(chǎn)生的油氣多維氣相烴類的有毒氣體，由于密度一般比空氣中，所以大量聚集在地面，如果遇到通風不良達到油氣爆炸極限，可能造成火災甚至重大安全事故；另外油氣嚴重危害人的身體健康，若操作人員吸入過量有毒油氣，將會導致中毒，損害人的呼吸系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)，嚴重的會造成麻醉、痙攣甚至死亡，所以隨著我國環(huán)保法律法規(guī)的日益完善，加強儲運系統(tǒng)過程的油氣回收治理勢在必行。本文主要探討了石油化工企業(yè)成品油裝車過程油氣回收技術(shù)的具體應用。

1 油氣回收技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)國家統(tǒng)計局發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，2018年全國原油加工量突破6億噸，按照油品在儲運過程中的揮發(fā)損失最高可達0.3%計算，去年全國汽油從石油加工企業(yè)到用戶的儲、運、銷等過程中至少會排放飽和油氣量約為10億m3，其中包含的輕質(zhì)油品量約為100萬噸，因此對揮發(fā)油氣進行回收治理意義深遠。從經(jīng)濟性和環(huán)境保護兩方面來看，油氣回收技術(shù)主要還是適用于輕質(zhì)分油品(如汽油)含量較高，揮發(fā)性較強的儲存和銷售過程中。近年來，中國正致力于油氣回收先進技術(shù)方面的探索和研發(fā)，隨著科學技術(shù)水平的不斷提升，相信在不久的將來會取得實質(zhì)性的突破。

2 常見油氣回收技術(shù)的原理及特點

油氣回收是一種節(jié)能環(huán)保的技術(shù)，采用油氣回收技術(shù)，回收裝車過程中無組織排放的油氣，防止高濃度油氣揮發(fā)到大氣中，消除裝車及周邊的安全隱患，通過回收提高資源利用效率，減少能源浪費，同時獲得客觀經(jīng)濟效益。目前國內(nèi)外主要采用的油氣回收方法有吸收法、冷凝法、吸附法和膜分離法四種類型。

2.1 吸收法

吸收法是根據(jù)混合油氣中各組分在吸收劑中的溶解度的大小，來進行油氣和空氣的分離。一般用柴油等貧油做吸收劑，采用油氣與從吸收塔頂淋噴的吸收劑進行逆流接觸，吸收劑對烴類組分進行選擇性吸收，未被吸收的氣體經(jīng)阻火器排放，吸收劑進入真空解吸罐解吸，富集油氣再用油品吸收。吸收法優(yōu)點是設(shè)計彈性大，操作方便，可以回收氣體混合物；缺點是不利于間歇操作，對吸附劑和吸附設(shè)備的要求高、吸收劑需要不斷消耗不斷補充，能耗高。

2.2 冷凝法

冷凝法是利用制冷技術(shù)將油氣的熱量置換出來，實現(xiàn)油氣組分從氣相到液相的直接轉(zhuǎn)換，利用烴類物質(zhì)在不同溫度下的蒸汽壓差異，通過降溫使油氣中一些烴類蒸汽壓達到過飽和狀態(tài)，過飽和蒸汽冷凝成液態(tài)，回收油氣的方法。冷凝法是目前比較成熟的一種油氣回收方法，它優(yōu)點是工藝簡單、操作彈性大，可以回收純凈的產(chǎn)品、適用于高濃度烴蒸汽回收處理，缺點是純冷凝法油氣回收機組存在著耗電量偏大、能耗高，運行費用高、需要相對穩(wěn)定的流動及濃度，不適用低濃度的烴蒸汽，甲烷等低烴類需要冷卻到-160℃。

2.3 吸附法

吸附法是利用活性炭、硅膠或活性纖維等吸附劑對油氣/空氣混合氣的吸附力的大小，實現(xiàn)油氣和空氣的分離。油氣通過活性炭等吸附劑，油氣組分吸附在吸附劑表面，然后再經(jīng)過減壓脫附或蒸汽脫附，富集的油氣用真空泵抽吸到油罐或用其他方法液化，而活性炭等吸附劑對空氣的吸附力非常小，未被吸附的尾氣經(jīng)排氣管排放。吸附法優(yōu)點是操作簡單，生產(chǎn)運行好，吸附效率高，對長期運行和間歇運行都使用；缺點是活性炭吸附過程放熱，對溫度必須嚴格控制，如果進料氣中含固體顆粒，必須進行預處理。

2.4 膜分離法

膜分離法是利用特殊高分子膜對烴類有優(yōu)先透過性的特點，讓油氣和空氣混合氣在一定壓力的推動下，使油氣分子優(yōu)先透過高分子膜，而空氣組分則被截留排放，富集的油氣傳輸回油罐或用其他方法液化。膜分離法優(yōu)點是占地小，處理氣體的流量和濃度不受限制，特別適用汽油裝車、裝船、流程簡單；缺點是壓縮機防爆性能要求極高，存在安全隱患、膜及組件需要定時整體更換，機組壽命短、需要配置吸收塔抽取油品噴淋吸收,且投資過高。

3 油氣回收技術(shù)應用

我公司成品油裝卸區(qū)建設(shè)的油氣回收設(shè)施分為密閉裝車改造和油氣回收處理兩部分，油氣回收設(shè)施處理能力2300Nm3/h，設(shè)施綜合考慮了吸收法、冷凝法、吸附法和膜分離法等4種比較成熟的油氣回收技術(shù)的優(yōu)勢和不足，采用“淺冷吸收+多級吸附+再生尾氣冷凝回收”工藝，將吸收法、冷凝法和吸附法上進行組合優(yōu)化、合理搭配，在保證油氣回收設(shè)施運行效果的基礎(chǔ)上，盡可能的降低能源特別是電力消耗，實現(xiàn)設(shè)施的安全、高效、低耗運行。

3.1 密閉裝車改造

對原成品油裝車系統(tǒng)進行改造，改造后采用全密閉裝車鶴管進行裝車。首先，油品通過下裝鶴管從槽車底部進入油罐，油罐中的油氣經(jīng)過氣相鶴管進入DN150油氣支路，氣相鶴管與有關(guān)口緊密連接、無泄漏；其次，各油氣支管匯集連接到DN250油氣總管，經(jīng)油氣總管將油氣輸送至新建的油氣回收設(shè)施；最后，油氣通過油氣回收進行回收處理，回收油品經(jīng)泵加壓后輸送至中間儲罐，處理后廢氣達標排放。為提高整體系統(tǒng)的安全性，密閉裝車系統(tǒng)配備了定量裝車控制儀、溢流靜電保護器、氣體探測儀、緊急切斷閥等聯(lián)鎖安全保護設(shè)施，油氣管路配套阻火器、氣體流量開關(guān)。

3.2 油氣回收處理

3.2.1 淺冷吸收

采用“吸收+冷卻”的方法，從裝卸車臺收集的油氣首先在吸收分離及壓力平衡罐進行吸收，采用重石腦油作為吸收劑，吸收后的富液返回到儲罐。合理的低溫是提高吸收效率的關(guān)鍵，通過制冷機組來降低吸收劑的溫度，使吸收液石腦油達到最佳的吸收溫度，控制在2～10℃范圍內(nèi)。通過淺冷吸收高濃度的組分去除率達到80%以上，吸收功能達到500g/m3。該部分作為裝卸車臺油氣的預處理段，有效減輕后段處理裝置的負荷和后道吸附分離系統(tǒng)再生成本；同時預處理系統(tǒng)增加除霧裝置，降低處理后廢氣的濕度，有助于保證后續(xù)吸附裝置的效率。

3.2.2 多級吸附

吸附系統(tǒng)采用二級吸附工藝，一級采用兩個吸附罐并聯(lián)運行，一用一備，二級采用一個吸附罐，同時運行、間斷再生，吸附劑采用活性炭。廢氣通過該吸附分離裝置時，各組分被吸附在填料內(nèi)，使氣體得到凈化。吸附劑再生采用"真空+干法溫升"的方式，再生后物料中不含水分，可直接回收至用戶儲罐，且在一級吸附裝置的出氣管線上和排氣總管上各安裝一套VOC氣體在線檢測儀表，通過指標參數(shù)控制實現(xiàn)自動在線再生。

3.2.3 再生尾氣冷凝回收

再生尾氣通過二級冷卻系統(tǒng)分離出凝析油，其中一級冷卻采用空冷換熱器冷卻，二級冷卻采用深冷換熱器冷卻，分離出的凝析油儲存在凝析油儲罐進行回用。解析結(jié)束后，為不影響下一個吸附周期，吸附填料快速降溫，通入低溫氮氣進行降溫。同時采用“非再生時間段儲冷”形式，可實現(xiàn)小功率，大冷量儲存的功能，大大降低運行功率及能耗。

4 運行效果分析

我公司油氣回收設(shè)施2018年2月3日投入運行，至2019年3月1日不間斷連續(xù)運行，平均負荷達到設(shè)計值的86.9%。成品油裝卸區(qū)現(xiàn)場油氣異味明顯改善，油氣回收效果顯著。根據(jù)第三方機構(gòu)出具的檢測數(shù)據(jù)，處理前油氣最高87862mg/m3、最低38545mg/m3，處理后油氣最高77.5mg/m3、最低69.2mg/m3，油氣去除效果在大于95%，油氣回收設(shè)施運行穩(wěn)定，油氣回收效果明顯，滿足《石油化學工業(yè)污染物排放標準GB31571-2015》規(guī)定的大氣污染物排放限值要求；同時，油氣回收設(shè)施整體運行能耗較低，設(shè)施整體運行功率38KW、消耗蒸汽0.52t/d。油氣回收設(shè)施處理前/后油氣檢測數(shù)據(jù)見表1。

表1 油氣回收設(shè)施處理前/后油氣數(shù)據(jù)表

5 結(jié)論

油氣回收設(shè)施運行一年來，操作平穩(wěn)，油氣回收效果良好。

(1)根據(jù)公司季度及不定期抽樣檢測數(shù)據(jù)顯示，我公司的油氣回收設(shè)施處理后油氣在65～80mg/m3范圍內(nèi)，去除效率大于95%。

(2)油氣回收設(shè)施運行能耗較低，在保證油氣回收效率和廢氣排放指標合格的同時，實現(xiàn)了低耗運行。