汽車棧橋油氣回收系統(tǒng)原理和自動(dòng)控制分析

姜金國

摘 要 本文綜合介紹了油氣回收系統(tǒng)的必要性，以及目前常用的幾種油氣回收方案;分析了我廠油氣回收系統(tǒng)方案選擇及控制分析。

關(guān)鍵詞 油氣回收;膜分離法;活性炭吸附

前言

油品及化學(xué)品的儲(chǔ)運(yùn)過程中，由于裝卸品種繁多，造成油氣的組成比較復(fù)雜;油品的裝卸量是不均衡的，所以排出的油氣氣量波動(dòng)非常大;受季節(jié)因素的影響，油氣中揮發(fā)性組分的濃度在冬季和夏季差別較大，對(duì)處理設(shè)施的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行造成困難，油氣回收系統(tǒng)需解決上述問題，才能穩(wěn)定、有效的開工，保證生產(chǎn)。

1油氣回收的必要性及意義

①經(jīng)濟(jì)損失。汽油等輕質(zhì)油在裝車過程中會(huì)產(chǎn)生大量的油蒸汽，據(jù)統(tǒng)計(jì)和實(shí)驗(yàn)，汽油一次裝車的油品損失約占裝車油品重量1.49‰。②人身傷害。油品的揮發(fā)除了造成經(jīng)濟(jì)損失外，油品蒸汽具有一定的毒性，會(huì)引起皮膚、內(nèi)臟、神經(jīng)系統(tǒng)疾病。相關(guān)調(diào)查顯示油庫工作人員癌癥發(fā)病率高、神志迷糊、腸胃功能不好，女同志皮膚粗糙。③大氣污染。揮發(fā)的油氣會(huì)在大氣中形成光化學(xué)煙霧，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。光化學(xué)煙霧具有很強(qiáng)的氧化性，形成機(jī)制復(fù)雜，對(duì)眼睛、咽喉有強(qiáng)烈的刺激，嚴(yán)重會(huì)造成死亡[1]。

2常用的幾種油氣回收方案

①吸收法。吸收法是讓油蒸汽與吸收劑接觸，從而對(duì)油氣進(jìn)行吸收，使之回到液態(tài)，然后將回收的油液與吸收劑進(jìn)行分離，達(dá)到油氣回收的目的。此法設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，操作方便，但是改法不利于間歇操作，切分離時(shí)需要附加設(shè)備，改法應(yīng)用受到限制。②吸附法。該法在實(shí)際應(yīng)用中，操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)運(yùn)行好，吸附效率高，長(zhǎng)期、間歇運(yùn)行都適用。但吸附過程對(duì)溫度控制要求嚴(yán)格，吸附高濃度油氣時(shí)，吸附材料很快飽和，不利于長(zhǎng)周期運(yùn)行。③膜分離法。膜法油氣回收技術(shù)的基本原理是利用了特殊的高分子膜對(duì)油氣的優(yōu)先透過性的特點(diǎn)，讓油氣/空氣的混合氣在一定的膜兩側(cè)的壓差推動(dòng)下，經(jīng)選擇性透過膜，使混合氣中的油氣優(yōu)先透過膜得以富集回收，而空氣則被選擇性的截留。該法處理氣體流量和濃度不受限制，流程簡(jiǎn)單，油氣吸收率高。④本裝置油氣回收方案的選擇。本裝置油氣回收方案選擇膜分離法+活性炭吸附。a.有效控制排放油氣濃度，直接達(dá)到國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。b.適合范圍廣，可回收汽車、火車、加油站等排放的油氣。c.操作安全、可靠、簡(jiǎn)便。d.設(shè)備簡(jiǎn)單，運(yùn)行費(fèi)用低。e.占地面積小，模塊化安裝。f.無二次污染，環(huán)保節(jié)能。g.操作界面為中文，便于操作維護(hù)。本膜法油氣回收設(shè)施的設(shè)計(jì)處理能力為1600Nm3/h，主要針對(duì)汽油、苯、甲苯、粗二甲苯、煉油二甲苯、航煤和C9以上汽油組分裝車時(shí)產(chǎn)生的油氣的回收。吸收液儲(chǔ)罐為現(xiàn)有的1座500m3內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐。吸收貧液采用重芳烴，富液返回重芳烴儲(chǔ)罐。

3工藝流程簡(jiǎn)述

油氣的回收是通過處理油氣和空氣的混合氣體，將其中的空氣（主要是氧氣和氮?dú)猓┡欧诺簦褂蜌庖砸后w形式返回吸收劑儲(chǔ)罐中實(shí)現(xiàn)的。為了提高膜分離的效率和經(jīng)濟(jì)性，將壓縮、吸收與膜分離結(jié)合在一起，作為輔助工藝。利用活性炭吸附劑在不同壓力下的不同吸附性能，而實(shí)現(xiàn)油氣與空氣的分離。在壓力作用下，吸附劑優(yōu)先吸附油氣，很少吸附空氣;在真空下，被吸附的油氣解吸下來，吸附劑得以再生。經(jīng)膜預(yù)處理后的油氣混合物進(jìn)入活性炭罐進(jìn)行吸附處理，使得排放氣到達(dá)國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)真空解吸的高濃度烴類氣體返回到壓縮機(jī)入口進(jìn)行循環(huán)。在裝車過程中，揮發(fā)出的油氣/空氣的混合物，匯入油氣收集系統(tǒng)中。當(dāng)總管的壓力達(dá)到設(shè)定的高值時(shí)，膜法油氣回收裝置啟動(dòng);當(dāng)總管的壓力下降到設(shè)定低值時(shí)，膜法油氣回收裝置停止工作。進(jìn)入膜法油氣回收系統(tǒng)中的油氣/空氣的混合物，經(jīng)壓縮機(jī)加壓至操作壓力。壓縮機(jī)采用液環(huán)式壓縮機(jī)。噴入少量的重芳烴可以起到密封并冷卻的作用。壓縮后的氣體與密封液一同進(jìn)入吸收塔中部。在塔內(nèi)可將密封液與壓縮氣體分離。氣態(tài)的油氣在塔內(nèi)由下向上流經(jīng)填料層與自上而下噴淋的液態(tài)汽油對(duì)流接觸，液體汽油會(huì)將大部分油氣吸收，形成富集的油品。富集的油品包括吸收液和回收的油氣，由富油泵送回吸收液貯罐。剩下的油汽/空氣混合物以較低的濃度經(jīng)塔頂流出后進(jìn)入膜分離器。膜分離器由一系列并聯(lián)的安裝于管路上的膜組件構(gòu)成。真空泵在膜的滲透?jìng)?cè)產(chǎn)生真空，以提高膜分離的效率。膜分離器將混合氣分體成兩股—含有少量烴類的截留氣和富集烴類的滲透氣。經(jīng)膜分離凈化后的物流，引入變壓吸附單元（PSA）進(jìn)行精化處理，使排放的各種有機(jī)物均達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。PSA由兩組吸附床組成，每個(gè)吸附床裝填有專用吸附劑。兩個(gè)吸附床按程序自動(dòng)交替工作，保證系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行。吸附床的再生是利用前級(jí)的真空泵實(shí)現(xiàn)的。再生的氣體與膜滲透氣混合在一起，循環(huán)至膜法油氣處理裝置（VRU）的壓縮機(jī)入口，與收集的排放油氣相混合，進(jìn)行上述循環(huán)。

4自動(dòng)控制設(shè)計(jì)

（1）正常運(yùn)行。油氣回收單元裝置自動(dòng)氣相管路的壓力情況由程序判斷后，如符合啟動(dòng)要求，膜法油氣回收設(shè)施將自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行。

（2）自動(dòng)停車。正常運(yùn)行時(shí)，通過對(duì)總管壓力及裝車信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)自動(dòng)進(jìn)行停車操作。自動(dòng)停車后，單元裝置停車并處于系統(tǒng)等待狀態(tài)即待機(jī)狀態(tài)，如下圖所示。工控機(jī)操作畫面右上角顯示VRU狀態(tài)為“系統(tǒng)等待”。此時(shí)控制系統(tǒng)處于對(duì)啟動(dòng)信號(hào)實(shí)時(shí)檢測(cè)的狀態(tài)，當(dāng)啟動(dòng)信號(hào)滿足開車條件時(shí)，單元裝置將重新自動(dòng)運(yùn)行。吸附操作的關(guān)鍵點(diǎn)：①從操作上來看，吸附操作采用 “時(shí)間序控” 非常簡(jiǎn)單，實(shí)則不然，如果序控時(shí)間設(shè)置的不當(dāng)，輕則影響排放達(dá)標(biāo)，重則活性炭無法再生出來只能更換新的;②本質(zhì)上希望在設(shè)置的“序控時(shí)間”（也就是切換周期）內(nèi)，最好僅使用了吸附罐填充活性炭床層的 80%左右，此時(shí)切換有利于再生。如果設(shè)置的“序控時(shí)間”太長(zhǎng)，床層被“擊穿”，再生時(shí)活性炭將很難完全恢復(fù)，排放指標(biāo)會(huì)越來越惡化。③“序控時(shí)間”一旦在調(diào)試中確認(rèn)下來，在今后的操作過程中，不建議輕易變更。如果需要調(diào)整，也必須是多次每次小幅度逐步調(diào)整，每一次調(diào)整必須觀察尾排管線上在線分析儀 GIA-2599 的變化情況，沒有問題時(shí)再進(jìn)行下一步的調(diào)整，不能一步到位的較大幅度調(diào)整。

參考文獻(xiàn)

[1] 董海軍.汽車裝車棧橋油氣回收技術(shù)比選[J].安全、健康和環(huán)境，2018，18（5）：35-39.