油氣儲(chǔ)運(yùn)中油氣回收技術(shù)的應(yīng)用

劉昊陽(yáng)

（中海殼牌石油化工有限公司，廣東惠州 516082）

我國(guó)是石油和天然氣的生產(chǎn)大國(guó)和消費(fèi)大國(guó)。油氣資源及相關(guān)產(chǎn)品是國(guó)內(nèi)能源結(jié)構(gòu)的重要組成部分。但油氣回收技術(shù)存在研發(fā)緩慢，實(shí)際油氣儲(chǔ)運(yùn)過程導(dǎo)致蒸發(fā)泄漏、油氣資源回收困難等問題，資源損失嚴(yán)重。為有效解決此類問題，研究人員專注于利用回收技術(shù)更好地控制資源損耗并最大限度地提高經(jīng)濟(jì)效益。

1 油氣回收技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 油氣回收裝置的投入力度不夠

從我國(guó)目前的發(fā)展?fàn)顩r來看，大部分企業(yè)都在自己的油庫(kù)安裝了油氣回收裝置。由于油氣回收裝置的采購(gòu)和運(yùn)營(yíng)成本較高，一些小企業(yè)沒有足夠的資金支持其安裝和運(yùn)營(yíng)。部分企業(yè)使用老舊設(shè)備，造成不少油氣回收裝置空置，造成油氣浪費(fèi)和環(huán)境污染。

1.2 石油和天然氣的開采不被視為優(yōu)先事項(xiàng)

很多企業(yè)對(duì)油氣回收不夠重視，加速了油氣枯竭速度，影響了整個(gè)油氣回收行業(yè)的發(fā)展，給行業(yè)帶來了損失。此外，一些領(lǐng)導(dǎo)人只關(guān)注石油和天然氣排放造成環(huán)境污染的利益，而忽視問題，加劇了中國(guó)的環(huán)境和大氣污染，阻礙了中國(guó)環(huán)境保護(hù)事業(yè)的發(fā)展。

2 油氣存儲(chǔ)過程中油氣損耗分析

在油氣儲(chǔ)存的整個(gè)生命周期中，油氣損失主要發(fā)生在以下三個(gè)階段。①進(jìn)料站和接收站。在油氣儲(chǔ)存過程中，油氣損失主要是油相期間的石油和呼吸損失。儲(chǔ)罐在裝載和運(yùn)輸過程中會(huì)承受強(qiáng)烈的壓力變化。在壓力的作用下，油藏中的油氣被迫逸出，造成更大的油氣損失?；謴?fù)和恢復(fù)階段更長(zhǎng)，導(dǎo)致嚴(yán)重的石油和天然氣泄漏。因此，有必要在接收階段選擇合適的油氣回收方法，以減少油氣在接收階段的損失。②卸貨階段。但油氣排放控制標(biāo)準(zhǔn)在卸油氣時(shí)相對(duì)難以使用，因此儲(chǔ)存過程中油氣的卸出往往導(dǎo)致一些油氣損失。因此，在卸油階段，如果采用合適的連接罐減少油損，并采用采油技術(shù)，實(shí)際值與施工容積相對(duì)不一致，具有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。③儲(chǔ)油階段。在油氣田中，呼吸油氣在儲(chǔ)存過程中會(huì)出現(xiàn)濃度、溫度和外界環(huán)境變化，造成環(huán)境污染，需要加強(qiáng)油氣的密封。油氣儲(chǔ)存整合過程中的儲(chǔ)氣系統(tǒng)和設(shè)備，儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中的油氣釋放到大氣中，造成環(huán)境污染。因此，油氣回收技術(shù)對(duì)于在儲(chǔ)存階段回收油氣是必不可少的。

3 油氣回收技術(shù)方法分析

3.1 吸收法

石油和天然氣的分解導(dǎo)致多組分烴的分解，其溶解度因吸收劑而異。因此，技術(shù)人員可以利用碳?xì)浠衔锏倪@種特性從空氣中分離碳?xì)浠衔铩７蛛x時(shí)，一定要選擇好的吸收塔，因?yàn)槲账暮脡膶?duì)回收效率影響很大，通常，選擇相同的油或較低質(zhì)量的碳?xì)浠衔?。首先，吸收劑必須與油氣充分接觸，使吸收劑吸收油氣中的有用成分，而不需要的成分不能被吸收到大氣中。為保證油氣在吸收過程中的安全，需要在排放口安裝屏障，以便通過吸收過程回收油氣，排放有用的油氣。在油氣回收技術(shù)中，目前應(yīng)用最廣泛的是吸附法。吸附法是利用吸附劑將碳?xì)浠衔飪?chǔ)存和運(yùn)輸過程中存在于空氣中的烷烴基團(tuán)分離出來進(jìn)行循環(huán)利用。不同的固體吸附劑對(duì)不同的碳?xì)浠衔锸遣灰粯拥?，活性炭吸附劑一般用于碳?xì)浠衔锘厥占夹g(shù)中吸附方法的應(yīng)用，因?yàn)榛钚蕴课教細(xì)浠衔锍煞?，吸附量比較高。在吸附回收烴技術(shù)的應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)吸附法成本相對(duì)較低，活性炭等吸附劑的用量較大，可以在采油方面取得較好的效果。當(dāng)然，在應(yīng)用采油吸附法時(shí)，必須考慮吸附過程，吸附過程可以在固體吸附劑飽和后停止。

3.2 吸附

由于在油氣中容易區(qū)分氣體和空氣，因此可以使用吸附劑來分離氣體和空氣。吸附回收烴類裝置由吸附塔、真空泵和吸收塔組成的吸附系統(tǒng)組成。來自吸附塔的氣體先被吸附劑表面吸附，再經(jīng)真空汽提收集吸收塔內(nèi)的液化氣，不吸附油氣，天然氣通過排氣管，通過油氣回收過程，允許回收石油產(chǎn)品。

3.3 冷凝法

由于不同溫度下油氣不同組分之間的飽和蒸氣壓不同，熱風(fēng)井可以通過冷凝分離。在分離過程中，油氣冷卻至飽和，然后冷凝成液態(tài)，將油氣與空氣分離。通過這種方式，氣和油可以在多個(gè)部分連續(xù)冷卻，實(shí)現(xiàn)良好的分離和回收，從而提高效率。由于油氣資源由石油的不同餾分組成，烴類的飽和蒸氣壓在不同溫度下變化很大。油氣回收技術(shù)中采用的冷凝方法是將油氣溫度降低至油氣常壓，使油氣成分固結(jié)，最終冷凝成液態(tài)油。冷凝過程主要用于石油和天然氣資源中揮發(fā)性氣體的生產(chǎn)，作為這些操作的一部分，石油的組成和分離，烴類的輕組分被釋放到大氣中的空氣中，液體被回收揮發(fā)性氣體直接排入大氣，提高油氣資源的回收利用。冷凝過程使用簡(jiǎn)單，但不允許特別高的油氣資源回收。因此，油氣公司也應(yīng)根據(jù)具體制冷設(shè)備的特點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)安裝，以保證碳?xì)浠衔镌诨厥针A段冷凝確保高水平的回收。

3.4 膜分離法

應(yīng)選擇合適的膜以通過膜分離回收烴。石油和天然氣富含烴類，主要通過一些高分子膜，在壓力的幫助下進(jìn)行分離和提取，然后設(shè)計(jì)合適的溶液輸送儲(chǔ)層中的石油和天然氣并回收。

雖然這四種方法廣泛用于石油和天然氣開采，但沒有一種方法特別有效。因此，在油氣回收的情況下，可以將四種方法結(jié)合起來，根據(jù)具體項(xiàng)目開發(fā)合適的回收方法，實(shí)現(xiàn)油氣高效回收。

4 油氣儲(chǔ)運(yùn)中油氣回收技術(shù)的運(yùn)用過程

在油氣儲(chǔ)運(yùn)中，幾種油氣回收技術(shù)主要應(yīng)用在以下三個(gè)階段：油氣資源常采用鐵路負(fù)壓運(yùn)輸。因此，排放非常集中，并且超過了設(shè)定的限制，這使得它們的控制變得困難。為了使碳?xì)浠衔锱欧耪；?，有必要?yōu)化列車油箱并有效回收碳?xì)浠衔锱欧?。然而，這種方法成本高且難以實(shí)施。第二個(gè)涉及石油和天然氣的儲(chǔ)存。在儲(chǔ)存過程中，往往受外界溫度、大氣壓等影響，油品容易流失、流失。最后是運(yùn)輸和接收石油的過程。這種結(jié)合通常很長(zhǎng)，排放量很大，再加上油氣在后期受到油氣內(nèi)應(yīng)力的影響，很容易造成油氣的損失和泄漏。在油氣回收設(shè)施的選擇上，建設(shè)成本、設(shè)備能耗、設(shè)備性能、安全性和使用壽命等都應(yīng)充分納入最優(yōu)選擇，同時(shí)保持最大的經(jīng)濟(jì)盈利能力?？傊?，只有針對(duì)性地結(jié)合油氣回收技術(shù)才能最大限度地減少損失并避免浪費(fèi)資源。從目前的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和油氣回收技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用分析來看，油氣回收有兩個(gè)要點(diǎn)：防止油氣資源浪費(fèi)和確保環(huán)境不受污染。上述要求對(duì)采油技術(shù)的優(yōu)化提出了更大的挑戰(zhàn)。在這種情況下，可以采取以下優(yōu)化和適應(yīng)措施：利用自然風(fēng)冷裝置將散熱設(shè)備放置在需要的地方，從而加速設(shè)備散熱，有助于提高散熱效率。其次，由于電器等設(shè)備的能耗較高，還應(yīng)注意其選型和優(yōu)化。最好由企業(yè)有經(jīng)驗(yàn)的人員選擇合適的電機(jī)，如變頻調(diào)速器或具有節(jié)能特性的電機(jī)，并在控制中適應(yīng)情況，方便降低功耗。最后，該技術(shù)得到了改進(jìn)，以方便使用過時(shí)的設(shè)備。①整個(gè)油氣生產(chǎn)過程是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，其中每個(gè)裝置的排放條件的變化都會(huì)影響整體處理結(jié)果。因此，對(duì)企業(yè)進(jìn)行專項(xiàng)調(diào)查，對(duì)油氣回收提出合理的解決方案就顯得尤為重要。②應(yīng)檢查油氣開采廠副產(chǎn)品的處理，如吸附劑處理。自石油和天然氣回收開始以來，關(guān)于如何處理報(bào)廢吸附劑以及實(shí)驗(yàn)石油和天然氣回收設(shè)施以最大限度地提高其使用和便利性的必要性已討論很多。③在可能的情況下，油氣揮發(fā)全程采用閉環(huán)操作，以減少非封閉條件下的VOC排放，需要不斷改進(jìn)和改造設(shè)備和工藝。④油氣回收設(shè)施的計(jì)劃因公司和工作條件而異。目前，我們面臨的主要問題是檢測(cè)手段。國(guó)家部委正在不斷完善整個(gè)油氣開采過程的封閉循環(huán)。希望項(xiàng)目從立項(xiàng)、示范、建設(shè)、實(shí)驗(yàn)各階段統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，有利于國(guó)家發(fā)展和公共衛(wèi)生事業(yè)。

5 油氣回收需注意的問題

石化項(xiàng)目可回收的主要原料是汽油、汽油鏈混合物、丁醇和辛醇等化學(xué)品。在這些材料范圍內(nèi)，目前我國(guó)最常用的烴回收技術(shù)是活性炭吸附。在油氣裝卸作業(yè)中，起重機(jī)管道裝卸作業(yè)的嚴(yán)密性非常重要，稍有疏忽都會(huì)導(dǎo)致重大損失。因此，為使油氣回收過程順利進(jìn)行，應(yīng)充分考慮提升線的耐磨性，盡量減少提升線的油氣回收線。按照我國(guó)該領(lǐng)域的規(guī)定，非甲基丙烯酸碳?xì)浠衔锏目偱欧帕吭趶U氣中小于或等于120mg/m3，在汽油中小于或等于12mg/m3。因此，進(jìn)入回收單元的石油和天然氣首先通過第一冷卻階段，形成烴，使石油和氣態(tài)液體顆粒和物體再聚合，并攜帶水。然后二次冷卻，油氣冷卻至34.5℃。在此期間，經(jīng)過冷凝過程后的氣體濃度降低并進(jìn)入活性炭吸附系統(tǒng)，在那里被吸附材料吸收，然后達(dá)到排放水平。例如，在石油行業(yè)涉及油氣加工的案例中，從油氣中回收的主要物質(zhì)是MTBE、苯和丁醇，這些有害物質(zhì)與石油沒有直接關(guān)系。本案采用的回收方法實(shí)質(zhì)上是兩步冷凝法和活性炭吸附處理法。首先對(duì)油氣進(jìn)行預(yù)處理，然后輸送到油氣回收裝置進(jìn)行二次冷卻，完成冷凝相變過程。當(dāng)?shù)谝淮翁幚碛蜌鈺r(shí)，開始用冷卻溫度至2.5℃的碳?xì)浠衔镏匦屡帕欣淠?、液態(tài)空氣。進(jìn)入了冷卻油氣冷卻到34.5℃的第二階段。大多數(shù)碳?xì)浠衔镌谝合嘀欣淠蠢淠臍怏w達(dá)到較低的油氣濃度，通過活化劑進(jìn)行最終加工，并符合國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。在這種情況下，采用了多種方法的組合來幫助回收石油和天然氣。每種方法的優(yōu)點(diǎn)都得到了利用，避免了每種方法的缺點(diǎn)，最終制定了排放標(biāo)準(zhǔn)，以減少對(duì)空氣和環(huán)境的破壞。

6 結(jié)束語(yǔ)

全球環(huán)保意識(shí)提高以及石油和天然氣的加速消耗，導(dǎo)致采取政策來規(guī)范石油和天然氣的排放和回收。因此，油氣回收技術(shù)在油氣儲(chǔ)運(yùn)中的應(yīng)用與國(guó)家的發(fā)展和人民的生活息息相關(guān)。因此，需要加大對(duì)油氣回收的投入和管理，積極推廣油氣回收技術(shù)，提高環(huán)保意識(shí)。為了進(jìn)一步優(yōu)化油氣回收技術(shù)在油氣儲(chǔ)運(yùn)中的應(yīng)用，要在油氣資源回收技術(shù)中選擇合適的方法。吸附式油氣回收，技術(shù)相對(duì)成熟，油氣回收率高，這就是油氣資源回收利用企業(yè)能夠滿足活性炭吸附劑優(yōu)化方法、開發(fā)和選擇活性炭吸附劑需求的原因。油氣資源回收過程中，吸附材料的定量和定性改進(jìn)，必須成為智能科技裝備應(yīng)用框架的油氣資源回收技術(shù)。