溶剂吸收法油气回收设施在装车系统中的应用

2015-10-25杨海宏

化工技术与开发 2015年1期

杨海宏

（中国石油广西石化公司储运一部，广西钦州 535008）

油品储运的损耗分为大呼吸损耗和小呼吸损耗2 种方式。油品在调合生产﹑产品储存﹑成品运输等各个环节中都会伴随着大﹑小呼吸损耗。小呼吸损耗，主要是由于昼夜﹑环境温度改变，直接导致油罐内气体空间温度发生改变，从而造成的挥发损耗，这部分损耗主要由自然环境因素引起，故不可避免。另外小呼吸损耗与油罐的结构形式﹑罐容量﹑所储存油品自身的特性等因素也有一定关系。大呼吸损耗，主要是由于油罐内油品的收付作业﹑收付速度而引起的损耗，这部分损耗是随着油品的输转或移动而产生。不论是大呼吸损耗还是小呼吸损耗，都会在健康﹑环境﹑安全﹑质量等方面带来多种危害。油品储存的自然环境和油品的自身性质无法改变，但我们可以通过提高油品收付作业效率﹑控制油品收付作业的速度来减少大呼吸损耗量。油品装车系统作业时，我们可以通过回收﹑处理油品在收付移动中挥发的油气，从而达到减少油品在收付移动中产生的大呼吸损耗。

1 油气回收技术

在国外，从20 世纪60 年代起，石油行业就开始研究油气回收技术，并将这种技术作为降低油品蒸发损耗的措施进行推广。在我国，从20 世纪80 年代起，国家相关部门就开始组织行业内进行这方面的研究与开发，同时引进油气回收技术上的各种设备[1]。目前实现了油气回收且保证一定回收率的方法主要有活性炭吸附法﹑有机溶剂吸收法（常压常温法和常压低温法）﹑直接冷凝法和膜技术分离法[2]。

活性炭吸附法是采用活性炭或者其他高效吸附剂，通过分离油气中的挥发性烃类等有机物气体与空气，并使用吸收剂吸收烃类等有机物气体的油气回收方法[3]。有机溶剂吸收法主要分为常压常温和常压低温2 种方法[4]，常压常温法是利用各种不同油气在吸收剂中溶解度的不同，来实现油气与空气的分离，再利用烃类物质吸收油气，在真空状态下解吸出的油气被贫油吸收，转化为富油，达到回收油气的目的。常压低温法是利用冷冻机将吸收液冷却至低温（-30℃以下）后，在吸收塔内对油气进行喷淋﹑吸收的一种方法。直接冷凝法是通过物理反应，直接将油气在低温状态下凝结成液体回收，或者在高压状态下凝结成液体并回收的一种方法。膜技术分离法是利用烃类等有机物气体与空气在膜内具有不同的扩散特性，来实现油气分离的一种方法，这种扩散特性就是我们讲的渗透速率。

以上介绍的这4 种油气回收方法各有优缺点。活性炭吸附法技术成熟﹑成本低，但是对活性炭的使用寿命﹑安全使用要求较高，运行成本较高，特别是活性炭的吸附能力直接影响了油气回收率，如果回收的油气中含有固体颗粒，还必须增加固体颗粒预处理设施。

有机溶剂吸收法中常压低温法有较高的油气回收率，但需要使用耐低温钢材以及添加制冷设备，前期资金投入量较大。常压常温法回收油气效果明显，但最后环节需要贫油吸收油气，产生的富油较难处理，故常压常温法油气回收有一定的使用局限性。

直接冷凝法回收的油气最纯净，但需要在低温下才能有很高的回收率，回收过程能耗较高，且需要使用耐低温材料，对低浓度油气回收效果不明显。

膜技术分离法油气回收适用范围广，流程简易，且操作非常简单，但对高分子膜材料要求很高，对高分子膜材料的研究投入较大，设备投入资金较大[5]，国产化程度不高。这几种油气回收技术的回收率及国产化程度排名见图1。

图1 4 种油气回收法回收率及国产化程度比较

2 溶剂吸收法工艺特点

有机溶剂吸收法油气回收有常压常温吸收法和常压低温吸收法2 种方法。本文主要介绍常压常温溶剂吸收法油气回收设施在装车系统中的应用。

常压常温溶剂吸收法工艺是利用油气中的空气和纯油气在常温﹑常压下在专用吸收剂中溶解度不同的特性，利用专用吸收剂吸收油气中的纯油气，实现油气中纯油气与空气的分离；然后将吸收纯油气的专用吸收剂输送到真空条件下，使纯油气从吸收剂中解吸出来，实现纯油气与吸收剂的分离以及专用吸收剂的再生；通过贫油将解吸出来的纯油气吸收，从而达到油气转化为富油的目的。

该方法在常压常温下进行，对操作环境没有特殊要求，整个工艺过程简单，便于操作，设计可操作空间大，可以回收各种混合油气。

3 溶剂吸收法工艺在装车系统中的应用

溶剂吸收法油气回收工艺常见于炼厂铁路及公路装车系统，是与火车大鹤管﹑汽车小鹤管相互配套的环保节能设施，以密闭装车条件下产生的油气为原料，对装车油气进行回收的环保生产装置。按照Q/SH 0117-2007，油气回收系统工程技术导则的要求，炼油厂罐区的油气回收处理设施靠近装车站区域布置。

当密闭装车作业开始后，装车作业产生的油气利用装车过程中槽车内产生的微正压，经槽车密闭系统及油气管线进入吸收塔的底部，再经塔内填料向吸收塔的顶部流动。此时将真空解吸塔中的油气回收专用吸收剂，通过循环泵输送到吸收塔顶部，专用吸收剂依靠自身重力从塔顶流向塔底部，并在填料层内与流经吸收塔的装车油气逆向接触，装车油气中的纯油气被专用吸收剂吸收，并随吸收剂流向吸收塔底部（吸收塔塔底液位控制在30%～60%之间）；流动到吸收塔顶部的装车油气中的绝大部分轻烃组分已被吸收剂吸收，剩余的尾气经吸收塔顶部的阻火器排放到大气中，此过程实现了装车油气中的空气与纯油气的分离。

由于吸收塔内部压力为微正压，而真空解吸塔内部的绝对压力为3～4kPa，流动到吸收塔底部的吸收剂，在压差的作用下，由溶剂泵通过相应管线由吸收塔底部进入到真空解吸塔中，由于此时真空解吸塔为高真空状态，被吸收剂吸收的油气解吸与吸收剂脱离，生成为气态的纯油气（真空解吸塔液位最好控制在10%～50%之间）。此过程实现了油气与吸收剂的解吸分离及吸收剂的再生。

真空解吸塔中解吸的纯油气，经真空机组输送到再吸收塔底部，进入再吸收塔的油气由塔底流向塔顶部，通过贫油泵将贫油输送到再吸收塔的顶部，贫油在塔内依靠重力流向塔底部，当流经塔内填料层时，与流经此处的油气逆向接触，油气被贫油吸收变成富油，并流向塔的底部，最后由富油泵输送至储罐中，此过程实现了将纯油气转化为富油（再吸收塔的塔底富油液位保持在30%～60%之间）。

真空解吸的纯净油气，在再吸收塔内大部分液化成富油被回收，有少量未被吸收的纯油气到达再吸收塔的顶部，并从再吸收塔的顶部，经相应管线返回到吸收塔的底部，再次被吸收剂吸收。