码头原油油气回收吸收剂的对比应用

高建丰，蔡雅雯

(浙江海洋学院石化与能源工程学院，浙江　舟山　316000)



码头原油油气回收吸收剂的对比应用

高建丰，蔡雅雯

(浙江海洋学院石化与能源工程学院，浙江舟山316000)

为了研究针对码头运输原油的高效油气回收，通过对国内外各种吸收剂的特性进行了分析对比，研究了常见的四种油气回收工艺，即有机溶剂吸收法，膜技术分离法，活性炭吸附法，和低温冷凝法，结果得出有机溶剂吸收法工艺最适合码头原油的油气回收，最终对有机溶剂吸收工艺提出了优化方案并对吸收法未来方向进行了讨论。

油气回收吸收剂;溶剂吸收法;吸收工艺

当前中国原油对海外有较强依赖，而且由于国内环境压力趋紧，在这种背景下构建新的能源战略体系亟待提上日程。国际原油价格的下跌，给我国增加石油进口提高战略石油储备能力提供了一个极好的机会。中国海关总署最新数据显示，2015年上半年的4月及6月，中国原油进口量单月超越美国。中国今年7月进口原油3071万吨，同比大增29%，创历史新高。国家能源局的最新数据显示，今年上半年，中国进口原油1.6亿吨，同比增长7.5%；进口天然气302亿m3，同比增长5.5%。数据显示出中国正在趁国际油价走低进一步加快原油储备。中国原油进口量的增加也就意味着石油储备基地的增加，意味着原油运输量的增加。原油由于含有的轻烃组分比较多，属于甲型B类易燃物质，具有强烈的挥发性。在炼制、储运等过程中，不可避免会有一部分油气逸散到空气中，严重污染环境，更威胁人身的健康。这些油蒸气与空气混合产生的油气混合物浓度很容易达到爆炸极限，一旦遇到火源就有可能产生着火或爆炸，造成重大生命和财产损失。因此，开展码头油气回收工作刻不容缓。本文主要介绍了溶剂吸收法的油气回收方式。

1　有机溶剂吸收法

原油蒸气蒸发排放出的是油气和空气的混合气。要实现油气回收，关键技术在于怎样分离(油)蒸气和空气[1]。(油)蒸气与空气的分离回收方法有吸附法、吸收法、冷凝法及膜分离法等，在大多数情况下是多种方法联合应用。

(1)吸附法：吸附分离过程是利用混合物中各组分与吸附剂间结合力的不同使油气与空气分离的过程。这主要是利用了混合物中各组分与吸附剂间结合力强弱差别的原理。吸附分离的一个优点是可以使尾气浓度控制在很小的指标内，但缺点为进口浓度难以达到很大，从而影响到处理量。不同活性炭吸附热效应都很明显，吸附床温度可升达70～80℃。

(2)吸收法：吸收是有机化合物从富气进入液体吸收剂(又称贫液)之中的传质过程。高浓度烃蒸气从下部进入吸收塔与吸收塔内的吸收剂逆流接触，由于烃蒸气在吸收剂中具有一定的溶解度而被吸收剂吸收。吸收剂就是一般的贫油溶剂，如汽油、柴油或可以再生的溶剂[2]。

(3)冷凝法：在维持一定的压力、降低烃蒸汽的温度或在一定温度下、增加烃蒸汽的压力在冷凝器内使得烃蒸汽冷凝得以回收烃类化合物。一般利用制冷剂或冷凝剂借助热交换器进行传热冷凝回收。冷凝法可直接回收到油品，原理简单，但由于间接传热，制冷温度要求较低(-70℃以下)才能保证有较高的回收率(90%)，相应的装置复杂(主要是制冷系统)、成本较高。冷凝法的最大优点就是回收的烃类液体不含杂质(活性碳吸附法回收的烃含有碳，吸收法回收的烃含有吸收剂)。缺点就是，必须在很低的温度下才能达到较高的回收率，能耗高。冷凝法适用于高浓度烃蒸气的回收[3]。

(4)膜分离法：膜分离法主要是利用气体组分分子大小不同及在薄膜内的扩散能力的不同即渗透速率的不同来实现烃分子与空气的分离。膜分离法的回收效率跟烃蒸气的浓度、预压缩的压力、膜的结构及其材料的选择性能有关。膜分离法具有流程简单、回收率高、能耗低，无二次污染、占地面积小及操作简便等诸多优点，但投资过高。如果所处理的含烃气体中的油气浓度比较高、流量大及排放要求严格的场合，为克服单一油气回收方法的缺点，可采用上述几种基本回收方法的组合方案来实现油气的回收，较典型的组合方法有吸收—吸附组合方法和冷凝—吸附组合方法。国外码头油气回收技术成熟，其中吸收一吸附法占主流[4]。现有的油气回收技术主要有有机溶剂吸收法，膜技术分离法，活性炭吸附法，和低温冷凝法。详细的四种工艺对比见表1。

表1　油气回收工艺对比图

每一种油气处理方法各有特色和相对的适用范围。而大型码头原油运输排放的油气属于挥发性有机物(VOCs)，主要成分含有烃类，硫化物，苯类等有机混合物。因具有排放量大，有机物成分毒害性强等特点，一般采用其中有机溶剂吸收法吸收油气。根据吸收法的技术特点，可广泛适用于大型原油码头，大型油库，炼油厂等排放高浓度油气的场所。

吸收法吸收油气属于物理方法，利用油气中各组分在有机吸收剂中溶解度的不同而将油气中的轻烃组分进行吸收。国内的吸收法主要采用柴油作为吸收剂[5]；常州大学的黄维秋教授研发的ABSFOV-97吸收剂在油气吸收领域也产生了很好的效果。中国石化销售公司曾引进日本丸善石油工程公司的油气回收装置，吸收溶剂为索维尔液(SOVAL液)。该液体为添加了某些有机物的石油产品，具有吸附力强，解析后残留低的特点，且损耗低，可长期循环使用。

有机溶剂吸收技术基本原理：根据专用吸收剂对空气和油气吸收能力的不同，在常温常压下实现油气与空气的分离，利用低标号汽油循环吸收油气，将油气转化为成品油。

装置构成：主要由吸收塔，真空解吸罐，再吸收塔，真空机组，溶剂泵，贫油泵和富油泵等构成。如图1所示。

图1　有机溶剂吸收技术装置

2　吸收剂的选择及对比

(1)吸收剂物性参数见表2。

表2　各种吸收剂的物性对比

(2)根据以上各吸收剂的物性参数及收集的相关资料分析可知：

轻柴油：回收率偏低，用量大，自身挥发损耗量大，尤其在夏天使用。

煤油：吸附后容易饱和需要经常更换。

这些吸收剂静态吸收汽油蒸汽的效果较好，但是考虑到其综合物性指标，则认为ABS-2和ABS-1应作为首选吸收剂[6]。解决吸收剂高活性保持，延长使用寿命等关键问题可以保证油气经回收后排放到大气中的含量≤25 g/m3。

3　工艺优化方案

吸收法吸收油气主要优点：技术成熟，流程简单，回收率高，安全可靠，投资高，自动化水平高，操作方便，系统配套，可全部国产化。缺点是设备占地面积大，装机功率大，运行能耗高，维修不变。该方法在工艺上尚可进行下列优化：

(1)降低吸收液温度

在恒定的温度与压强下，使一定量的吸收剂与挥发油气相

接触，挥发油气便向液相转移，直至液相中溶质达到饱和，浓度不再增加为止，而通过低温吸收的方式可提高回收组分的含量。根据刘忠生在《柴油低温临界吸收油气回收技术的应用》一文中提到，柴油吸收温度过高或过低都不利于油气回收，最佳温度在-5～15℃；若选择催化裂化柴油或者常二线柴油馏分油作为吸收油，温度在11～18℃最适宜，此时液气比为75～200 L/m3的条件下，回收率可以达到95%以上[7]。

(2)吸收塔填充材料的选择与改进

我国长岭炼油厂开发的一套油气回收装置采用高规整碳钢材质的孔板波纹填料作为吸收塔填料，选用成品柴油作为吸收剂，油气回收的效率达到95%左右。

(3)富油连接去锅炉房提供能量

在锅炉旁一带建回收装置，收集起来的油气通过处理后，一部分达标排放，另一部分回收吸附提纯后用作锅炉燃料生产蒸汽，供库区以及码头其他装置使用。

4　展　望

随着我国对环境保护和人体身心健康的日益重视，各行各业对有害气体的排放要求也日益严苛。吸收法油气回收技术因具有操作相对简单，成本较低的优点在油气回收领域得到了广泛的应用。但是这种技术也存在很多不足的地方，由于原油成分的种类繁多，结构复杂，相对于成品油的油气吸收，国内尚未研发出一种针对原油油气吸收的高效吸收剂。因此，在对油气回收技术深入研究的基础上，应该不断吸收国外的先进技术，开发出一款适用于我国国内原油吸收的高效吸收剂。

[1]黄维秋,刘海.超声波技术优化油气回收系统的研究[J]．石油库与加油站，2006,3(15):36-38.

[2]赵书华,黄维秋,徐燕平,等.常温常压吸收法油气回收装置的开发与应用[J].江苏工业学院学报，2006,18(4):8-10.

[3]毛红艳,曹英斌,高小静,等.低温吸收技术在回收装车挥发油气中的应用[J].现代化工，2006,26(2):54-56.

[4]张湘平，刘洁波.吸收法和吸附法油气回收技术的联合应用[J].石油化工环境保护，2006,29(3)：57-61.

[5]杨正山.柴油吸收法油气回收装置的工艺特点及应用[J].炼油技术与工程，2007,37(5):40-42.

[6]董军波，黄维秋，白秋云,等.吸收法油气回收系统优化研究[J].石油与天然气化工，2008,37(1):9-11.

[7]刘忠生，廖昌建,方向晨,等.柴油低温临界吸收油气回收技术的应用[J].石油炼制与化工，2013,44(8):37-40.

Comparison and Application of Absorbents for Vapor Recovery of Crude Oil in the Dock

GAO Jian-feng,CAI Ya-wen

(School of Petrochemical & Energy Engineering,Zhejiang Ocean University,Zhejiang Zhoushan 316000,China)

For the transportation of crude oil in the dock,four common methods of vapor recovery were researched by mainly giving an analysis and comparison to the characteristics of absorbents at home and abroad.These four methods were the methods of organic solvent absorption,membrane separation,activated carbon adsorption and cryogenic condensation.The method of solvent absorption was the most suitable to the vapor recovery of crude oil.The optimal solution for the method of solvent absorption was also proposed and a discussion on directions of the future was given.

absorbents for vapor recovery; the method of solvent absorption; absorption process

高建丰(1966-)，工学博士，高级工程师，硕士生导师，后勤工程学院油气储运工程专业毕业，主要从事油气储运和安全技术研究。

TE85

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1001-9677(2016)06-0020-03