冷凝-吸附法油气回收技术在轻质油装车站台中的应用

栗 源

(中国石化天津分公司,天津 300270)

冷凝-吸附法油气回收技术在轻质油装车站台中的应用

栗 源

(中国石化天津分公司,天津300270)

介绍了目前国内常见的油气回收技术，并对冷凝-吸附法油气回收技术在某公司轻质油汽车装车站台中的应用情况进行阐述。

油气回收 冷凝-吸附法 装车站台 轻质油

某公司油品车间汽车装车站台，现有轻渣油、C9液体共4套轻质油装车鹤管，它们在常温下挥发出的油气混合物直接排向大气，不仅污染环境，还对人体的呼吸系统、神经系统等造成极大的损害。为改善操作人员的作业环境，满足《石油化学工业污染物排放标准》《天津市工业企业挥发性有机物排放标准》等的排放要求，规避地方环保部门处罚风险，某公司于2015年新建一套处理规模为200 m3/h的冷凝+活性碳纤维变温吸附法油气回收装置。

1 油气回收技术简介

1.1 吸收法油气回收

吸收法是根据混合油气中不同组分在特定吸收剂中溶解度的不同，经过油气与吸收剂的相互接触，从而达到油气与空气相互分离的目的。通常用于混合苯蒸气、石脑油蒸气的回收，吸收剂采用低温柴油或其它专用吸收剂。混合油气与吸收剂在吸收塔内逆向接触，吸收剂对烃类物质进行选择性吸收，无法吸收的气体予以排放。吸收剂饱和后，进行解吸，解析出的富集油气使用原油气进行吸收，最终回到原料罐中。

1.2 冷凝法油气回收

冷凝法是利用烃类物质在不同温度下蒸气压的不同，通过降温使油气中部分烃类组分的蒸气压达到饱和状态，过饱和的蒸气冷凝成液体，达到回收油气的目的。目前采用的制冷工艺多以机械制冷为主，油气与制冷剂进行热交换，经过多级连续冷却使油气的温度不断降低，最终凝聚成液体得以回收。

1.3 吸附法油气回收

吸附法是利用油气和空气混合物在活性炭、活性纤维或硅胶等吸附剂中结合力不同的原理，实现油气与空气的分离。根据吸附剂对不同组分的选择性不同，吸附过程中油气组分被吸附在吸附剂表面，脱附过程中油气经过真空状态得以回收，而难以被吸附的吸附尾气(空气)经排气管进行排放。

1.4 膜分离法油气回收

膜分离法是根据高分子膜对烃类物质具有优先透过性的特性，在一定压力下，促使油气和空气混合气中的油气分子优先通过高分子膜，空气则被截留排放，富集的油气输送回原储油罐或用其他方法液化。

油气回收技术优缺点对比见表1。

表1 油气回收技术优缺点对比

2 轻质油油气回收方案选择

《天津市工业企业挥发性有机物排放标准》(DB12)中，对物料回收单元作出明确规定，非燃烧处理非甲烷总烃不得高于80 mg/m3，并且《石油化学工业污染物排放标准》中要求有机废气的去除效率应不小于97%。根据目前几种油气回收技术的工艺特点，单一的方法已经很难满足目前排放标准的限制要求，只有通过几种工艺的组合，各取利弊，才更能发挥各种工艺的优势。

2.1 两种油气回收方案的比选

针对轻渣油、C9组分的特点，某公司在设计之初筛选出“冷凝+吸附法”与“膜分离+吸收法”两种油气回收方案，油气回收方案比选见表2。

由表2可见，从装置的实用性、经济型的角度考虑，冷凝+吸附法优于膜分离+吸收法，最终确定采用冷凝+吸附法工艺进行油气回收。

表2 油气回收方案比选

2.2 冷凝温度的选择

选取不同组分在不同冷凝温度下的回收率进行对比，见表3。

从表3分析可知，当冷凝温度下降到-80 ℃时，C4以上组分绝大部分都被冷凝下来。因此冷凝温度可设置为二级制冷，达到在-75 ℃能级，避免三级制冷而造成能量的损失。

表3 不同冷凝温度油气中各组分的回收率

3 冷凝+吸附法工艺流程(图1)说明

3.1 油气来源及浓度

油气回收装置进气来自于某公司油品罐区，混合C9、轻渣油为某公司烯烃装置加氢单元产品。其中，装车挥发油气浓度约在1 000～30 000 mg/m3。

3.2 工艺流程

冷凝+吸附法油气回收主要包括油气收集、冷凝和吸附、再生两部分，各部分工艺流程分别介绍如下。

图1 油气回收装置流程

3.2.1油气收集、冷凝系统

常温油气沿主油气管由引风机吸入冷凝主机，引风机和装在油气主管上的压力传感器联锁，根据发油量的大小自动变频运行。油气在冷凝主机内被多级梯度降温，先是经回热预冷器被冷却至6～8℃，冷凝出部分油和水，然后进入一级冷凝箱被冷却至-25 ℃，再析出一部分油，再进入第二级冷凝箱被冷却至-75℃，进一步析出一部分油，至此95%以上的油气被冷却分凝，冷凝的富液经油气回收装置自带的油泵输送到调制油储罐内，分离出油后的低温贫油气体再依次回到第一级冷凝箱、回热预冷器进行回热交换，温度回升到20 ℃左右，进入到吸附-解吸附系统。

3.2.2吸附、再生系统

吸附流程主要由两个吸附罐并联组成，分为“吸附-再生-冷凝-分离”4个步骤，冷凝、分离操作伴随再生过程同时进行。

未被冷凝处理掉的低浓度油气经过滤后进入到变温吸附系统，烃类被吸附到活性炭纤维中，经净化后微量不能被吸附的油气经15 m高排气筒有组织排放。吸附同时，开始进行蒸气解析操作，含有机蒸气的混合蒸气进入冷凝器，在此混合蒸气中油气和水蒸气同时被冷凝，冷凝后的油和水进入分层槽利用重力差静止分层，少量不冷凝气经泵送入吸附罐进行二次吸附。分层槽中冷凝废水排至污水处理场处理。两个吸附罐周期性交替工作，确保了整个油气回收的持续有效，同时，实现了加油现场挥发气体的达标排放。

4 冷凝+吸附法油气回收技术在汽车装车中的应用效果

4.1 主要运行参数

油气回收装置主要运行参数见表4。

表4 机组型号性能参数

4.2 运行效果

某公司油品车间共有2种汽车装车系统，分别为轻渣油装车系统、C9/C10装车系统。该装置于2015年1月开始投入使用，分别在不同工况下进行了取样分析，气体样品取自风机出口，取样时制冷温度基本维持在-75 ℃。样品经过环境监测部门检测，非甲烷总烃达到80 mg/m3以下的排放标准。油气回收装置监测结果见表5。

4.3 经济效益

油气回收装置自2015年投用以来，装车量及车辆频次不稳定，设备运行只能采取间断式运行。目前装车物料主要以C9为主。根据费用测算，该装置每日运行时间约2 h，C9装车量约1.25×104t/a，回收轻质油量约5 t的油品，一年的回收收益为：5×3 000=15 000元。运行能耗主要以用电为主，用电负荷为27.7 kW，每日的运行耗电27.7×2=55.4 kWh，一年的电费为：55.4×365×0.6=12 133元。可见，一年的经济效益为：2 867元。

该油气回收装置运行期间只在鹤位装车时才能开启，这种方式虽降低了能耗，但是装置的频繁开、停为设备的运行稳定，以及冷量造成了新的损失。但是，装车现场油气挥发浓度较之前有大幅度降低，现场异味明显消失，大幅度改善了职工的作业环境。

表5 油气回收装置监测结果 mg/m3

5 存在问题及建议

a)装车时，配套设计的鹤管密封效果不理想，由于车辆的装卸口大小不同，锥形密封较难解决问题，导致油品回收量难以达到设计指标。建议要求车辆装卸口应统一鹤管尺寸，减少现场逸放。

b)由于装车量有限，每次装车前需要进行装置预冷约1 h，无形中损失了一部分冷量。建议完善油品装卸制度，增加装置运行时间，减少能量损失。

[1] 杨叶，王铁军，王蒙，等.冷凝式油气回收系统设计研究[J].合肥工业大学，2012,40(1)：14-18.

[2] 赵宇飞.油气回收在成品油装车中的应用研究[D].西安：西安石油大学，2014.

[3] 吴学军，王兴，雷玉秀.冷凝式油气回收技术在油品储运中的应用[J].化工技术与开发，2011(06).

[4] 黄维秋，林毅，刘海，等.油气回收技术的应用研究[J].中外能源，2006，11(5)：85-89.

Condensation-adsorptionTechnologyintheOilandGasRecoveryofLightOilLoadingStation

Li Yuan

(SINOPEC Tianjin Branch, Tianjin 300270)

This paper briefly introduced the current domestic common oil and gas recovery technologies, and explained condensation-adsorption of oil and gas recovery technology applications in company car light oil loading station.

oil and gas recovery; condensation-adsorption; car loading station; light oil

2016-07-10

栗源，助理工程师，主要从事环保技术方面的工作。