浅谈油气回收技术

陈炜 李广 林少川

摘 要：油品蒸发损耗产生的环境污染、资源浪费和安全隐患等一系列问题已经受到了社会各界的重视，在易发生油气损耗的场合，应当采取适合的油气回收技术对油气进行收集回收。本文介绍了油气的主要成分、其带来的不良影响，并针对几种油气回收技术进行了简要的分析。

关键词：油气；回收；吸附

石油及其产品是由多种碳氢化合物组成的混合物，其中的轻烃组分具有较强的挥发性，在油品开采、炼制、储运、销售及应用等环节中，由于受到工艺、技术及设备的限制，不可避免地会有一部分液态轻烃组分挥发逸散，以油气的形式进入大气，不仅造成严重的蒸發损耗，还带来了安全隐患和环境污染等问题。

一、油气的主要成分

油气是指从油品中分离出来以其泰兴市存在的烃类与空气混合形成的气体。油气并非一种纯物质，而是多种物质的混合气体。有关研究分析结果显示，油气的主要组成物质超过二十种，包含了氧、氮、二氧化碳、丙烷、丙烯、丁烷、正丁烷、1-丁烯、丁烯、反式丁烯、丁二烯、乙烯、乙烷、甲烷、MTBE及其他C6、C7、C8等分子。

二、油气带来的不良影响

油气的存在对炼制、储存、运输以及使用等各个环节都有着负面的影响，主要如下：

（1）轻质油品易挥发易聚积，与空气形成爆炸性混合物后沉积于洼地或管够中遇火极易发生爆炸或火灾事故，造成生命和财产损失，危及石油生产和储运的各环节安全；

（2）油气是气相烃类有毒物质，其中的烯烃类碳氢类化合物和氮氧化物发生光化反应而产生光化学烟雾，是以臭氧为主体的多种氧化性化合物，是现代工业化社会的主要污染物之一，能对农作物和森林产生严重破；

（3）会对人的身体造成不同从程度的伤害，轻则头晕乏力，严重者出现慢性或急性中毒导致生命危险；

（4）导致油品质量降低，使用性能下降，造成许多麻烦；

（5）浪费能源，损失巨大。

三、油气回收技术

油品蒸发损耗带来的危害极大，不论从经济、社会、生态环境哪个角度出发，通过相应技术对油气进行回收都是十分必要的。

（一）油气回收的三个阶段

在成品油的市场领域，油气回收系统设计到其中的三个环节：（1）油库发油；（2）成品油运输；（3）加油站进油、储存和销售。因此，也将油气回收体系分为相应的三个阶段：一次油气回收系统，指将汽油从油罐车卸下时产生的油气通过密闭方式收集进入油罐车罐内的系统；二次油气回收系统，指将在向汽油油箱加油时产生的油气，通过密闭方式收集进入埋地油罐的系统；三次油气回收系统，指通过常用的油气回收技术将来自地下储油罐和加油枪的回气管路的油气进行回收的装置。

（二）油气回收的四种方法

（1）吸附法

吸附法的原理是利用活性炭、硅胶或活性纤维等吸附剂对油气的油分子和空气吸附力存在大差异而实现油气和空气的分离。油气通过活性炭等吸附剂，油气组分吸附在吸附剂的表面上，然后再经过减压脱附，富集的油气用真空泵抽吸到油罐或用其他方法液化；活性炭等吸附剂对空气的吸附力十分小，不会被吸附，尾气经过排气管排放。

在活性炭吸附回收系统工艺中，油气通过包含活性炭的吸附罐被吸附到一种特殊活性炭的表面，而已净化的空气或惰性气体则通过吸附器的顶端排放到大气中。每张炭床按大小吸附规定数量的油气，在使用的活性炭床达到饱和之前，通过相应手段，更换另一个吸附塔的活性炭床吸收油气，再利用高真空的方式抽走油气，使饱和的活性炭床重新利用。被分离后的高浓度油气进入吸收塔，塔上端向下喷淋成品油与之接触，约70%的油气被汽油吸收，尾气再导入吸附罐重复工艺流程。

活性炭油气回收法优点突出，能够达到较高的处理效率，其排放浓度可以降到非常低的值。缺点是：1.工艺流程较复杂，需要二次处理；2.吸附床易产生高温热点，存在安全隐患；3.油气中存在易使活性炭失活导致产生二次污染的物质；4.活性炭的使用寿命较短，约为两年，更换成本较高。

（2）冷凝法

冷凝法油气回收技术是指采用冷却方法降低挥发油气的温度，使油气中的轻油成分凝聚为液体而排出洁净空气的一种回收方法。该方法适用于油气浓度较高的回收情况。它是利用烃类物质在不同温度下的蒸汽压差异，通过降温使油气中一些烃类达到过饱和状态，过饱和蒸汽冷凝成液态的回收油气法，一般采用多级连续冷却方法降低油气的温度，使之凝聚为液体回收，是根据挥发气的成分以及要求的回收率、最终排放尾气的有机化合物浓度限值来确定冷凝装置的最低温度。

冷凝法回收装置的冷凝温度一般按预冷、机械制冷、液氮制冷等步骤来实现。根据要求采取制冷装置工作，单级机械制冷装置的工作温度范围为-35～10℃，串级机械制冷装置压缩由浅冷（高温级）和深冷（低温）级组成，其工作温度为-73～40℃，有液氮制冷的深冷装置工作温度可达到-184℃。

冷凝法的优点是工艺原理简单，可直观地看到液态的油品回收，安全性高，水平高；其缺点是对制冷设备及装置选用的制造材料要求严格、操作要求以及投资都较高。

（3）膜分离法

该技术的基本原理是利用高分子膜对油气的优先透过性的特点，让油气与空气的混合气在一定的压差推动下，经过膜的过滤作用使混合气中的油气优先过膜得以脱出回收，空气则被选择性截留，直接排入大气。

膜分离法的优点是技术先进，工艺相对简单；其回收率高，排放的浓度低。缺点是投资大，膜的价格高昂，寿命短未能实现国产化；对于膜分离装置的操作要求高；并且在特殊情况下，膜会产生放电层，有一定的安全隐患。

（4）组合工艺

单一来说，以上几种油气回收技术都存在着各自的优缺点，但是将它们合理的组合起来后就能取得不错的效果。以下简要做出说明：

1）冷凝法与吸附法组合法

经过冷凝法处理的油气，温度较低，能够避免活性炭床产生高温热点的情况，降低了安全隐患，同时能够一定程度延长活性炭床的使用寿命。

2）吸收法和吸附法组合法

先吸收后吸附的组合法同样能够有效防止活性炭吸附床产生高温热点的问题，避免了能耗过大；先吸附后吸收的组合法能够有利于降低吸收的负荷。

3）吸收-膜分离-变压吸附组合法

吸收-膜分离-变压吸附组合法是目前应用最广的工艺技术。油气首先经过压缩机升压，而后进入吸收塔与塔底罐区汽油逆向接触进行油气吸收过程，接着塔顶的油气再进入膜分离单元，进一步分离油气。汽油组分优先渗透通过高分子膜，再渗透侧富集，经过真空泵返回压缩机入口，进一步回收。空气以及少部分汽油组分被选择性截留在尾气侧，若需要更高要求的油气回收率，则要采用变压吸附单元吸附残留油气。该技术的优点是流程简单，可采用自动化实施，环保节能，安全可靠。但由于压缩机的存在，其耗能相比去其他方法要高。

参考文献

[1] 林蕾.膜法油气回收装置吸收效果[D].天津：天津大学，2012.

[2] 杨叶.冷凝式油气回收系统设计研究田].合肥：合肥工业大学，2012

作者简介

陈炜（1993.10-）男，福建龙岩，中国人民解放军陆军勤务学院，二大队八队学员，专业：油料管线指挥。

李广（1996.06-）男，重庆璧山，中国人民解放军陆军勤务学院，二大队八队学员，专业：油料管线指挥。

林少川（1993.04-）男，福建漳州，中国人民解放军陆军勤务学院，二大队八队学员，专业：油料管线指挥。

（作者单位：中国人民解放军陆军勤务学院）