吸收、吸附法油气回收装置工艺设计

2019-03-05金山

科学与技术 2019年3期

关键词：冷凝吸附

金山

摘要：介绍了吸收+吸附法油气回收装置的工艺设计。

关键词：油气回收;冷凝;吸附

1.工程概况

某油库油品装车时，为满足环保要求，设置油气回收装置。

油气回收设施处理能力：200m³/h。操作弹性0～110%，按照2个鹤管装车量考虑。

要求经过油气回收成套设施后的排放气满足《石油炼制工业污染物排放标准》（GB31570-2015）和《工业企业挥发性有机物排放控制标准》DB13/2322-2016的要求。

非甲烷总烃最低去除效率≥97%;且最高允许排放浓度要求≤100mg/m³。

2.油气回收工艺选择

国内外油气回收处理的技术主要有吸附法、吸收法、膜分离法和冷凝法四种。

吸收法是指油气进入吸收塔，被从塔顶喷淋的吸收剂吸收。但因占地大、吸收剂需要不断补充以及回收效率较低等原因，吸收法油气回收设施已慢慢淡出市场。

膜分离法是指在一定压力下，利用选择性透过膜实现废气中有机组分和空气的分离。膜分离法工艺相对简单;但电耗较高，压缩过程压力在3.5bar左右，存在一定的安全隐患。

冷凝法是指利用废气中不同有机组分在不同温度下具有不同的饱和蒸汽压这一性质，降低系统温度，使其中有机组分液化分离，达到净化回收的目的。冷凝法工艺较成熟，占地较小;但电耗较高，多级冷凝系统温度可达-110℃，存在低温冻伤的危险。

吸附法是指废气中的VOC 组分被吸附剂吸附富集，废气得以净化并达标排放;吸附剂达到一定的饱和度后，进行抽真空减压再生，再生过程中脱附出的油气再用油品进行吸收，吸收后的贫气再返回到吸附过程进行吸附。吸附法电耗低、运行费用低、工艺技术成熟可靠，可以通过改变吸附和再生运行的工作条件来控制出口气体中油气的浓度。

综合考虑各种油气回收工艺方法的特点，结合工程现场实际情况，油气回收设施采用吸附+吸收法。

3、流程描述

汽车装车作业时，油品通过装车泵进入油槽车，装车过程中的油气通过油气回收鹤管进入油气回收总管，然后进入油气分离器进行初步分离。油气分离器能从油气中分离出液态油品，油品通过油泵抽回油罐。油气分离器分离的气相进入两个吸附塔中的一个。每个吸附塔都装满了特殊的活性炭。空气-油气混合气体中的碳氢化合物被吸到活性炭粒子表面，并在大气条件下停留在那里。混合气体中的空气成分不受活性炭的影响，通过活性炭之后进入大气，中间不再掺杂碳氢化合物。

当空气-碳氢化合物混合气体通过吸附剂巨大的吸收表面之后，碳氢化合物被吸引到活性炭表面，一旦活性炭接近其设计吸附极限，炭床必须再生，以继续作为吸附剂发挥作用。油气回收系统通过真空泵使吸附剂暴露在高真空（负压）下的方式实现吸附剂的再生。

活性炭中解吸出来的油气进入吸收塔。在吸收塔（立式）中，浓缩碳氢化合物不断向上运动，穿过一层厚厚的鲍尔环填充的填料层。同时，吸收剂从油库储藏罐抽到油气回收装置，流向吸收塔顶部，在这里，他们被均匀分配，向下流过填料。填料为向下流动的油品和向上运动的油气提供了足够大的接触表面积。这种接触使浓缩的气相碳氢化合物不断在液体油品中溶解。液体油品向下流出吸收塔底部，在这里油气被收集并抽回到油库日罐。

3 设计方案

油气回收设施撬块化设计，由2个撬组成，放空管、吸附罐成一个撬，长6m×宽3m;

油气分离器、吸收塔、真空泵、供油泵、回油泵、油泵成一个撬，长6m×宽3m。

撬体总长6m×宽6m。

4 吸附罐直径、容积计算

空塔直径d取1.6，截面积A₁=2m²，则空塔风速V₂=0.055（m³/s）÷2=0.02m/s，

满足设计（0.8～1.2m/s）要求。

活性炭吸附能力按2.5%设计，吸附时间按20分钟计，进气浓度按700g/m?计，处理量为220m³/h，则装填量：M=700×220÷60×15÷2.5%=2.05噸。

设计余量10%，M=2.25吨。

吸附采用两种吸附剂进行吸附，吸附罐底部采用活性碳，顶部设置硅胶，采用两种吸附剂保证非甲烷总烃最低去除效率≥97%;且最高允许排放浓度要求≤100mg/m³，活性炭（质量占60%）、硅胶（质量占40%）。

经计算V=4.96m³，目前吸附塔填料高度为2.7m高、塔径1.6m，填料体积5.4m³，满足工况要求。

5 工艺参数