冷凝式油氣回收技術(shù)在油品儲(chǔ)運(yùn)中的應(yīng)用

吳學(xué)軍，王興，雷玉秀

（1．中石化青島煉油化工有限責(zé)任公司，山東 青島266500；2．中海油（青島）重質(zhì)油加工工程技術(shù)研究中心有限公司，山東 青島266500；3．山東海普勞動(dòng)安全技術(shù)咨詢有限公司，山東 青島266071）

冷凝式油氣回收技術(shù)在油品儲(chǔ)運(yùn)中的應(yīng)用

吳學(xué)軍1，王興2，雷玉秀3

（1．中石化青島煉油化工有限責(zé)任公司，山東 青島266500；2．中海油（青島）重質(zhì)油加工工程技術(shù)研究中心有限公司，山東 青島266500；3．山東海普勞動(dòng)安全技術(shù)咨詢有限公司，山東 青島266071）

介紹了冷凝法油氣回收技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)及在實(shí)際油品儲(chǔ)運(yùn)中的應(yīng)用，并對(duì)實(shí)際應(yīng)用中的效果進(jìn)行了總結(jié)。

冷凝法油氣回收；油品儲(chǔ)運(yùn)；應(yīng)用

汽油、石油苯等油品在儲(chǔ)運(yùn)過程中會(huì)有部分輕烴組分揮發(fā)進(jìn)入大氣，與空氣混合成為油氣。這部分油氣在儲(chǔ)運(yùn)過程中難免產(chǎn)生環(huán)境污染、能源浪費(fèi)等問題。隨著國家對(duì)環(huán)保要求的提高，控制含油蒸氣的排放及回收油品蒸氣的措施得到了廣泛重視，油氣回收裝置廣泛應(yīng)用于煉油廠、油庫和加油站。油氣的回收技術(shù)可分為吸收法、吸附法、冷凝法及膜分離法等，有些還含有壓縮過程或幾種方法的綜合應(yīng)用。綜合回收工藝、節(jié)能、環(huán)保各方面，我公司在公路發(fā)油區(qū)域安裝冷凝法的油氣回收裝置，該油氣回收裝置壓縮機(jī)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)口，國內(nèi)生產(chǎn)，采用澳大利亞制冷工程公司（簡稱RE）提供的冷凝法油氣回收技術(shù)。

1 技術(shù)簡介

冷凝法油氣回收采用壓縮制冷工藝，將油氣氣化潛熱置換出來，使其由氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，以實(shí)現(xiàn)油氣回收和利用。一般需用三級(jí)制冷才能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求的油氣回收裝置的控制標(biāo)準(zhǔn)和排放限額。因此，油氣回收裝置采取了三級(jí)制冷工藝。冷凝回收的油品匯流到油水分離器，直接回收使用。處理后的尾氣經(jīng)排氣管排放。

該套油氣回收裝置，設(shè)計(jì)油氣回收能力最大負(fù)荷500 m3·h-1，可連續(xù)運(yùn)行21h，編程在夜間無負(fù)荷時(shí)自動(dòng)完成3h除霜或人工選擇時(shí)間完成除霜。油氣回收裝置采取了三級(jí)制冷工藝，回收汽油、石油苯、混合二甲苯、粗三甲苯及MTBE公路裝車過程中產(chǎn)生的油氣。制冷工藝見圖1。

圖1 三級(jí)制冷示意圖

苯、汽油等產(chǎn)品形成的油氣通過一級(jí)制冷達(dá)到8℃左右，將油氣中部分苯和水分凝析出來送入油水分離器。脫掉部分水分的混合油氣經(jīng)過二級(jí)制冷達(dá)到－30℃，在這一過程中，苯從5℃開始凝固，到達(dá)－30℃時(shí)99%的苯可被回收。苯的回收是以回收水汽和苯的冷凝晶體（可流動(dòng)）形式進(jìn)行的，收集后送到積液罐。汽油油氣到－30℃時(shí)90%油氣被液化，收集后送到油水分離器。剩余油氣經(jīng)過三級(jí)制冷達(dá)到－80℃，此時(shí)油氣中99%的碳?xì)浠衔锞灰夯占笏偷接退蛛x器。被冷凝為液體的碳?xì)浠衔镉帽盟偷街付▋?chǔ)罐，水可直接用于綠化。經(jīng)過三級(jí)冷凝后分離排出的達(dá)標(biāo)尾氣被重新加熱到10~15℃后排放。壓縮機(jī)的廢熱被收集起來貯存在一個(gè)液體加熱罐內(nèi)，用于除霜。二級(jí)制冷劑在進(jìn)入二級(jí)冷凝區(qū)域和復(fù)疊三級(jí)冷凝系統(tǒng)前，首先與－80℃尾氣進(jìn)行熱交換，使二級(jí)制冷劑冷卻下來，并使－80℃尾氣加熱到10℃后排放，這樣既可以減少能耗，又能提高效率，由此形成了最優(yōu)化的冷凝工藝。另外，由于使用的是用乙烯、丙烯作制冷劑的高效率壓縮機(jī)，因此RE的冷凝法油氣回收技術(shù)能耗很低，平均處理1 m3汽油油氣耗能0．1 kWh，是目前已知能耗最低的油氣回收技術(shù)。

2 主要設(shè)備及技術(shù)參數(shù)

壓縮機(jī)采用美國Copeland公司生產(chǎn)的卷軸式壓縮機(jī)，卷軸式壓縮機(jī)具有高可靠性、高效能比、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、免維護(hù)保養(yǎng)的特點(diǎn)。其中，預(yù)冷壓縮機(jī)2臺(tái)，額定功率為7．5 kW，電壓等級(jí)為380 V；淺冷壓縮機(jī)2臺(tái)，額定功率為22 kW，電壓等級(jí)為380 V；深冷壓縮機(jī)2臺(tái)，額定功率為6 kW，電壓等級(jí)為380 V。此外，還有預(yù)冷／淺冷冷卻器1臺(tái)，深冷冷卻器1臺(tái)，深冷制冷膨脹罐1臺(tái)，一級(jí)冷卻器1臺(tái)，二級(jí)冷卻器1臺(tái)，三級(jí)冷卻器1臺(tái)，冷凝泵1臺(tái)，以及儀表管道系統(tǒng)。

3 技術(shù)特點(diǎn)

（1）歐美安全標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全；

（2）操作彈性大，可在0～100%范圍內(nèi)操作，特別適用于間斷裝車情況；

（3）工藝流程短，工藝過程簡單，易于操作和維修；

（4）模塊化設(shè)計(jì)制造，整體發(fā)運(yùn)到用戶現(xiàn)場，不需大型基礎(chǔ)，安裝簡單；

（5）采用了先進(jìn)工藝技術(shù)設(shè)計(jì)，自動(dòng)化儀表控制，關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)口，國內(nèi)配套；

（6）系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，可實(shí)現(xiàn)無人值守；

4 應(yīng)用過程

2008年6 月份，該套油氣回收裝置正式投入運(yùn)行，用于收集汽油、苯、混合二甲苯、MTBE、粗三甲苯裝車鶴位產(chǎn)生的油氣，設(shè)計(jì)處理油氣能力500 m3·h-1。在使用中經(jīng)過不斷摸索調(diào)試，其性能不斷得到優(yōu)化提高。

4．1 完善監(jiān)控手段

為了確保油氣回收裝置在正常工況下運(yùn)行，采取的一項(xiàng)重要的監(jiān)控手段是在油氣回收裝置的進(jìn)氣口和排氣口定期取樣化驗(yàn)，通過化驗(yàn)確定油氣回收率指標(biāo)是否正常，檢測(cè)油氣排放是否達(dá)到環(huán)保要求。其次是保障儀表系統(tǒng)正常工作，實(shí)時(shí)檢測(cè)油氣回收裝置各部分功能組件是否正常工作，主要檢測(cè)指標(biāo)包括：各級(jí)回氣、排氣壓力及溫度，TCV輸出、PCV輸出。

如2009年一張化驗(yàn)分析單，總烴含量9625 mg·m-3，油氣排放指標(biāo)高于平常值，也高于國家排放標(biāo)準(zhǔn)（25 mg·m-3），通過檢查確認(rèn)是二級(jí)壓縮機(jī)制冷劑循環(huán)管路發(fā)生泄漏，影響二級(jí)制冷效果，從而導(dǎo)致排放的油氣中烴類超標(biāo)。

4．2 完善裝車端油氣收集功能，實(shí)現(xiàn)密閉裝車

油氣回收裝置投用初期，發(fā)現(xiàn)裝車總量與回收油氣量比例高于行業(yè)經(jīng)驗(yàn)值，而且通過對(duì)裝車口周圍半徑1m內(nèi)采樣分析，總烴含量達(dá)到700 mg·m-3。主要原因是裝車密封罩密封不嚴(yán)，沒有實(shí)現(xiàn)密閉裝車。更換油氣回收罩后，保證了裝車過程中90%以上的油氣能回收利用，極大地減少油氣揮發(fā)對(duì)大氣的污染，保障裝車過程中的油氣最大可能進(jìn)入油氣回收裝置。

4．3 集氣管路增加防爆風(fēng)機(jī)

裝車鶴管更換密閉裝車罩后，裝車過程中仍存在部分油氣泄漏，尤其在氣溫高的夏季及鶴管對(duì)位不正時(shí)，油氣泄漏更為嚴(yán)重。為了保障油氣回收徹底，在油氣集氣管路增加一臺(tái)防爆風(fēng)機(jī)，在裝車罐口形成微負(fù)壓，保障油氣優(yōu)先進(jìn)入回收系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)排放量與油氣回收裝置處理量相匹配。增加防爆風(fēng)機(jī)后，對(duì)裝車罐口周圍油氣抽樣檢測(cè)，總烴含量不到20 mg·m-3，基本保障裝車過程中油氣全部回收。

4．4 選擇適宜的開機(jī)模式

由于苯的冷凝點(diǎn)是－5℃，經(jīng)過一級(jí)、二級(jí)壓縮冷凝，苯基本上被冷凝回收，單純對(duì)苯裝車來說，三級(jí)壓縮已無必要，實(shí)際取樣化驗(yàn)數(shù)據(jù)也證明這一點(diǎn)。以下是在只有苯裝車的情況下，分別經(jīng)過一級(jí)制冷、二級(jí)制冷、三級(jí)制冷在出氣口取樣化驗(yàn)所得的結(jié)果（表1）。

表1 單純苯裝車的化驗(yàn)結(jié)果

從以上實(shí)際化驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在只有苯裝車的情況下，經(jīng)過一、二級(jí)制冷后，99%以上的苯已經(jīng)被回收，苯含量遠(yuǎn)低于國家要求排放標(biāo)準(zhǔn)12 mg·m-3，所以在只有苯裝車的情況下，可以只開一、二級(jí)壓縮機(jī)，也可以達(dá)到回收的目的。

5 節(jié)能效果

該套油氣回收裝置由于采用先進(jìn)制冷工藝，進(jìn)口卷軸式壓縮機(jī)，每回收1 m3油氣平均能耗為0．1 kWh，而國產(chǎn)同類冷凝法回收裝置的平均能耗為0．5 kWh，運(yùn)行能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于同類產(chǎn)品。由于采用本安型歐美安全標(biāo)準(zhǔn)，比同類產(chǎn)品采用正壓室防爆模式更具安全性。經(jīng)三級(jí)冷卻回收后，排氣指標(biāo)遠(yuǎn)低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

2010 年我公司公路共發(fā)送汽油、苯、二甲苯及粗三甲苯24．9萬t，油氣回收量約為29．9萬m3，根據(jù)GB 11085－89公路裝車損耗標(biāo)準(zhǔn)，可回收199．36 t油品，該套油氣回收裝置全年可產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益127萬元。

經(jīng)濟(jì)效益測(cè)算：

全年用電費(fèi)用為：0．8×299043．42720．1＝23923元；

全年回收油品收益：6500×199．36＝1295840元；

全年直接經(jīng)濟(jì)效益：1295840－23923＝1271917元。

不可再生能源的循環(huán)利用，從每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中節(jié)約，降低損耗是落實(shí)建立節(jié)約型社會(huì)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的具體措施。特別是油氣揮發(fā)給環(huán)境、生產(chǎn)帶來的損害已危及到人類的安全生存。要真正實(shí)現(xiàn)油氣的不浪費(fèi)，必須重視新技術(shù)、新設(shè)備的開發(fā)和采用，新技術(shù)、新設(shè)備的推廣應(yīng)用在給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也帶來良好的社會(huì)效益。

Application of Condensing Oil-gas Recovery Technology in Oil Storage and Transportation

WU Xue-jun1，WANG Xing2，LEI Yu-xiu3
（1．Sinopec Qingdao Refining and Chemical Co．，Ltd．，Qingdao 266500，China；2．Heavy Oil Processing Research Center Grop．，Qingdao 266500，China；3．Shandong Help Safety﹠Environmental Protection Technique Co．，Ltd．，Qingdao 266071，China）

TE 868

B

1671-9905（2011）06-0067-03

2011-03-23