油氣回收有機(jī)膜技術(shù)在四川石化的應(yīng)用

張宇恒 李雙喜 張明坤

摘 要：本文主要介紹以聚二甲基硅氧烷復(fù)合膜的橡膠態(tài)分離膜用于油氣/氮?dú)夥蛛x的技術(shù)原理、及簡(jiǎn)單介紹實(shí)用于鐵路裝卸車油氣回收、苯系物罐區(qū)油氣回收的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：玻璃態(tài)高分子分離膜；聚二甲基硅氧烷；橡膠態(tài)高分子分離膜；板式膜元件；卷式膜元件

中國(guó)石油四川石化煉化一體化項(xiàng)目是中國(guó)石油為落實(shí)國(guó)家西部大開發(fā)戰(zhàn)略、促進(jìn)四川省地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展而設(shè)立的大型石化項(xiàng)目。甲B和乙A類液體裝車時(shí)產(chǎn)生的油氣進(jìn)行回收處理要求，尾氣排放須達(dá)到《儲(chǔ)油庫(kù)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB20950-2007）和《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB16297-1996標(biāo)準(zhǔn)。

以下闡述的是用于油氣處理的有機(jī)物氣體分離膜的油氣分離原理，以及在四川石化鐵路、公路裝卸車設(shè)施及苯罐區(qū)油氣回收油氣回收的應(yīng)用。

有機(jī)物氣體膜及其分離技術(shù)原理

對(duì)有機(jī)物蒸氣/空氣混合物的分離。在油氣回收領(lǐng)域的應(yīng)用，通常采用的就是橡膠態(tài)高分子分離膜。分離膜是特性硅橡膠（PDMS-聚二甲基硅氧烷系列）高分子材料，經(jīng)Dip-Coating（浸泡涂層）工藝，在多孔支撐膜（超濾膜）表面上復(fù)合成均質(zhì)超薄分離功能層，此超薄層對(duì)混合氣體具有特定的本征分離功能。

橡膠態(tài)高分子復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)由三層材料組成，其通用結(jié)構(gòu)示意圖（圖1）如下：

當(dāng)油氣/空氣混合物氣體在壓力驅(qū)動(dòng)下與膜表面接觸時(shí)，發(fā)生如下滲透行為（圖2）：

大分子有機(jī)物分子優(yōu)先透過分離膜，在膜的另一側(cè)得到富集從而可利用或進(jìn)一步通過物理冷凝得到液態(tài)有機(jī)物；空氣成分在膜的原進(jìn)氣側(cè)被截留富集。

在油氣回收的應(yīng)用中，正是利用以上橡膠態(tài)高分子復(fù)合膜的油氣分離特點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)油氣與空氣分離的目的。

油氣的回收是在噴淋塔中完成的。一是因?yàn)檎羝麕海且驗(yàn)闈B透物流再循環(huán)造成的物流富集。這就導(dǎo)致進(jìn)入噴淋塔的物流為兩相流-烴蒸汽和液態(tài)烴。系統(tǒng)利用罐區(qū)內(nèi)的液體汽油作為壓縮機(jī)的工作液和噴淋塔的吸收劑。

由罐區(qū)進(jìn)入油氣處理裝置的一定質(zhì)量的液體汽油，經(jīng)過噴淋吸收后，以較多的質(zhì)量流量流出油氣處理裝置。這樣，回收的油氣以液體形式返回了罐區(qū)，實(shí)現(xiàn)了油氣的回收，而且對(duì)油品的品質(zhì)沒有影響。

四川石化公司全廠總運(yùn)量1854.67×104t/a（運(yùn)入量1003.9×104t/a，運(yùn)出量854.77×104t/a）。其中管道運(yùn)輸量1328.33×104t/a，鐵路運(yùn)輸量433.04×104t/a，公路運(yùn)輸量93.3×104t/a。液體產(chǎn)品鐵路裝卸車設(shè)施、汽車裝車設(shè)施、洗槽站污油真空泵排氣口產(chǎn)生的油氣共設(shè)1套油氣回收裝置，油氣回收裝置內(nèi)吸收塔回收的汽油通過泵打入汽油調(diào)合組分罐。

油氣回收系統(tǒng)的控制采用PLC全過程自動(dòng)控制系統(tǒng)，設(shè)置完善的報(bào)警和開停車聯(lián)鎖，并對(duì)過程參數(shù)、報(bào)警信息、操作參數(shù)等進(jìn)行詳細(xì)記錄。油氣回收控制系統(tǒng)由就地檢測(cè)儀表、PLC系統(tǒng)及人機(jī)界面（HMI）組成；控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)滿足上端的DCS系統(tǒng)通訊要求。油氣回收裝置設(shè)置完善的自動(dòng)報(bào)警停車系統(tǒng)，當(dāng)停車報(bào)警發(fā)生時(shí)，裝置能自動(dòng)進(jìn)入緊急停車狀態(tài)，且只有在報(bào)警原因得到妥善解決后，裝置才能重新啟動(dòng)。特殊情況下，可以人工干預(yù)緊急停車。

項(xiàng)目于2009年4月破土動(dòng)工，2012年年7月主體工程陸續(xù)中交，主體生產(chǎn)裝置于2014年1月一次開車成功并進(jìn)入試生產(chǎn)階段。項(xiàng)目開車過程中未發(fā)生較大的安全生產(chǎn)事故，實(shí)現(xiàn)了“零事故、零污染、零泄漏、低排放”的目標(biāo)。