油氣回收技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀概述

王 旭

(中國石油化工股份有限公司濟(jì)南分公司，山東 濟(jì)南 250101)

專論與綜述

油氣回收技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀概述

王 旭

(中國石油化工股份有限公司濟(jì)南分公司，山東 濟(jì)南 250101)

隨著環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，各大煉化企業(yè)、油庫、碼頭、加油站都在積極實(shí)施、探索油氣回收技術(shù)，目前主要的油氣回收技術(shù)有：吸收法、吸附法、冷凝法、膜分離法、催化氧化法，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中一般是這幾種方法的單獨(dú)使用或結(jié)合使用。本文將對(duì)這幾種方法進(jìn)行闡述，并分析最新的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景。

油氣回收;吸收法;吸附法;膜分離法;催化氧化法

隨著環(huán)保要求的日益嚴(yán)格、環(huán)保形勢的日益嚴(yán)峻，近幾年，國家環(huán)保局先后頒布并實(shí)施了《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 31570-2015)和《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 31571-2015)，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)有機(jī)廢氣排放口非甲烷總烴去除效率以及有機(jī)廢氣收集處理裝置排放口不同污染物排放濃度進(jìn)行了規(guī)定。為了達(dá)到嚴(yán)格的排放要求，探索并實(shí)施最適合本單位的油氣回收技術(shù)迫在眉睫，本文將對(duì)國內(nèi)外應(yīng)用最廣的幾種油氣回收技術(shù)進(jìn)行闡述，并分析最新的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景。

1 油氣回收技術(shù)介紹

1.1 吸收技術(shù)

吸收技術(shù)是利用處理氣中某些成分在吸收劑中溶解的物理作用或與吸收劑接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)作用的方法，分別稱為物理吸收和化學(xué)吸收。

煉化企業(yè)大多采用柴油、汽油等做吸收劑，目前也有專門的有機(jī)溶劑做吸收劑，其吸收劑可以再生。吸收技術(shù)一般的工藝過程是將吸收劑從吸收塔塔頂向下淋噴，而處理氣由吸收塔塔底向上移動(dòng)，使處理氣與吸收劑進(jìn)行逆流接觸，由于吸收劑對(duì)處理氣中的烴類組分進(jìn)行選擇性吸收，所以未被吸收的氣體直接排放或進(jìn)入下一個(gè)處理步驟，而富吸收劑則進(jìn)入解吸、循環(huán)步驟，或直接送回儲(chǔ)罐或某套裝置。這種技術(shù)工藝簡單，投資成本較低，但效率低下，單獨(dú)使用已無法滿足要求。

1.2 吸附技術(shù)

吸附技術(shù)是利用吸附劑對(duì)處理氣中某一組份選擇吸附的作用，使其富集在吸附劑上的方法，吸附的類型可分為物理吸附、化學(xué)吸附和交換吸附。最常見的就是活性炭吸附法。

吸附技術(shù)是目前市場應(yīng)用最廣、最成熟的油氣回收技術(shù)，并且具有低能耗、占地空間小和回收率高等優(yōu)勢，目前中石化銷售公司 95% 以上油庫均采用吸附法油氣回收技術(shù)。

1.3 冷凝技術(shù)

冷凝技術(shù)是根據(jù)各氣態(tài)物質(zhì)在不同溫度和壓力下具有不同的飽和蒸汽壓的原理，在降低溫度或提高壓力的工況下，將某些氣態(tài)物質(zhì)凝結(jié)出來，以達(dá)到凈化回收目的的方法。目前，冷凝技術(shù)普遍應(yīng)用在處理量較小而可凝物質(zhì)的濃度相對(duì)較高的情況下。冷凝技術(shù)工藝原理簡單，安全性高，但很難單獨(dú)使用，并且針對(duì)不同的組分，需要確定不同的工藝參數(shù)和設(shè)備結(jié)構(gòu)，較普遍的應(yīng)用方式為多級(jí)冷凝或與其他方法結(jié)合使用。

1.4 膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)是新一代的氣體分離技術(shù)，其原理是在壓力驅(qū)動(dòng)下，借助氣體中各組分在高分子膜表面上的吸附能力以及在膜內(nèi)溶解-擴(kuò)散上的差異，即滲透速率差來進(jìn)行分離的。通常是使油氣分子優(yōu)先透過高分子膜，而空氣組分則被截留排放，富集的油氣輸送回油罐或用其他方法液化收集。膜分離技術(shù)工藝簡單，技術(shù)先進(jìn)，節(jié)能環(huán)保，但是投資較大，且高分子膜需定期更換，價(jià)格昂貴。

1.5 催化氧化技術(shù)

催化氧化是指在一定壓力和溫度條件下,以金屬材料如Pt、Pd、Ni、Cu等為催化劑與氧化劑如空氣、氧氣、臭氧等進(jìn)行的氧化反應(yīng)，包括"加氧"和"去氫"兩方面。一般情況下，進(jìn)入催化氧化系統(tǒng)的氣體濃度遠(yuǎn)低于爆炸極限的下限值水平，從而使其處于安全狀態(tài)，所以催化氧化通常是與其他方法聯(lián)用，并作為最后一道工藝流程使用。這種技術(shù)工藝復(fù)雜，但是排放濃度極低，完全可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

2 國內(nèi)外油氣回收技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀

在20世紀(jì)70年代初，歐洲和北美各國及已經(jīng)建立了完善的油氣回收行業(yè)。目前，美國、歐洲、日本等國的油氣回收行業(yè)已經(jīng)很成熟，基礎(chǔ)理論研究也基本完善。在各大煉廠、碼頭、油庫、加油站等油氣排放量大的地方都安裝了油氣回收設(shè)施，油氣排放都在毫克級(jí)別，大部分的油氣都被回收，油氣的損耗量很低，既保護(hù)了環(huán)境，又產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

國外油氣回收裝置比較成熟公司主要有美國 Edwards 公司的直接冷凝法油氣回收工藝，德國GKSS 開發(fā)的膜法油氣回收工藝，美國Jordan 公司的“吸附 + 吸收”法油氣回收工藝。其中，“吸附 + 吸收”法是應(yīng)用最廣泛、運(yùn)行最穩(wěn)定的工藝[1]。

2.2 國內(nèi)最新技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

2.2.1 吸收加吸附技術(shù)

陜西延安某擬建項(xiàng)目，根據(jù)其罐區(qū)存儲(chǔ)介質(zhì)的性質(zhì)及混合油氣的特點(diǎn)采用了吸收+吸附油氣回收工藝。

圖1 吸收+吸附油氣回收工藝流程圖

當(dāng)油氣管線的壓力超過設(shè)定值時(shí)，設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行。混合油氣在引風(fēng)機(jī)的作用下，進(jìn)入吸收塔，吸收塔內(nèi)采用工業(yè)級(jí)乙二醇為吸收劑，混合油氣的大部分有機(jī)組分被吸收劑吸收，吸收塔底部富吸收劑返回吸收劑儲(chǔ)罐，其他含微量有機(jī)氣體的氣體從塔頂排出，進(jìn)入吸附裝置吸附罐，兩個(gè)吸附罐根據(jù)吸附時(shí)間自動(dòng)切換吸附及解吸運(yùn)行狀態(tài)，解吸氣體通過真空泵送到吸收塔入口再次吸收，經(jīng)吸附達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的氣體高空排放。當(dāng)主進(jìn)氣管線上的壓力低于設(shè)定值時(shí)，回收系統(tǒng)自動(dòng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)[2]。

2.2.2 多級(jí)吸附技術(shù)

中石化青島安工院研究發(fā)現(xiàn)，單純的吸附技術(shù)存在諸多問題，他們提出了多級(jí)交接吸附油氣回收工藝，為吸附法油氣回收工藝提供可能的改進(jìn)途徑。

圖2 多級(jí)交接吸附油氣回收工藝流程

該工藝流程主要由 3 個(gè)吸附罐依次串、并聯(lián)吸附構(gòu)成吸附系統(tǒng)，通過程序自動(dòng)判斷控制閥門開關(guān)，吸附罐之間可實(shí)現(xiàn)逐級(jí)串聯(lián)與并聯(lián)共同存在的形式。兩個(gè)吸附罐 A、B 在串聯(lián)吸附的同時(shí)，吸附罐 C 進(jìn)入解吸再生或待吸附狀態(tài)。隨后，吸附罐 B 作為第一級(jí)吸附罐，吸附罐 C 作為第二級(jí)吸附罐組成串聯(lián)吸附模塊進(jìn)行吸附流程，吸附罐 A 進(jìn)入解吸狀態(tài)，依次流程逐步轉(zhuǎn)換，使其始終處于兩級(jí)吸附，一級(jí)解吸再生( 或待吸附) 的工作狀態(tài)[3]。

2.2.3 膜分離技術(shù)

某石化企業(yè)兩套膜分離法油氣回收裝置采用的是以膜技術(shù)為核心的有機(jī)蒸汽回收技術(shù)，設(shè)計(jì)處理能力分別為250 m3/ h 和 880 m3/ h，吸收處理苯、石腦油、汽油等充裝過程中揮發(fā)的油氣。

混合油氣以微負(fù)壓進(jìn)入油氣回收系統(tǒng)，經(jīng)液環(huán)壓縮機(jī)進(jìn)入噴淋塔中部，吸收塔內(nèi)的吸收劑為柴油，混合油氣由下向上流經(jīng)填料層與自上而下噴淋的柴油對(duì)流接觸，柴油會(huì)將大部分油氣吸收，形成富集的柴油。富集的柴油經(jīng)回液泵送往加氫裝置，剩余的油氣經(jīng)塔頂流出后進(jìn)入膜分離器。

真空泵在膜的滲透側(cè)產(chǎn)生真空，以提高膜分離的效率。膜分離器將油氣分成兩股——含有少量烴類的截留物流和富集烴類的滲透物流。滲透物流循環(huán)至裝置入口，與收集的油氣相混合，進(jìn)行循環(huán)。凈化的截留物中烴類的質(zhì)量濃度低于 25 g/m3，苯的質(zhì)量濃度低于 12 mg/m3，滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，可以直接排入大氣[4]。

圖3 膜分離技術(shù)流程圖

3 結(jié)論及展望

由于各大企業(yè)的排放介質(zhì)、排放量和排放濃度不用，每家企業(yè)都在尋找適合自己的油氣回收技術(shù)，隨著各種油氣回收技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，越來越安全、高效、可靠的回收技術(shù)也在不斷推陳出新。積極實(shí)施油氣回收技術(shù)可以回收絕大部分的VOCs油氣，不僅可以取得較好的經(jīng)濟(jì)效益，也可有效地改善環(huán)境質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益，同時(shí)也能達(dá)到國家安全環(huán)保要求，展現(xiàn)企業(yè)的良好形象。

[1] 于 輝，尹樹孟，宮中昊，等.新型規(guī)整填料在油氣回收技術(shù)中的應(yīng)用及發(fā)展[J].環(huán)境工程， 2016，34(s1):429-430.

[2] 董立華. 吸收+吸附油氣回收法在液體儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)的應(yīng)用[J].廣州化工, 2017 , 45 (10) :147-149.

[3] 尹樹孟,牟小冬,宮中昊, 等. 多級(jí)吸附法油氣回收技術(shù)在煉制企業(yè)廢氣治理中的應(yīng)用[J].環(huán)境工程,2015 ,33(s1):354-357.

[4] 李紅偉,鄧 迪,史宇科,等. 膜分離法油氣回收現(xiàn)狀分析與對(duì)策[J].石油化工腐蝕與防護(hù),2017 ,34(2):25-29.

PresentSituationofOilandGasRecoveryTechnologyDevelopment

WangXu

(China Petroleum & Chemical Corporation Jinan Branch,Jinan 250101，China)

With the increasingly stringent environmental requirements, the major refining enterprises, oil depots, terminals, gas stations are actively implemented to explore oil and gas recovery technology, the current oil and gas recovery technology are absorption, adsorption, condensation, membrane separation , Catalytic oxidation.These methods are generally used alone or in combination. This article will elaborate on these methods, and analyze the latest application status and prospects.

oil and gas recovery;absorption method;adsorption method, membrane separation method;catalytic oxidation method

2017-07-13

王 旭(1987—)，山東濟(jì)南人，碩士學(xué)歷，主要從事油氣儲(chǔ)運(yùn)工程研究。

X74

A

1008-021X(2017)18-0055-02

(本文文獻(xiàn)格式王旭.油氣回收技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀概述[J].山東化工，2017，46(18)：55-56，58.)