油氣回收裝置優(yōu)化運(yùn)行方案

郭立，劉瑩

油氣回收裝置優(yōu)化運(yùn)行方案

郭立，劉瑩

（北方華錦化學(xué)工業(yè)集團(tuán)有限公司，遼寧 盤錦 124000）

北方華錦化學(xué)工業(yè)集團(tuán)煉化分公司建有裝車尾氣回收裝置兩套，這兩套裝置均采用冷凝+吸附工藝方案，于2018年8月開始試運(yùn)行，其尾氣經(jīng)檢測符合《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31570-2015）中的排放要求。根據(jù)本油氣回收裝置試生產(chǎn)期間出現(xiàn)的各種問題，結(jié)合相關(guān)分析指標(biāo)，歸納出油氣回收系統(tǒng)排放指標(biāo)波動(dòng)的原因，并提出了解決方案。

冷凝變壓吸附；優(yōu)化運(yùn)行；壓力溫度；控制方案

本集團(tuán)煉化分公司建有兩套油氣回收裝置，處理能力分別為1 800 m3/h（回收汽車站臺(tái)裝車油氣）、1 000 m3/h（回收火車站臺(tái)油氣）。其中汽車裝車鶴管采用下裝式，火車裝車鶴管采用氣動(dòng)鎖緊密封帽式。油氣回收裝置處理后排放指標(biāo)滿足《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31570-2015）的要求。

1 工藝流程描述

本套裝置采用冷凝+變壓吸附工藝路線。

1.1 冷凝部分

冷凝法是利用油氣中的有機(jī)物在不同溫度下對應(yīng)不同的飽和蒸汽壓的機(jī)理，降低油氣溫度，其中有機(jī)物的飽和蒸汽壓也隨之降低，從而使有機(jī)物在油氣中處于過飽和狀態(tài)，過飽和的部分由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，實(shí)現(xiàn)與油氣的分離，冷凝下來的有機(jī)物收集到儲(chǔ)油罐中。

本項(xiàng)目中的油氣（≤40 ℃）經(jīng)風(fēng)機(jī)出口進(jìn)入制冷流程，本裝置冷凝工藝采用“三級(jí)梯度式”冷凝：第一級(jí)將油氣冷到5 ℃左右，除去大部分水分和C5以上組分；第二級(jí)將油氣冷到-25 ℃左右，除去部分C4組分和剩余水分；第三級(jí)將油氣冷到-70 ℃左右，使部分C3組分液化。經(jīng)過三級(jí)冷凝后油氣中的有機(jī)物和水分絕大部分液化而與不凝氣體分離，冷凝后的剩余氣體送往后端變壓吸附單元，冷凝分離出來的有機(jī)物液體進(jìn)入儲(chǔ)油罐，通過油泵外送出界區(qū)。

1.2 吸附部分

本裝置中使用的吸附劑為油氣回收專用吸附劑，為多種形式混合裝填，包括活性氧化鋁、硅膠、分子篩和活性炭。

吸附劑的再生采用真空脫附，通過真空泵將吸附罐內(nèi)的壓力降至負(fù)壓-80 kPa以下，使吸附劑表面的有機(jī)物解析出來，含有機(jī)物的解析氣送到進(jìn)口緩沖罐循環(huán)處理。

1.3 在線分析設(shè)施

本裝置的尾氣煙囪設(shè)有GC1000氣相色譜在線分析儀，在線分析儀每5 min分析一次。分析項(xiàng)目包括總烴、甲烷、苯、甲苯、二甲苯含量；非甲烷總烴含量通過總烴含量與甲烷含量差值進(jìn)行計(jì)算。

2 優(yōu)化運(yùn)行方向及控制方案

本套裝置經(jīng)歷了12個(gè)月的系統(tǒng)調(diào)優(yōu)。裝置投用初期出現(xiàn)非甲烷總烴偶爾超標(biāo)、風(fēng)機(jī)高溫故障、系統(tǒng)停用后分析儀指標(biāo)異常等工況。結(jié)合本單位的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了油氣回收系統(tǒng)排放波動(dòng)的原因，并提出了解決方案。

2.1 在線分析儀分析誤差，取樣點(diǎn)不符合規(guī)范要求

在線分析儀使用一段時(shí)間后可能存在一定的誤差。同時(shí)需要比照HJ/T 397-2007《固定源廢氣監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》對尾氣排放口進(jìn)行合規(guī)性排查。

對應(yīng)解決方案：采購標(biāo)樣對尾氣在線分析儀進(jìn)行校對；根據(jù)規(guī)范對尾氣煙囪取樣點(diǎn)位置進(jìn)行整改?，F(xiàn)場取樣點(diǎn)距最近管道閥門距離約1.1 m，取樣口直徑50 mm，均不符合規(guī)范要求。本裝置對尾氣取樣口進(jìn)行了相應(yīng)整改。

2.2 冷凝機(jī)組運(yùn)行效果不好，達(dá)不到預(yù)定溫度

本套系統(tǒng)采用三級(jí)冷凝，各級(jí)應(yīng)該達(dá)到預(yù)定的溫降，使油氣中較重的組分冷卻液化下來，若冷卻不足對后期吸附系統(tǒng)的運(yùn)行影響巨大。

對應(yīng)解決方案：對冷凝機(jī)組換熱器的循環(huán)水過濾網(wǎng)進(jìn)行清洗更換；針對冬夏季溫差變化大的情況，調(diào)整壓縮機(jī)級(jí)間冷卻器循環(huán)水使用量；根據(jù)運(yùn)行參數(shù)添加制冷劑；由于冷凝機(jī)組的低溫特性對材質(zhì)設(shè)備焊接要求苛刻，容易發(fā)生滲漏，運(yùn)行過程中要重點(diǎn)觀察壓縮機(jī)的出入口壓力以便判斷是否存在泄露的可能，及時(shí)添加制冷劑。

2.3 緩沖罐壓力設(shè)定過低，過度抽氣

當(dāng)系統(tǒng)入口緩沖罐壓力設(shè)定較低時(shí)，風(fēng)機(jī)始終處于高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。緩沖罐壓力設(shè)定原則為保證罐車呼吸閥不起跳的前提下盡量向高設(shè)置，以便控制裝車油氣揮發(fā)度；查看現(xiàn)場汽車罐車呼吸閥普遍開啟壓力為5 kPa，火車罐車呼吸閥普遍壓力值為150 kPa，因此把汽車罐車作為重點(diǎn)調(diào)整對象。由表1可以看出，隨著緩沖罐壓力的提高，裝車油氣揮發(fā)總量呈下降趨勢。

表1 緩沖罐壓力設(shè)定和油氣量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

對應(yīng)解決方案：（1）根據(jù)各裝車單元距離油氣回收裝置距離計(jì)算對應(yīng)的阻力降，結(jié)合裝車現(xiàn)場調(diào)整緩沖罐壓力設(shè)定值，本裝置調(diào)整后緩沖罐壓力 1 000 m3系統(tǒng)為0.8 kPa，1 800 m3系統(tǒng)為1.5 kPa；（2）定期對緩沖罐及油氣管線低點(diǎn)倒淋進(jìn)行排空檢查，有積液及時(shí)排出，特別是冬季氣溫低管道低點(diǎn)普遍積液造成排氣不暢。

2.4 因負(fù)荷因素造成緩沖罐負(fù)壓過大，造成裝車過程輕組分揮發(fā)量增加

風(fēng)機(jī)普遍設(shè)有最低運(yùn)轉(zhuǎn)保護(hù)負(fù)荷，當(dāng)少鶴位裝車時(shí)裝車油氣量小，會(huì)造成油氣緩沖罐壓力出現(xiàn)負(fù)壓，容易造成排放指標(biāo)異常。

當(dāng)裝置負(fù)荷低于40%時(shí)均可能存在過度抽氣現(xiàn)象。少鶴位裝車普遍存在于石腦油裝車及火車裝車過程中。柴油單鶴位揮發(fā)量約50 m3/h, 石腦油單鶴位揮發(fā)量約150 m3/h，受氣溫影響較大。

對應(yīng)解決方案：（1）將變頻風(fēng)機(jī)最低運(yùn)行功率由15 Hz降至5 Hz；（2）小氣量運(yùn)行影響冷凝機(jī)組蒸發(fā)器換熱，造成冷量帶不走，造成油氣管路結(jié)霜，影響冷凝機(jī)組運(yùn)行，應(yīng)該根據(jù)氣量設(shè)置自動(dòng)補(bǔ)氮?dú)夤に嚕唬?）各裝車站臺(tái)分別設(shè)計(jì)壓力遠(yuǎn)傳，并設(shè)計(jì)自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，避免過度抽氣負(fù)壓情況產(chǎn)生；（4）控制裝車站臺(tái)車輛盡量集中裝車。

2.5 解析氣對系統(tǒng)運(yùn)行影響較大

根據(jù)表2的數(shù)據(jù)3和數(shù)據(jù)4看出，吸附塔解析氣油氣含量濃度很高，同時(shí)解析前期和后期解析氣中油氣濃度差別較大。吸附塔切換周期為15 min，在線分析儀取樣周期為5 min。在線分析指標(biāo)基本與吸附塔解析成規(guī)律性變化，說明解析氣是影響排放指標(biāo)的重要因素。

表2 油氣回收系統(tǒng)的出入口和吸附塔解析氣分析數(shù)據(jù)

對應(yīng)解決方案：（1）優(yōu)化吸附系統(tǒng)，調(diào)整吸附時(shí)間。縮短吸附時(shí)間能避免吸附后期效果不好的情況，但也要考慮當(dāng)縮短吸附時(shí)間也會(huì)同時(shí)影響吸附劑解析時(shí)間，降低吸附劑解析效果，具體調(diào)整要結(jié)合自己裝置的實(shí)際情況。（2）可以采取技改措施對吸附氣進(jìn)行處理，如增加吸收系統(tǒng)或引入放空系統(tǒng)。本套裝置暫未采取其他措施。

2.6 裝載罐車介質(zhì)因素

汽車罐車原裝車產(chǎn)品復(fù)雜，極可能包含各種輕組分。本公司的輕組分介質(zhì)主要為石腦油。對應(yīng)解決方案：（1）控制裝車石腦油的初餾點(diǎn)，降低介質(zhì)飽和蒸汽壓；（2）盡量控制產(chǎn)品儲(chǔ)存溫度，降低裝車時(shí)的真實(shí)蒸汽壓。

3 對油氣回收氣體組分分析情況

對比數(shù)據(jù)1和數(shù)據(jù)5發(fā)現(xiàn)，石腦油裝車的揮發(fā)油氣中C1、C2含量成倍增加；對比數(shù)據(jù)5和數(shù)據(jù)6發(fā)現(xiàn)油氣回收系統(tǒng)對油氣中的C1、C2處理效果一般；根據(jù)數(shù)據(jù)3和數(shù)據(jù)4，吸附塔主要吸附氣體為C3、C4、C5+，也說明吸附劑對C1、C2吸附效果不理想。C2是影響排放指標(biāo)的關(guān)鍵因素。

4 結(jié) 論

為了使油氣回收系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)排放指標(biāo)滿足要求，需要各單位根據(jù)自己的工藝條件結(jié)合裝置特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)優(yōu)化，以便總結(jié)出適合自己裝置的工藝控制參數(shù)。在調(diào)整期間要注意保護(hù)吸附塔的催化劑，防止意外事故對催化劑造成不必要的傷害。

［1］任瑞鋒，高振文，劉勇.液體裝卸站油氣回收使用中的常見問題及其對策[J]. 化工管理，2019（26）：68-69

［2］郭宏銀，華為民，張士元，等.成品油汽車裝車油氣回收裝置存在問題及對策[J]. 遼寧化工，2018，47（10）：1034-1036+1064．

Optimized Operation Plan of Oil and Gas Recovery Unit

,

（North Huajin Chemical Industry Group Co., Ltd., Liaoning Panjin 124000, China）

The refining branch of North Huajin Chemical Industry Group has two sets of loading tail gas recovery devices. Condensation + adsorption process is adopted for both units. Trial production started in August 2018, the tail gas met the emission requirements in "Emission Standards for Pollutants from Petroleum Refining Industry" (GB31570-2015). According to various problems occurred during the trial production of the oil and gas recovery unit and related analysis indexes, the reasons of fluctuation of emission indexes of the oil and gas recovery system were summarized,and solutions were put forward.

condensation PSA; optimal operation; pressure and temperature; control scheme

2019-12-29

郭立（1970-），男，工程師，遼寧省盤錦市人，1993年年畢業(yè)于沈陽化工學(xué)院有機(jī)化工專業(yè)，現(xiàn)從事石油煉制技術(shù)工作。

劉瑩（1986-），男，工程師，遼寧省沈陽市人，2010年畢業(yè)于沈陽化工大學(xué)油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專業(yè)，現(xiàn)從事油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)工作。

TE991.1

A

1004-0935（2020）05-0511-03