汽車裝車設(shè)施油氣回收裝置提標(biāo)改造的應(yīng)用

張瑜，龔維

（中化泉州石化有限公司，福建 泉州 362000）

1 應(yīng)用背景

近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保和節(jié)能減排的不斷重視，油氣回收的標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)苛，同時(shí)企業(yè)對(duì)油氣回收設(shè)施排放情況的重視程度也越來(lái)越高。

本套汽車裝車設(shè)施油氣回收裝置回收13個(gè)裝車鶴位油氣，裝車介質(zhì)包括苯、甲苯、混合二甲苯、MTBE、汽油、三甲苯，2013年建成投用一套500 m3/h的油氣回收裝置，回收以上介質(zhì)裝車時(shí)候排放出來(lái)的油氣，該裝置的設(shè)計(jì)尾氣指標(biāo)為非甲烷總烴處理效率≥95%。

改造前本套油氣回收采用汽油吸收+活性炭吸附工藝，油品在汽車裝車過(guò)程中，產(chǎn)生的油氣通過(guò)密閉系統(tǒng)收集，首先通過(guò)氣液分離罐對(duì)氣體內(nèi)夾雜的水蒸氣進(jìn)行冷卻消除，進(jìn)入活性炭床。經(jīng)過(guò)吸附后 ，油氣組分進(jìn)入了活性炭?jī)?nèi)部孔隙，達(dá)標(biāo)氣體在吸附塔頂統(tǒng)一排放。這個(gè)吸附過(guò)程，是由兩個(gè)交替切換的活性炭床組成的，活性炭的再生則通過(guò)真空泵抽真空完成，并且在再生循環(huán)的最后四分之一時(shí)間里以一定的控制方式引入氮?dú)膺M(jìn)行吹掃。再生階段從活性炭床脫附下來(lái)的油氣通過(guò)真空泵排出進(jìn)入填料吸收塔，被噴淋汽油吸收，由回油泵送回儲(chǔ)油罐[1]。

本套裝置中設(shè)置苯預(yù)處理噴淋塔一座，含苯油氣首先進(jìn)入噴淋塔，通過(guò)貧油的噴淋對(duì)油氣內(nèi)夾雜的苯蒸汽進(jìn)行吸收，防止苯結(jié)晶。經(jīng)過(guò)處理后的含苯油氣和油氣管線匯合，進(jìn)入活性炭吸附床。

隨著國(guó)內(nèi)新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的推行，2015年國(guó)家發(fā)布石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 31570—2015）對(duì)該裝置的達(dá)標(biāo)改造勢(shì)在必行。

由于現(xiàn)有油氣回收裝置的穩(wěn)定運(yùn)行是汽車裝車正常作業(yè)的前提條件，并盡量減少改造工程對(duì)正常生產(chǎn)的影響。目標(biāo)是改造后排放口尾氣指標(biāo)非甲烷總烴≤80 mg/m3，苯≤4 mg/m3,甲苯≤15 mg/m3，二甲苯≤20 mg/m3，去除效率≥99%。

2 油氣回收裝置升級(jí)改造情況

2.1 原有油氣回收裝置工藝簡(jiǎn)述

汽車槽車密閉裝車過(guò)程中產(chǎn)生的油氣靠自壓通過(guò)油氣輸送管線進(jìn)入油氣回收裝置，油氣分兩路進(jìn)入裝置，一路是汽油、MTBE、三甲苯油氣，另外一路是三苯油氣（苯、甲苯、混合二甲苯油氣）。兩路油氣分別進(jìn)入分液罐，將輸送過(guò)程中可能產(chǎn)生的凝液分出，然后三苯油氣進(jìn)入到三苯吸收塔底部，吸收液系統(tǒng)的汽油送至吸收塔頂部自上而下逆流吸收三苯油氣中的芳烴類有機(jī)物組分，吸收后的汽油經(jīng)富油泵送回罐區(qū)。

三苯吸收塔頂部的汽油油氣和另外一路汽油、MTBE、C9油氣混合后，進(jìn)入由A、B兩座吸附罐組成的吸附罐組，油氣穿過(guò)處于吸附狀態(tài)的吸附罐時(shí)，吸附劑將其中的烴類組分吸附下來(lái)，空氣則穿過(guò)吸附劑床層后高點(diǎn)排放，當(dāng)吸附劑達(dá)到或接近飽和吸附時(shí)，將吸附罐切換至再生操作狀態(tài)[2]。

再生步驟中，隨著真空泵的運(yùn)行，吸附罐內(nèi)的壓力逐漸降低，吸附在吸附劑表面的烴類組分逐漸被脫附下來(lái)，形成油氣濃度更高的富集油氣，在回收塔塔內(nèi)與自頂部向下的汽油逆流接觸，油氣中的烴類組分被貧汽油吸收，吸收了烴類組分的富汽油送回儲(chǔ)罐；塔頂?shù)臍怏w則與進(jìn)裝置油氣混合后，進(jìn)入處于吸附狀態(tài)的吸附罐。當(dāng)脫附操作結(jié)束后，吸附罐恢復(fù)常壓，至此該吸附罐再生操作完成，一個(gè)周期結(jié)束。裝置可以自動(dòng)反復(fù)切換操作，連續(xù)處理裝車過(guò)程產(chǎn)生的油氣。

2.2 油氣回收裝置改造內(nèi)容

2.2.1 更換吸附劑

在改造前油氣回收工藝中，三苯油氣進(jìn)入油氣回收裝置后，先使其進(jìn)入三苯吸收塔，將三苯油氣轉(zhuǎn)化成汽油油氣，脫除三苯油氣中的苯類有機(jī)物，從而避免三苯油氣直接進(jìn)吸附床帶來(lái)的難脫附的難題，如圖1所示。

圖1 油氣回收裝置進(jìn)氣路線示意圖

更換吸附劑的主要步驟：原有吸附劑脫附、氮?dú)庵脫Q、裝填新吸附劑、氣密性測(cè)試、吸附劑鈍化。

2.2.2 提高真空泵運(yùn)行效率

在原有油氣回收裝置運(yùn)行過(guò)程中，吸附罐平均吸附周期為1 h，但脫附時(shí)間僅為15 min，即真空泵在每小時(shí)內(nèi)僅工作15 min。且該參數(shù)在上位機(jī)畫面中無(wú)法設(shè)置。將該參數(shù)改為每吸附20 min，脫附時(shí)間15 min。提高了脫附再生的工作效率，提高了吸附劑的吸附性能。

2.3 原有油氣回收裝置改造效果

改造結(jié)束并正常運(yùn)行后，通過(guò)第三方對(duì)改造后的油氣回收設(shè)施進(jìn)行了隨機(jī)取樣檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果顯示，在裝1輛車、7輛車的情況下，排放口檢測(cè)非甲烷總烴去除率≥99%，苯≤4 mg/m3,甲苯≤15 mg/m3，二甲苯≤20 mg/m3，改造后的處理效果大幅提高。

2.4 升級(jí)油氣回收裝置工藝簡(jiǎn)述

在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上，對(duì)油氣回收裝置進(jìn)行了進(jìn)一步的升級(jí)改造：增加新的兩座吸附床和一臺(tái)干式螺桿真空泵，采用新的四床二泵油氣回收工藝，其中除新增吸附罐外，其他油氣回收裝置的改造設(shè)施集成為一個(gè)撬體，與現(xiàn)有油氣回收裝置通過(guò)管口相連，現(xiàn)有油氣回收裝置對(duì)撬內(nèi)管道進(jìn)行更改，與新增改造撬塊連接。裝置改造后流程如圖2所示。

圖2 改造后的四床兩泵流程簡(jiǎn)圖

該改造方案采用四床兩真空泵工藝技術(shù)。運(yùn)行時(shí)，始終有兩座吸附罐處于吸附步驟；1座吸附罐處于初抽或破真空步驟，用現(xiàn)有的1 000 Nm3/h干式真空泵抽真空，初抽是指將吸附罐抽真空至-65 kPa(G)左右的壓力之前的過(guò)程。還有1座始終處于抽真空+真空清洗步驟，用新增的1 500 Nm3/h干式真空泵抽真空。

與原有工藝相比，本項(xiàng)目采用四床二泵工藝的優(yōu)點(diǎn)：（1）提高了吸附效率。原裝置只有一臺(tái)吸附床處于吸附步驟，改造方案中，有兩臺(tái)吸附床同時(shí)處于吸附步驟，吸附步驟時(shí)油氣穿過(guò)吸附床的線速度減小了一半，停留時(shí)間增加，從吸附動(dòng)力學(xué)角度來(lái)說(shuō)，更有利于吸附過(guò)程的進(jìn)行。（2） 延長(zhǎng)了吸附床的抽真空再生時(shí)間，提高了再生效率，從而使吸附床獲得更低的抽真空壓力，再生得更徹底?，F(xiàn)工藝每座吸附床的切換周期為15 min左右，其中有4 min左右的低效或無(wú)效抽真空時(shí)間，因此真空泵的實(shí)際工作效率約70%左右；改造后二階真空泵基本可以全時(shí)間段全速抽真空，一階真空泵的抽真空效率也不低于65%，因此總的再生效率可以達(dá)到90%以上。

2.5 升級(jí)油氣回收裝置改造內(nèi)容

2.5.1 升級(jí)新增裝置與現(xiàn)有裝置的組對(duì)連接

新增裝置安裝完成后，通過(guò)管道將新裝置與現(xiàn)有裝置進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)了將兩個(gè)新舊裝置聯(lián)合為一個(gè)整體裝置，從而實(shí)現(xiàn)新的四吸附床兩真空泵工藝流程。連接管線包括兩路油氣入口跨線、新舊吸附床的入口管線、一次抽真空管線和二次抽真空管線、新真空泵出口管線、新的15 m高尾氣排放管以及新裝置的公用工程管線。

2.5.2 裝填吸附劑及鈍化

新吸附床內(nèi)共填充3種吸附劑，自下而上分別裝填活性氧化鋁、硅膠、及活性炭，每一層吸附劑均安裝有溫度變送器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控床層溫度。并在裝填后對(duì)新吸附劑進(jìn)行鈍化，將吸附劑初次吸附時(shí)的熱量充分釋放，確保吸附劑在投入使用后的安全性和吸附效果。

2.5.3 升級(jí)全新的四床程序

升級(jí)完成的油氣回收裝置采用新的四床吸附程序運(yùn)行，同時(shí)安裝了新的上位機(jī)交互畫面，全面適配新的四吸附床兩真空泵程序，整個(gè)界面的流程更加清晰直觀，便于操作人員直觀準(zhǔn)確地掌握整個(gè)裝置的運(yùn)行狀態(tài)。

3 升級(jí)油氣回收裝置改造效果

新環(huán)保形勢(shì)下，如何做到經(jīng)濟(jì)可行、最大限度不影響原裝置正常運(yùn)行的前提下，對(duì)原有油氣回收裝置進(jìn)行提標(biāo)改造，是石油化工生產(chǎn)和銷售企業(yè)普遍關(guān)切的問(wèn)題。本套油氣回收裝置經(jīng)過(guò)認(rèn)真評(píng)估以后選定了合適的升級(jí)改造方案。改造的總體情況基本達(dá)到了對(duì)該套裝置的設(shè)計(jì)預(yù)期，PLC全自動(dòng)控制，運(yùn)行平穩(wěn)。