罐區(qū)VOCs治理中油氣回收技術(shù)的應(yīng)用

摘 " " "要：通過對VOCs治理過程中所用油氣回收設(shè)備設(shè)施的介紹，簡要分析常壓儲(chǔ)罐罐區(qū)在VOCs氣體治理過程中所采用的油氣回收設(shè)施的輸送模塊、冷凝模塊、吸附模塊及油氣回收裝置運(yùn)行中存在的問題及處理辦法。

關(guān) "鍵 "詞：VOCs氣體；常壓儲(chǔ)罐；油氣回收

中圖分類號(hào)：TE89 " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A " " 文章編號(hào)： 1004-0935（2023）04-0551-04

VOCs污染排放對大氣環(huán)境影響突出。VOCs是形成細(xì)顆粒物（PM2.5）和臭氧（O3）的重要前體物，對氣候變化也有影響。油氣回收作為VOCs治理中的主要手段，逐漸得到人們的關(guān)注，如何使其能夠長期連續(xù)經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，成為當(dāng)前油氣回收技術(shù)應(yīng)用的重中之重。某公司常壓儲(chǔ)罐新上油氣回收設(shè)施，本文探究其在常壓儲(chǔ)罐VOCs治理中的流程及運(yùn)行中應(yīng)注意問題。

1 "輸送模塊

油氣回收系統(tǒng)前設(shè)置輸送風(fēng)機(jī)，輸送風(fēng)機(jī)為變頻風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)的變頻由前面儲(chǔ)罐到風(fēng)機(jī)入口處的壓力來控制，并在風(fēng)機(jī)前油氣總管上設(shè)置氣動(dòng)閥，閥的設(shè)定壓力為0.45～0.75 kPa，保證罐內(nèi)壓力維持穩(wěn)定，風(fēng)機(jī)啟閉壓力參數(shù)設(shè)定可根據(jù)實(shí)際工況進(jìn)行調(diào)整。

在油氣進(jìn)入風(fēng)機(jī)入口處設(shè)置阻火器及緩沖罐，緩沖罐起到氣液分離、維持裝置進(jìn)口壓力穩(wěn)定的作用。在輸送風(fēng)機(jī)出口處設(shè)置氧表，當(dāng)氧體積分?jǐn)?shù)超過5%時(shí)，后方油氣送去油氣回收的閥門關(guān)閉，緊急排空閥門打開，并開啟氮?dú)忾y門向風(fēng)機(jī)入口處補(bǔ)氮，稀釋氧含量直至氧含量達(dá)標(biāo)，此流程可保障在經(jīng)過油氣回收冷凝后的不凝氣內(nèi)氧含量不會(huì)超標(biāo)，為后續(xù)不凝氣送鍋爐焚燒的安全運(yùn)行提供保障。

輸送模塊需注意的問題是，風(fēng)機(jī)前方阻火器需定期清理，最好在阻火器前后都設(shè)置一個(gè)壓力表，方便計(jì)算油氣經(jīng)過阻火器后的壓降，當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)壓力無法及時(shí)排出時(shí)，能夠快速判斷出阻火器是否阻塞以至于油氣不能及時(shí)排出。

2 "冷凝模塊

冷凝模塊為油氣回收機(jī)組的核心模塊，是影響油氣回收正常運(yùn)行及排放氣體是否達(dá)標(biāo)的主要因素，也是出現(xiàn)問題較多的模塊。

某公司新上1套1 700 m3油氣回收裝置，所采用油氣冷凝方式為載冷方式，而非前期油氣回收所采用的直冷方式，載冷機(jī)組所采用的載冷劑為二氯甲烷，通過壓縮機(jī)后的制冷劑（氟利昂），利用板式換熱器將冷量與二氯甲烷進(jìn)行換熱，溫度降低后的二氯甲烷再對冷凝器內(nèi)通過的油氣進(jìn)行冷凝處理。

相比于以前機(jī)組所采用的直冷方式，運(yùn)用載冷的冷凝方式機(jī)組運(yùn)行更加穩(wěn)定，壓縮機(jī)的運(yùn)行所受油氣來量大小的影響小。壓縮機(jī)的運(yùn)行狀況只與載冷的溫度有關(guān)，不會(huì)因?yàn)橛蜌鈦砹康拇笮∮绊憠嚎s機(jī)的運(yùn)行，只要控制好載冷的溫度，保證各級冷凝系統(tǒng)中載冷溫度控制在合適的規(guī)定范圍，并且負(fù)責(zé)載冷循環(huán)的載冷泵運(yùn)行正常，就會(huì)實(shí)現(xiàn)完成對油氣的冷凝。

對于載冷劑二氯甲烷來說，需要通過泵來實(shí)現(xiàn)它的循環(huán)過程，基于二氯甲烷的理化性質(zhì)及其工作溫度，需要對泵及載冷罐提出相應(yīng)的要求，首先載冷泵要耐低溫，并且需要采用無泄漏的磁力泵，保證有毒的二氯甲烷不會(huì)出現(xiàn)泄漏，另外載冷劑內(nèi)不能存在水分，避免由于溫度太低水分結(jié)冰，影響泵的流量及后方流程中蒸發(fā)器的換熱效果不理想，而造成對壓縮機(jī)及冷凝器的影響，影響冷凝機(jī)組的正常運(yùn)行。

載冷劑二氯甲烷在循環(huán)運(yùn)行過程中，由于管道、冷凝器及載冷罐在建設(shè)及運(yùn)行過程中會(huì)存在少量的雜質(zhì)，要注意在開機(jī)投用運(yùn)行一段時(shí)間后需對載冷泵前方的過濾器進(jìn)行清理，并建議在載冷劑二氯甲烷所運(yùn)行的管路中增加干燥裝置，可以過濾掉管路中存在的水分，及時(shí)避免水分在管路中形成冰堵，影響裝置的正常運(yùn)行。也可以在載冷罐內(nèi)加入干燥硅膠或其他干燥材料，并定期進(jìn)行更換，保證二氯甲烷中不會(huì)存有水分。

冷凝模塊為雙油氣通道，當(dāng)經(jīng)過4 h或運(yùn)行通道結(jié)霜嚴(yán)重引起高壓差時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換到另一通道工作，同時(shí)結(jié)霜通道進(jìn)入融霜模式，即進(jìn)入化霜系統(tǒng)。

化霜系統(tǒng)的正常運(yùn)行也是很重要的，油氣的冷凝需要二氯甲烷，化霜系統(tǒng)與冷凝系統(tǒng)循環(huán)所用管路是相同的，所以化霜系統(tǒng)同樣需要二氯甲烷，利用二氯甲烷與循環(huán)水的換熱提高化霜系統(tǒng)中二氯甲烷的溫度，再利用化霜泵對二氯甲烷進(jìn)行循環(huán)，使其在油氣冷凝器中同樣經(jīng)過冷凝時(shí)二氯甲烷所走的管路，實(shí)現(xiàn)對油氣管路的化霜，并且化霜系統(tǒng)同樣負(fù)責(zé)對冷凝蒸發(fā)器后方尾氣加熱器進(jìn)行換熱，避免從三級冷凝出來的-55～-70 ℃的油氣進(jìn)入吸附塔內(nèi)，影響吸附功能的正常運(yùn)行。

該公司油氣回收冷凝模塊壓縮機(jī)內(nèi)氟利昂與潤滑油所采用的冷凝方式為水冷，利用廠區(qū)內(nèi)的循環(huán)水，實(shí)現(xiàn)對制冷劑氟利昂、潤滑油的降溫。與風(fēng)冷的冷卻方式相比較，水冷的優(yōu)點(diǎn)還是比較明顯的，由于化工廠區(qū)內(nèi)循環(huán)水是必備的，并且采水較產(chǎn)風(fēng)簡單、成本小得多，所以采用水冷的方式可以極大地節(jié)約了采用風(fēng)冷時(shí)所消耗的能源。注意采用水冷的方式需要保證循環(huán)水的溫度控制在20～30 ℃，才能保證機(jī)組化霜系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

對于冷凝模塊的排油系統(tǒng)，該公司油氣回收裝置采用中轉(zhuǎn)油罐的方式進(jìn)行排油，并且一、二、三級冷凝系統(tǒng)分別對應(yīng)1個(gè)儲(chǔ)油罐，當(dāng)其中任何1個(gè)儲(chǔ)油罐液位達(dá)到設(shè)定液位時(shí)，儲(chǔ)油罐的排液閥打開將回收油排入下方的中轉(zhuǎn)油罐，中轉(zhuǎn)油罐上設(shè)置加壓閥與泄壓閥，泄壓閥與二、三級冷凝器之間相連，泄壓時(shí)將壓力泄到二、三級冷凝器之間，保證上方儲(chǔ)油罐液位到達(dá)設(shè)定值時(shí)，可將冷凝油順利排到下方中轉(zhuǎn)油罐，加壓閥與氮?dú)饩€相連，采用氮?dú)鈱?chǔ)油罐進(jìn)行加壓，當(dāng)中轉(zhuǎn)油罐的液位到達(dá)排油液位時(shí)，加壓閥打開泄壓閥關(guān)閉，氮?dú)膺M(jìn)行加壓并開啟排油泵，將油罐內(nèi)的冷凝油排出，采用這樣的排油方式可以有效地避免泵抽空導(dǎo)致排油效果不理想的問題。該排油方式常出現(xiàn)的問題，是上方冷凝油罐的冷凝油無法流入下方排油罐，導(dǎo)致儲(chǔ)油罐液位高造成機(jī)組停機(jī)問題，正常運(yùn)行情況下泄壓閥是處于開啟狀態(tài)，這時(shí)需要注意排查下方泄壓閥在排油停止后是否未自動(dòng)打開，造成罐內(nèi)壓力無法釋放，上方儲(chǔ)油罐內(nèi)的冷凝油無法自流到下方儲(chǔ)油罐。泄壓閥無法自動(dòng)開啟需要判斷是閥本身存在問題，還是因?yàn)橄到y(tǒng)程序原因造成閥門無法自動(dòng)開啟的問題，并針對原因制定相應(yīng)的措施。

該套油氣回收機(jī)組的冷凝模塊可以看成為油氣、制冷劑氟利昂、載冷劑二氯甲烷3個(gè)方面的循環(huán)，油氣的循環(huán)為儲(chǔ)罐罐頂油氣通過輸送風(fēng)機(jī)送到油氣回收冷凝模塊，再經(jīng)過一級冷凝、二級冷凝、三級冷凝、氣液分離罐、尾氣加熱器、氣液分離器，最后進(jìn)入吸附模塊進(jìn)行處理，未被吸附的油氣送入下游設(shè)施進(jìn)一步處理。

制冷劑的循環(huán)為3種型號(hào)不同的氟利昂分別在3個(gè)制冷能力不同的壓縮機(jī)中的循環(huán)，一系統(tǒng)壓縮機(jī)形式為渦旋式，采用潤換油為160SZ，制冷劑為410A，制冷劑在壓縮機(jī)內(nèi)循環(huán)過程為壓縮機(jī)→水冷冷凝器→膨脹閥→蒸發(fā)器→壓縮機(jī)。二系統(tǒng)壓縮機(jī)形式為螺桿式，采用的潤換油為FS120R，制冷劑為R507，制冷劑在其內(nèi)部循環(huán)流程為壓縮機(jī)→經(jīng)濟(jì) 器→膨脹閥→蒸發(fā)器→壓縮機(jī)。三系統(tǒng)壓縮機(jī)形式為螺桿式，采用潤換油為SOLEST LT-32，制冷劑為R23，制冷劑在壓縮機(jī)內(nèi)循環(huán)流程為壓縮機(jī)→水冷冷凝器→載冷劑冷凝器→回?zé)崞鳌蛎涢y→蒸發(fā) 器→壓縮機(jī)。3個(gè)不同的壓縮機(jī)通過機(jī)械制冷的方式產(chǎn)生冷量使制冷劑與載冷劑進(jìn)行換熱。

載冷劑的循環(huán)分別在一、二、三級及化霜4個(gè)系統(tǒng)中的循環(huán)：一系統(tǒng)中載冷劑的循環(huán)為一級載冷罐→一級載冷泵→一級油氣蒸發(fā)器→一級壓縮機(jī)蒸發(fā)器→一級載冷罐。二系統(tǒng)中載冷劑的循環(huán)為二級載冷罐→二級載冷泵→二級油氣蒸發(fā)器（A路/B路）、載冷劑冷凝器→二級壓縮機(jī)蒸發(fā)器→二級載冷罐。三系統(tǒng)中載冷劑的循環(huán)為三級載冷罐→三級載冷泵→三級油氣蒸發(fā)器（A路/B路）→三級壓縮機(jī)蒸發(fā)器→三級載冷罐。化霜系統(tǒng)的循環(huán)為化霜 " "罐→化霜泵→二級油氣蒸發(fā)器（A路/B路）、三級油氣蒸發(fā)器（A路/B路）、尾氣加熱器→循環(huán)水板式換熱器→化霜罐。綜上所述得知，載冷劑通過不斷地與制冷劑、油氣的換熱傳遞冷量，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)備對油氣的冷凝回收，化霜系統(tǒng)的載冷劑通過與循環(huán)水的換熱，實(shí)現(xiàn)對二、三級油氣蒸發(fā)器管路的化霜。由于載冷劑對二、三級化霜時(shí)所走管路與冷凝時(shí)在蒸發(fā)器內(nèi)所走相同的路徑，載冷劑的溫度不同，二、三級與化霜的載冷劑會(huì)互相混合，所以二、三級載冷罐與化霜罐內(nèi)載冷劑的量會(huì)發(fā)生變化，因此3個(gè)儲(chǔ)罐上方有管線相連，防止某個(gè)罐內(nèi)液位過高或過低，影響機(jī)組的正常運(yùn)行。

通過上述的3個(gè)循環(huán)可以看出，二系統(tǒng)中的載冷劑不僅對油氣進(jìn)行冷凝，也負(fù)責(zé)對三級壓縮機(jī)的制冷劑進(jìn)行冷凝，三級壓縮機(jī)的啟動(dòng)需要二級載冷罐內(nèi)的載冷劑溫度達(dá)到-25 ℃，所以二級壓縮機(jī)的正常運(yùn)行對于冷凝模塊的正常運(yùn)行尤為關(guān)鍵。

3 "吸附模塊

3.1 "吸附模塊的運(yùn)行

吸附模塊采用2個(gè)吸附罐，一個(gè)罐吸附、另一個(gè)罐解析的方式同時(shí)進(jìn)行。在油氣進(jìn)入吸附罐前設(shè)置氣液分離罐，再次去除油氣內(nèi)存在的水分，保證水分不會(huì)進(jìn)入吸附罐內(nèi)，并且解析設(shè)置4臺(tái)真空泵采用開三備一的方式進(jìn)行解析。冷凝出來的不凝氣進(jìn)入吸附罐后，會(huì)經(jīng)過罐內(nèi)的活性炭對其進(jìn)行吸附，從吸附罐頂出來的油氣會(huì)進(jìn)入下游裝置做進(jìn)一步的處理。油氣經(jīng)過吸附罐時(shí)，若吸附罐吸附運(yùn)行達(dá)到設(shè)定的時(shí)間后，2個(gè)罐會(huì)自動(dòng)切換，吸附完成的罐會(huì)進(jìn)行解析，解析過程利用真空泵對罐內(nèi)氣體進(jìn)行抽真空，使吸附在活性炭上的油氣脫落下來，并將其送回油氣回收裝置冷凝模塊前端，再次進(jìn)行冷凝處理。解析過程中當(dāng)罐內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定值后，會(huì)將罐上設(shè)置的平衡閥打開，向罐內(nèi)補(bǔ)充氮?dú)?，壓力回升到設(shè)定值后，會(huì)再次進(jìn)行上述過程對吸附罐進(jìn)行解析。當(dāng)達(dá)到解析的設(shè)定時(shí)間后完成解析，準(zhǔn)備與另一個(gè)罐進(jìn)行切換。

3.2 "吸附模塊的解析

吸附模塊的解析過程運(yùn)行可以理解成1個(gè) " 30 min的循環(huán)流程，從進(jìn)入到解析狀態(tài)的吸附罐開始，真空泵對吸附罐解析，整個(gè)解析時(shí)間為30 min。首先，利用15 min將吸附罐內(nèi)的真空度抽到 " " nbsp;≤-98 kPa；其次，當(dāng)時(shí)間達(dá)到15 min并且吸附罐內(nèi)的真空度≤-98 kPa時(shí)吹掃閥打開（當(dāng)罐內(nèi)壓力無法達(dá)到≤-98 kPa時(shí)，吹掃閥不會(huì)打開，說明該罐抽真空時(shí)存在內(nèi)漏現(xiàn)象，需進(jìn)行查找處理），將氮?dú)馑腿胛焦迌?nèi)對罐內(nèi)活性炭進(jìn)行吹掃，當(dāng)罐內(nèi)壓力吹掃至-94 kPa時(shí)停止吹掃，真空泵繼續(xù)對吸附罐解析，當(dāng)解析至罐內(nèi)真空度再次達(dá)到-98 kPa時(shí)，吹掃閥再次打開進(jìn)行吹掃，吹掃至罐內(nèi)真空度達(dá)到-94 kPa時(shí)吹掃閥關(guān)閉，繼續(xù)重復(fù)上述流程，上述流程重復(fù)進(jìn)行約共計(jì)13 min；最后，平衡閥打開平衡吸附罐內(nèi)的壓力，罐內(nèi)壓力平衡至常壓后，結(jié)束整個(gè)解析過程，這段時(shí)間大約2 min。至此解析過程完畢，該吸附罐與另一個(gè)吸附罐進(jìn)行切換，該罐進(jìn)入吸附狀態(tài)，另一個(gè)吸附罐進(jìn)入解析狀態(tài)。

3.3 "吸附模塊熱氮脫附

吸附模塊設(shè)置氮?dú)鉄嵩偕b置，當(dāng)從吸附罐出口出來的氣體濃度不達(dá)標(biāo)時(shí)，開啟氮?dú)鉄嵩偕O(shè)施，對吸附罐用熱氮進(jìn)行吹掃，使吸附罐內(nèi)活性炭上所吸附的油氣脫落下來，恢復(fù)吸附罐內(nèi)吸附材料的吸附能力，以到達(dá)更好的吸附效果。

3.4 "吸附模塊鈍化處理

吸附模塊在吸附罐首次投用時(shí)，由于吸附罐內(nèi)儲(chǔ)存未使用過的活性炭，吸附能力強(qiáng)，當(dāng)油氣經(jīng)過時(shí)，在超強(qiáng)吸附力的作用下，會(huì)快速大量地吸附罐內(nèi)的油氣，造成吸附罐內(nèi)出現(xiàn)飛溫現(xiàn)象，所以吸附罐在投用初期要對吸附罐進(jìn)行鈍化處理。鈍化處理時(shí)特別注意通入油氣時(shí)罐內(nèi)溫度，對照罐內(nèi)溫度，控制油氣進(jìn)罐速度，保證罐內(nèi)溫度不會(huì)過高，通過不斷對吸附罐進(jìn)行通入油氣與對其進(jìn)行解析的過程，慢慢使活性炭表面充滿油氣，直至通入油氣后吸附罐內(nèi)溫度不會(huì)出現(xiàn)飛溫現(xiàn)象，至此完成對吸附罐的鈍化處理，之后正常投入吸附模塊。

3.5 "吸附模塊注意的幾個(gè)問題

注意定期對真空泵入口管線上過濾器進(jìn)行清理，定期打開吸附罐底部管道和消音器排油閥進(jìn)行排液，定期打開油氣管線低點(diǎn)排液閥進(jìn)行排液，定期對壓力/壓差變送器引壓管進(jìn)行排液，從而保證吸附模塊的正常運(yùn)行。

4 "結(jié)束語

目前VOCs治理的形勢相當(dāng)嚴(yán)峻，油氣回收設(shè)施的使用已較為普遍，但在油氣回收設(shè)施運(yùn)行的過程中由于不斷變化的工況，導(dǎo)致設(shè)施經(jīng)常出現(xiàn)不同的問題，所以保證油氣回收設(shè)施的正常運(yùn)行成為VOCs治理過程中的一項(xiàng)重要工作。為此本文通過對該類型油氣回收設(shè)施相關(guān)工藝流程及運(yùn)行中需要注意問題的介紹，希望為該類型油氣回收設(shè)施使用過程中的正常運(yùn)行提供一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李智超.地付站油氣回收技術(shù)及優(yōu)化建議[J].遼寧化工，2021，50（6）：814-816.

[2] 劉昊陽.油氣儲(chǔ)運(yùn)中油氣回收技術(shù)的應(yīng)用[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2021，47（10）：13-14.

[3] 馮中遠(yuǎn).關(guān)于油氣儲(chǔ)運(yùn)中油氣回收技術(shù)的探討[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2021，41（19）：183-184.

Application of Oil and Gas Recovery Technology

in Tank Area VOCs Management

LYU Xin-bo， ZHANG Chang-yang， XV Pei-jun， JIA Xiao-wei， ZHAO Jian-liang

（China Sinochem Zhenghe Group Co.， Ltd.， Dongying Shandong 257300， China）

Abstract： "Through the introduction of oil and gas recovery equipment and facilities used in the VOCs gas treatment process， transport module， condensation module， adsorption module and oil and gas recovery device operation problems and treatment methods in the process of VOCs gas treatment of oil and gas recovery facilities used in the atmospheric storage tank area were analyzed.

Key words： VOCs gas; Atmospheric storage tank; Oil and gas recovery