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油气回收的几种技术工艺简介

2015-7-29 23:20:57点击:

《储油库大气污染物排放标准》(GB20950-2007)定义 “油气回收处理装置”:“通过用冷凝、吸附、吸收、膜分离等方法将发油、卸油过程产生的油气进行回收处理的油气治理系统”。油气回收的主要技术工艺为冷凝、吸附、吸收、膜分离等四种方法。
用户投资油气回收处理装置,既要追求环保效益,也要要求经济效益。也只有见到回收的液态汽油,才能得到油气回收的经济效益。
无论什么样的油气回收技术工艺,如果不能使油气从气态相变为液态的汽油,只是在气态范围循环,就不能实现油气回收的目的。油气回收的四种方法中,只有冷凝法工艺能够一次性完成使油气从气相到液相的转变,得到回收汽油。其他方法都要经过二次工艺才能完成对油气的处理,而且不一定见到回收汽油。
对四种方法的工艺差别简要介绍如下:
1、吸收法 — — 或称洗涤法,将收集的汽油油气送进吸收塔内,
利用吸收剂(柴油、贫汽油、其他吸收剂)对油气进行喷淋(洗涤),使油气与吸收剂液体接触并被吸收。而后,再采取第二次工艺,即蒸馏或抽真空的方法,将吸收剂中的汽油组分分离出来。在炼油厂可以返回生产装置进行二次处理。但是油库不具备二次工艺处理的条件。吸收法装置的吸收效率和尾气排放浓度很难达到国家标准的指标。吸收剂使用到一定程度也必须更换,因此有后期不断投资的负担。
2、 吸附法 — — 将收集的汽油油气送进吸附罐内,以活性炭或
分子筛沸石或硅胶等有丰富孔容的吸附剂,将油气先储存起来,让空气排放。待油气吸附量达到一定程度,再脱附取出油气成分。脱附油气的方法有高温水蒸汽冲刷或抽真空的方式。如果以水蒸汽脱附,脱附的油气混入凝结水中,需要进行油水分离处理。如果抽真空脱附,脱附出来的只是气态富集油气,要使其转变为液态,还需要采用冷凝或喷淋冷汽油的方法作二次处理。吸附法对控制尾气达标排放具有一定优势,但是,活性炭直接吸附高浓度油气,工况恶劣,容易产生吸附热而增加不安全因素。抽真空脱附解吸油气要求高度真空,解吸真空度越高,越有利于彻底解吸。真空度达不到高真空系统,就会降低脱附效率、缩短活性炭的使用寿命。而且,吸附罐从负压状态返回常压状态(卸真空)过程控制不佳会导致活性炭裂化粉化。再则,在喷淋吸收脱附的油气时产生的油气始终在吸附罐和喷淋塔之间循环,日积月累,也会影响吸附材料性能。活性炭需要定期更换,也有后期不断投资的负担。
3、 膜分离法 — — 膜的种类有玻璃态、橡胶态等多种,膜的分
离技术原理有多种说法。见到较多是“溶解-扩散”机理的描述,即:油气和空气混合气体经加压后送至膜分离器,在对油气有选择性的薄膜上,油气分子首先被吸附并溶解于膜的高压侧表面,然后借助浓度梯度在膜中扩散,最后从膜的低压侧解吸出来,空气则滞留在膜的表面,从而实现油气和空气的分离。按照这一说法,油气空气混合气被分离成两股物流,一股贫油气的滞留物流、一股富油气的穿透物流。贫油气的滞留物流作为净化气体排放。而富油气的穿透物流作为回收物。但是,富油气仍然是气态。与吸附法的脱附情况相同,要使富油气从气态转变为液态汽油,通常也采用汽油喷淋吸收方法作二次处理。因此,这里也有与吸附法同样的问题,即喷淋油气时仍然会产生雾状油气,而且会始终在膜元件和喷淋塔之间不断循环,日积月累,也会影响膜材料性能。膜分离法油气收集系统需要加压、需要缓冲罐均衡流量和压力,工艺因此复杂。膜元件有一定使用寿命,需要不断更换,因此需要二次投资。国内缺乏适合油气回收的膜元件,更换膜元件要花昂贵代价从国外进口。二次投资的数额也不小。
4、冷凝法 -- — 冷凝法油气回收工艺是依据汽油油气组分的基
本热力学性质参数,采用烃类物质在不同温度下的蒸汽压差异,通过降温使油气中一些烃类蒸汽压达到过饱和状态,过饱和油气组分产生相变,从气态变为液态,得到液态汽油。冷凝法的特点主要是:工艺原理简单;一次性工艺就完成对油气的回收利用的唯一方法,而且能够见到可以计量的回收汽油。可直观的看到液态的回收油品;安全性高;自动化水平高。
冷凝法油气回收处理装置在国外广泛运用。过去的十年间,美国爱德华兹公司就为世界各大石油公司提供了700多台“冷凝法”油气回收设备。澳大利亚施冻威公司也在世界各地推广冷凝法油气回收技术。八十年代原商业部中国石油公司(现中石化销售公司)从国外引进了冷凝法、吸收法、吸附法的装置各一套,分别放在天津、上海、太原的油库使用。只有冷凝法装置使用效果见好,并于1998年9月调拨到镇海炼油厂。该设备现在还在运行。我国台湾24座油库全部采用“冷凝法”油气回收设备。  国内对冷凝法的运用也越来越多。第1台国产化 300m3/h的冷凝式油气回收装置2006年在广东黄埔油库安装投用,目前尚在运行。近年来,各地炼油厂及油库安装的冷凝法油气回收处理装置已经有100多台套。
真正意义的油气回收,必须实现油气组分从气相到液相的直接转换,见到回收的汽油。(而膜分离法、吸附法都只能做到将油气富集,而后再通过二次工艺如冷凝或吸收方法再次处理,才能完成油气回收处理。)
冷凝法是利用烃类物质在不同温度下的蒸汽压差异,通过制冷技术将油气的热量置换出来,使油气中一些烃类蒸汽压达到过饱和状态,过饱和蒸汽冷凝成液态。一般采用多级连续冷却方法降低油气的温度,使之凝聚为液体回收。根据油气组分的理化性质,冷凝温度低至-110℃,可达到国家标准规定的排放限值。目前国内油气回收设备生产厂家开发了适合油气回收专用、不会产生积液而冰胀损坏的板式换热器,适合油气相变的迁移特性,在制冷量相同的条件下,热交换率提高20%,能耗降低10%,改善了动态有机烃短暂时间降温冷凝相变的效果。


5、油气回收的组合工艺
油气回收是石油流通环节治理大气污染的重要手段。对油气的
治理,如果油气没有处理为液化的油品,只是从气态到气态,是不能解决污染问题的。油气回收的四种方法可划分为“液化”和“富集”两类工艺。液化工艺使油气从气相变为液相,如冷凝法和吸收法。富集工艺使油气从低浓度富集为高浓度,如吸附法和膜分离法。四种工艺中,吸附法、膜分离法不能得到液态回收物,需采用吸收法辅助。吸收法虽然也得到液态回收物,但排放难以达到国家标准的要求。冷凝法是唯一直接得到液态回收物、排放达标的工艺。


每种技术工艺都有其最佳应用范围、最优应用工况,也有自身难以克服的缺陷。利用不同技术的优点,进行多种技术的集成组合,是油气回收技术应用发展的一个方向。为了优化油气回收系统的功能,我们的组合原则是,将液化方法与富集方法结合运用。在一台套油气回收处理装置中,将两类技术方法的组合运用比较成功的是冷凝+吸附的组合。