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油氣回收的技術(shù)
1概述
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油氣回收，是指在裝卸汽油和給車輛加油的過程中，將揮發(fā)的汽油油氣收集起來，通過吸收、吸附或冷凝等工藝中的一種或兩種方法，或減少油氣的污染，或使油氣從氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，重新變?yōu)槠停_到回收利用的目的。
油氣回收是節(jié)能環(huán)保型的*，運用油氣回收技術(shù)回收油品在儲運、裝卸過程中排放的油氣，防止油氣揮發(fā)造成的大氣污染，消除安全隱患，通過提高對能源的利用率，減小經(jīng)濟損失，從而得到可觀的效益回報。目前常見的方法有吸附法、吸收法、冷凝法和膜分離法。
2幾種油氣回收技術(shù)介紹
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1、吸附法
利用活性炭、硅膠或活性纖維等吸附劑對油氣/空氣混合氣的吸附力的大小，實現(xiàn)油氣和空氣的分離。油氣通過活性炭等吸附劑，油氣組分吸附在吸附劑表面，然后再經(jīng)過減壓脫附或蒸汽脫附，富集的油氣用真空泵抽吸到油罐或用其他方法液化；而活性炭等吸附劑對空氣的吸附力非常小，未被吸附的尾氣經(jīng)排氣管排放。
優(yōu)點：吸附法可以達到較高的處理效率；
排放濃度低，可達到很低的值。
缺點：工藝復(fù)雜，需要二次處理；
吸附床容易產(chǎn)生高溫?zé)狳c，存在安全隱患；
三苯易使活性炭失活，活性炭失活后存在二次污染問題；
國產(chǎn)活性炭吸附力一般只有7%左右，而且壽命不長，一般2年左右要換一次，換一次活性炭成本很高。
目前只有日本系統(tǒng)工程服務(wù)株式會社（SES)所設(shè)計生產(chǎn)的吸附法設(shè)備，不僅能夠達到新規(guī)定的高回收率，還能超過規(guī)定所要求的排放標準。此公司使用了特殊的疏水性硅膠，及中孔石炭活性炭作為吸附材料，大大提高了回收率，而且這些吸附材料的使用壽命分別在10年和5年以上。 該公司的設(shè)備設(shè)計合理，操作時常溫常壓，吸附材料不產(chǎn)生高溫，也不產(chǎn)生靜電，安全性能很高。是目前上的油氣回收技術(shù)。
2、吸收法
根據(jù)混合油氣中各組分在吸收劑中的溶解度的大小，來進行油氣和空氣的分離。一般用柴油等貧油做吸收劑。一般采用油氣與從吸收塔頂淋噴的吸收劑進行逆流接觸，吸收劑對烴類組分進行選擇性吸收，未被吸收的氣體經(jīng)阻火器排放，吸收劑進入真空解吸罐解吸，富集油氣再用油品吸收。
優(yōu)點：工藝簡單，投資成本低。
缺點：回收率太低，一般只能達到80%左右，無法達到現(xiàn)行國家標準；
設(shè)備占地空間大；
能耗高；
吸收劑消耗較大，需不斷補充；
壓力降太大，達5000帕左右。
3、冷凝法
利用制冷技術(shù)將油氣的熱量置換出來，實現(xiàn)油氣組分從氣相到液相的直接轉(zhuǎn)換。冷凝法是利用烴類物質(zhì)在不同溫度下的蒸汽壓差異，通過降溫使油氣中一些烴類蒸汽壓達到過飽和狀態(tài)，過飽和蒸汽冷凝成液態(tài)，回收油氣的方法。一般采用多級連續(xù)冷卻方法降低油氣的溫度，使之凝聚為液體回收，根據(jù)揮發(fā)氣的成分、要求的回收率及后排放到大氣中的尾氣中有機化合物濃度限值，來確定冷凝裝置的低溫度。
一般按預(yù)冷、機械制冷等步驟來實現(xiàn)。預(yù)冷器是一單級冷卻裝置，為減少回收裝置的運行能耗，現(xiàn)已開發(fā)出一種使用冷量回用的技術(shù)，使進入回收裝置的氣體溫度從環(huán)境溫度下降至4℃左右，使氣體中大部分水汽凝結(jié)為水而除去。氣體離開預(yù)冷器后進入淺冷級。可將氣體溫度冷卻至－30℃～－50℃，根據(jù)需要設(shè)定，可回收油氣中近一半的烴類物質(zhì)。離開淺冷的油氣進入深冷級，可冷卻至－73℃到－110℃，根據(jù)不同的要求設(shè)定溫度和進行壓縮機的配置。
優(yōu)點：工藝原理簡單；
可直觀的看到液態(tài)的回收油品；
安全性高；
自動化水平高 。
缺點：單一冷凝法要達標需要降到很低的溫度 。
4、直接燃燒法
這種方法是將儲運過程中產(chǎn)生的含烴氣體直接氧化燃燒，燃燒產(chǎn)生的二氧化炭、水和空氣作為處理后的凈化氣體直接排放。該工藝流程僅作為一種控制油氣排放的處理措施，其不能回收油品，也沒有經(jīng)濟效益。
5、膜分離法
利用特殊高分子膜對烴類有優(yōu)先透過性的特點，讓油氣和空氣混合氣在一定壓力的推動下 ，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，富集的油氣傳輸回油罐或用其他方法液化。
優(yōu)點：技術(shù)*，工藝相對簡單；
排放濃度低，回收率高。
缺點：投資大；
膜尚未能實現(xiàn)國產(chǎn)化，價格昂貴，而且膜壽命短；
膜分離裝置要求穩(wěn)流、穩(wěn)壓氣體，操作要求高；
膜在油氣濃度低、空氣量大的情況下，易產(chǎn)生放電層，有安全隱患。
3油氣回收技術(shù)現(xiàn)狀
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1、吸附法
以美國喬丹公司和丹麥庫索深公司為代表的活性炭吸附裝置，日本系統(tǒng)工程服務(wù)株式會社的硅膠＋活性炭的吸附裝置和硅膠吸附裝置。日本國東京都條例規(guī)定，油氣濃度≥1vol%，禁止使用可燃性活性炭吸附劑，日本國內(nèi)禁止使用膜分離法和活性炭吸附法油氣回收技術(shù)。
目前國內(nèi)建6套活性炭吸附油氣回收裝置，其中5套為進口的產(chǎn)品，除華北某煉油廠鐵路裝車用的油氣回收裝置使用情況尚可外。有3套用于油庫的裝置因鶴管密閉和油氣收集系統(tǒng)的問題，裝置的實際運行效果未達到預(yù)期的效果。西北某煉油廠1套裝置建立已5年多至今閑置。僅有的1套國產(chǎn)吸附裝置投入使用時間不長，由于經(jīng)常換活性炭，一換就是好幾噸，運行成本太大，現(xiàn)在也處于停運行狀態(tài) 。
2、吸收法
由于吸收法有著其致命的缺陷，現(xiàn)在很少單獨使用。歐美地區(qū)極少見到吸收法油氣回收設(shè)備的應(yīng)用。吸收法油氣回收裝置，國內(nèi)建了3套，吸收劑方法兩套，柴油吸收劑1套。從已經(jīng)在用裝置的運行效果來看，在幾種油氣回收技術(shù)中，吸收法的回收率是低的。國內(nèi)*自主研發(fā)的油氣回收設(shè)備就是采用“吸收法” ，2004-2005年，在中石化科技部的直接領(lǐng)導(dǎo)下，江蘇工業(yè)學(xué)院的黃維秋教授帶領(lǐng)其團隊-----江蘇工業(yè)學(xué)院產(chǎn)學(xué)研基地，采用吸收劑AbsFov-97成功的研制出“吸收法”油氣回收設(shè)備，安裝在九江石化公司，運行正常。只是，隨著國家《儲油庫大氣污染物排放標準》的施行，這套裝置已經(jīng)無法達標。
3、冷凝法
冷凝法的優(yōu)勢非常明顯，在世界范圍內(nèi)應(yīng)用也較廣泛。美國愛德華茲公司早在1997年就在世界各大石油公司安裝了400多臺“冷凝法”油氣回收設(shè)備，現(xiàn)已將轉(zhuǎn)讓給澳大利亞施凍威公司。我國1989年也引進了一臺愛德華茲公司的“冷凝法”油氣回收設(shè)備，安裝在鎮(zhèn)海煉油廠，該設(shè)備現(xiàn)在還在運行。我國中國臺灣24座油庫全部采用“冷凝法”油氣回收設(shè)備。
國內(nèi)，對冷凝法的研究也比較多，江蘇工業(yè)學(xué)院黃維秋、中石化撫順研究院的孫永琳對“冷凝法”也進行了深入的研究。國產(chǎn)化冷凝法裝置的銷售價格約為活性炭吸附法的二分之一。國產(chǎn)化300m3/h的冷凝式油氣回收裝置也在廣東黃埔油庫安裝投用，國產(chǎn)化處理能力為30m3/h的加油站冷凝式油氣回收設(shè)備已經(jīng)在西安、銀川、蘇州等地的加油站安裝示范，冷凝溫度為－45℃回收率80％左右，冷凝溫度為－70℃回收率大于90％。
現(xiàn)在，一般加油站的油氣排放裝置都采用“冷凝+吸附”比較成熟的方法。先將油氣冷凝到-40度左右，使大部分油氣液化，剩余油氣經(jīng)過吸附罐進行吸附，由于吸附可以達到很高的回收率，排放濃度也低，可以達到國家標準。另外，經(jīng)過冷凝的低溫油氣也有效的防止了活性碳吸附床容易產(chǎn)生高溫?zé)狳c的問題。同時避免了，深冷能耗太大的問題。
江蘇工業(yè)學(xué)院的產(chǎn)學(xué)研基地----江蘇惠利特公司已經(jīng)生產(chǎn)出成熟的400m3/h處理量的“冷凝+吸附”式油氣回收設(shè)備，并在中海油惠州煉油廠投入運行。
4、直接燃燒法
氧化焚燒法由于其不能回收有價值烴類組分而被淘汰。
5、膜分離法
工藝相對簡單，但初期投資費用高。液環(huán)壓縮機和膜組件是該技術(shù)的核心設(shè)備。壓縮機防爆性能要求*，只有德國和美國的少數(shù)公司能夠生產(chǎn)。壓縮過程壓力在3.5bar，存在著安全隱患。國內(nèi)尚未建立用于油庫、煉油廠油氣回收的工業(yè)裝置，在烯烴等回收方面有工業(yè)裝置的應(yīng)用。僅在加油站有很小型的膜分離裝置的示范試驗，作為油氣排放處理裝置。
4回收比較及綜合互補
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目前油氣回收的方法主要有吸附法、吸收法、冷凝法、氧化焚燒法等，在油氣回收的早期階段上述幾種方法都有應(yīng)用。隨著人們對油氣回收技術(shù)認識的加深，吸收法由于其尾氣排放濃度高和氧化焚燒法由于其不能回收有價值烴類組分而被淘汰。80 年代，吸附法和冷凝法成為油氣回收的主流技術(shù)。吸附法和冷凝法兩種技術(shù)的投資對比基本相當(dāng)，但在合理的投資和能耗范圍內(nèi)，如果冷凝法尾氣排放濃度要達到低于25mg/l 的標準，投資和運行費用都將顯著增加。而吸附法很容易滿足低于10mg/l 的排放指標，但也存在著安全隱患。
目前的幾種油氣回收工藝都有著各自的優(yōu)缺點，單一的方法，不管是冷凝法還是吸附發(fā)都很難稱的上完美，只有幾種工藝相結(jié)合，各取優(yōu)勢互補，才能更好的發(fā)揮各種工藝的優(yōu)勢。
冷凝法和吸附法相結(jié)合目前是比較流行的方法，也能得到大多數(shù)人的認可。一般，先采用二級冷凝將油氣冷凝到-40度至-50度，通過二級冷凝后85%以上的油氣都液化了，未冷凝為液態(tài)的濃度較低的油氣再通過一個吸附系統(tǒng)，對油氣進行富集，使油氣濃度大大提高，同時體積大大減小了（經(jīng)過吸附系統(tǒng)分離出來的達標尾氣已經(jīng)排放了），這時富集的油氣再進入三級冷凝系統(tǒng)深度冷凝，此時三級冷凝器的功率就大大的減小了。此工藝的優(yōu)點：（1）有效的結(jié)合了冷凝法和吸附法的優(yōu)點；（2）由于用吸附系統(tǒng)對油氣進行了富集，三級冷凝要處理的油氣就大大的降低了，能耗也降低了；（3）經(jīng)過二級冷凝的油氣是中低溫油氣，活性炭床的不會產(chǎn)生高溫?zé)狳c，吸附系統(tǒng)也克服了安全隱患。
5詞條圖冊
油氣回收