己烷油裝置儲運系統增上油氣回收系統的可行性分析

趙 雷，張靜靜，劉 振

(1.河南科技大學化工與制藥學院，河南洛陽 471023;2.洛陽金達石化有限責任公司，河南洛陽 471012;3.洛陽煉化工程有限責任公司，河南洛陽 471012)

己烷油裝置所加工的油品為輕質輕烴油，主要組分為 C5、C6、C7、C8和少量的 C4、C3，其中 C6含量最大。由于油品易揮發，易形成爆炸環境，給安全生產造成極大的隱患。另外，大量油氣的揮發，造成了巨大的浪費，同時也污染工作環境，給員工身心健康造成不良影響。隨著國家對安全、環保、能源、職業健康管理的加強，對油氣的排放也日趨嚴格，油氣泄漏成為企業必須解決的問題。

1 現狀分析

1.1 裝車系統基本情況

己烷油產品裝車鶴管為上裝浸沒式，共計4根。裝車時槽車口處于開啟狀態，揮發量較大，需要操作人員旁站操作，沒有液位高報，沒有自動計量裝車。每根鶴管流量30 t/h，年發油量約為10萬t/a。

1.2 油品輸送及加工過程

原料油從中國石化洛陽分公司收進裝置，首先進入2座2 000 m3內浮頂罐，年吞吐量為10萬t;正己烷、異己烷中間產品進2臺各135 m3臥罐(帶呼吸閥)，年轉存量約為4萬t;正己烷、異己烷及其它輕質油浮頂罐500 m3共14座，儲罐年吞吐量約為5萬t;庚烷油產品浮頂罐2 000 m3共2座，儲罐年吞吐量約為5萬t。其中帶呼吸閥存儲量為4萬t/a，帶浮頂罐存儲量為20萬t/a。

2 存在問題

油罐車在加油過程中，因罐車加油口與鶴管沒有密封收集處理裝置，故在加油過程中不斷有油氣逸出，油氣排出體積比例為1∶(1.0～1.2)(夏季揮發量可達2‰以上，冬季揮發量在0.8‰以上)，現場明顯聞到濃烈的油氣味。高峰平均加油量為60 t/h;產生油氣量約為102 m3/h。另外，當夏季高溫時，空油罐車剩余油氣溫度可高達50℃，若加油過程不密封，灼熱油氣與空氣接觸極易產生危險。

罐區年吞吐量約20萬t，平時經常會出現倒油、調油和裝油等作業，大呼吸就時常出現，按照浮頂罐是普通內浮頂罐揮發量(3‰)的30%計算，再加上平時小呼吸，保守預計揮發量為1‰[2］。裝車和罐區產生的油氣，直接排放到大氣中，不僅導致油品的直接損失，還對環境造成污染，不利于員工身體健康，易燃易爆和發生火災事故。

3 潛在效益分析

按照年發油量14萬t(裝車量與產品中間存儲量合計)、20萬t(內浮頂儲罐)綜合考慮，裝車損失率按照1.0‰、儲存損失率按 0.5‰考慮(保守估計)，單位價格按照8 000元/t考慮。

裝車損失油量140 t;儲存損失油量100 t;總損失金額192萬元。

根據前期與多家油氣回收系統設備的供應商交流溝通，其提供的成套設備回收效率均可達到98%(不包含甲烷)。按照相關國家規定《儲油庫大氣污染物排放標準》(GB20950-2007)的要求，供貨商的回收系統回收率都必須≥95%。因此，如果增上一套油氣回收設備，可以回收油品量為228 t，回收油品量的市場價值為182.4萬元。

4 油氣回收技術

4.1 低溫冷凝法

冷凝法是通過與制冷介質進行熱交換，在常壓下將油氣降至足夠低的溫度，使其中的絕大部分烴組分冷凝為液體并加以回收，冷凝后的尾氣則直接排入大氣。該方法屬于傳統方法，流程簡單，對于處理高濃度大流量的油氣具有優勢，但能耗大，投資成本與運行費用高，目前工業上已很少單獨應用。

4.2 活性炭吸附法

吸附法利用吸附劑對油氣中的烴類組分和空氣具有不同的吸附親和力，將烴類組分與空氣分離，進而實現對烴類組分的選擇回收。吸附法通常利用活性炭吸附和解吸油分子。在實際應用中，活性炭吸附技術有利于將回收系統中尾氣濃度控制在很低的水平，但存在吸附熱大、解吸困難、達到吸附平衡所用時間較長等問題，適合回收低濃度、小流量的油氣;回收高濃度油氣或其他揮發性有機化合物時，吸附材料很快達到飽和，可能會發生活性炭層炭化甚至著火，尤其是用于回收酮類、酯類、醇類及不飽和烴時，對吸附設備的使用周期、解吸過程的安全性提出了更高的要求，在解吸過程中，存在二次污染問題，因此使吸附法的應用受到一定限制。

4.3 溶解吸收法

吸收法是在一定的溫度和壓力條件下，利用油氣中烴類組分的良好吸收和解吸性能，對油氣中的主要組分進行回收，包括常壓、常溫吸收法和常壓、低溫吸收法兩種典型的方法，但經過溶解吸收后的尾氣排放濃度依然不達標。

4.4 膜選擇滲透法

膜法油氣回收技術是20世紀八九十年代興起的新型膜分離技術，膜分離法的基本原理是基于采用特殊方法和材料制成的分離膜對氣體的滲透性，利用一定壓力下混合氣體中各組分在膜中不同的滲透速率，實現分離。膜法油氣回收技術正逐漸應用于石化行業中氯代烴、乙烯、丙烯及其他烷烯烴的回收和天然氣行業的凝析油(NGL)的回收等。但其核心技術多依賴國外，費用高，能耗大。

4.5 氧化燃燒法

利用催化氧化燃燒法直接處理油氣是一種操作費用較低的方法，但因為涉及到防火距離等安全和環境保護問題，廠區內建一套這種處理裝置比較困難，雖然其燃燒熱可以再利用，且運行成本相對比較低廉，但總的油氣回收價值在燃燒過程中被降低，且可能產生二次污染，這種方法已經被市場淘汰。

表1 四種油氣回收方法的特點對比表[3］

由表1可看出，幾種油氣回收工藝有各自的優缺點，幾種工藝相結合，取長補短，才能更好地發揮各種工藝的優勢。現在，冷凝法和吸附法相結合、冷凝法和膜分離法相結合是目前比較流行的方法，也得到了普遍的認可[4］。

冷凝吸附法是先將油氣冷凝到-40℃左右，使大部分油氣液化，剩余油氣經過吸附罐進行吸附，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，經過冷凝的低溫油氣也有效地防止了活性炭吸附床容易產生高溫熱點的問題。同時避免了深冷能耗太大的問題。冷凝膜分離法是將油氣冷凝到-40℃，然后采用先進的膜分離技術來處理剩余的10%左右的油氣，通過這樣簡易的方式可達95%以上油氣回收率，且去掉了冷凝最耗電能的部分，使油氣回收既符合排放要求，又能確保良好的經濟效益。該方法隨著技術的不斷成熟與國產化，成本會不斷下降，該方法目前費用略高于冷凝吸附法，在未來應該會有更好的應用前景。

5 改進措施

切割裝車頂棚四周，改善通風條件，防止油氣在油臺周邊聚集。對裝車鶴管進行改造，實現密閉裝車。由上裝浸入式鶴管改為下裝密閉式鶴管。并對上裝口進行密封改造[5］。解決槽車內油氣出路，增上油氣回收系統。同時將罐區通風口進行密閉改造，呼吸閥后路并入油氣回收系統，實現儲運系統全流程油氣回收。

6 結論

根據以上分析可以得出以下結論。

6.1 效益方面

通過增上油氣回收系統，每年可為公司回收油品228 t，合182.4萬元，除去各種操作及運行費用，保守估計可以做到150萬元的純利潤。

6.2 安全方面

通過油氣回收系統，中間罐、裝車區均可以減少大量油氣排放，直接消除油氣形成爆炸氣的可能性，為裝置運轉、施工作業、產品裝車等工作增加了穩定性，提高了安全性。

6.3 環保方面

根據《儲油庫大氣污染物排放標準》(GB 20950-2007)、《油氣運輸大氣污染物排放標準》(GB20951-2007)的要求，部分地區、省份已經開始強制執行此標準規范，節能減排是大勢所趨，增上油氣回收系統，不但有直接的經濟效益，而且保護了環境，改善了員工的工作環境。根據經濟效益、安全、環保各方面的綜合分析，增上油氣回收系統是可行的。

[1]劉 靜，李自立，等.國內外油氣回收技術的研究進展[J］.油氣儲運，2010，29(10):726-729，743.

[2]朱一萌.加油站油氣回收方案淺析[J］.石油天然氣學報，2010，32(4):370-372.

[3]鄒松林.關于油氣回收行業發展緩慢的思考[J］.中國環保產業，2009(2):27-32.

[4]何 月.魯曉春.北京市油庫油氣揮發回收裝置優選分析[J］.環境污染與防治，2008(6):59-62，95.

[5]于 勇.謝放華.石油產品裝卸過程中的油氣回收技術[J］.化工環保，2004，24(3):194-198.