淺談油氣回收技術(shù)

陳煒 李廣 林少川

摘 要：油品蒸發(fā)損耗產(chǎn)生的環(huán)境污染、資源浪費(fèi)和安全隱患等一系列問題已經(jīng)受到了社會各界的重視，在易發(fā)生油氣損耗的場合，應(yīng)當(dāng)采取適合的油氣回收技術(shù)對油氣進(jìn)行收集回收。本文介紹了油氣的主要成分、其帶來的不良影響，并針對幾種油氣回收技術(shù)進(jìn)行了簡要的分析。

關(guān)鍵詞：油氣；回收；吸附

石油及其產(chǎn)品是由多種碳?xì)浠衔锝M成的混合物，其中的輕烴組分具有較強(qiáng)的揮發(fā)性，在油品開采、煉制、儲運(yùn)、銷售及應(yīng)用等環(huán)節(jié)中，由于受到工藝、技術(shù)及設(shè)備的限制，不可避免地會有一部分液態(tài)輕烴組分揮發(fā)逸散，以油氣的形式進(jìn)入大氣，不僅造成嚴(yán)重的蒸發(fā)損耗，還帶來了安全隱患和環(huán)境污染等問題。

一、油氣的主要成分

油氣是指從油品中分離出來以其泰興市存在的烴類與空氣混合形成的氣體。油氣并非一種純物質(zhì)，而是多種物質(zhì)的混合氣體。有關(guān)研究分析結(jié)果顯示，油氣的主要組成物質(zhì)超過二十種，包含了氧、氮、二氧化碳、丙烷、丙烯、丁烷、正丁烷、1-丁烯、丁烯、反式丁烯、丁二烯、乙烯、乙烷、甲烷、MTBE及其他C6、C7、C8等分子。

二、油氣帶來的不良影響

油氣的存在對煉制、儲存、運(yùn)輸以及使用等各個環(huán)節(jié)都有著負(fù)面的影響，主要如下：

（1）輕質(zhì)油品易揮發(fā)易聚積，與空氣形成爆炸性混合物后沉積于洼地或管夠中遇火極易發(fā)生爆炸或火災(zāi)事故，造成生命和財產(chǎn)損失，危及石油生產(chǎn)和儲運(yùn)的各環(huán)節(jié)安全；

（2）油氣是氣相烴類有毒物質(zhì)，其中的烯烴類碳?xì)漕惢衔锖偷趸锇l(fā)生光化反應(yīng)而產(chǎn)生光化學(xué)煙霧，是以臭氧為主體的多種氧化性化合物，是現(xiàn)代工業(yè)化社會的主要污染物之一，能對農(nóng)作物和森林產(chǎn)生嚴(yán)重破；

（3）會對人的身體造成不同從程度的傷害，輕則頭暈乏力，嚴(yán)重者出現(xiàn)慢性或急性中毒導(dǎo)致生命危險；

（4）導(dǎo)致油品質(zhì)量降低，使用性能下降，造成許多麻煩；

（5）浪費(fèi)能源，損失巨大。

三、油氣回收技術(shù)

油品蒸發(fā)損耗帶來的危害極大，不論從經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)環(huán)境哪個角度出發(fā)，通過相應(yīng)技術(shù)對油氣進(jìn)行回收都是十分必要的。

（一）油氣回收的三個階段

在成品油的市場領(lǐng)域，油氣回收系統(tǒng)設(shè)計到其中的三個環(huán)節(jié)：（1）油庫發(fā)油；（2）成品油運(yùn)輸；（3）加油站進(jìn)油、儲存和銷售。因此，也將油氣回收體系分為相應(yīng)的三個階段：一次油氣回收系統(tǒng)，指將汽油從油罐車卸下時產(chǎn)生的油氣通過密閉方式收集進(jìn)入油罐車罐內(nèi)的系統(tǒng)；二次油氣回收系統(tǒng)，指將在向汽油油箱加油時產(chǎn)生的油氣，通過密閉方式收集進(jìn)入埋地油罐的系統(tǒng)；三次油氣回收系統(tǒng)，指通過常用的油氣回收技術(shù)將來自地下儲油罐和加油槍的回氣管路的油氣進(jìn)行回收的裝置。

（二）油氣回收的四種方法

（1）吸附法

吸附法的原理是利用活性炭、硅膠或活性纖維等吸附劑對油氣的油分子和空氣吸附力存在大差異而實現(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的表面上，然后再經(jīng)過減壓脫附，富集的油氣用真空泵抽吸到油罐或用其他方法液化；活性炭等吸附劑對空氣的吸附力十分小，不會被吸附，尾氣經(jīng)過排氣管排放。

在活性炭吸附回收系統(tǒng)工藝中，油氣通過包含活性炭的吸附罐被吸附到一種特殊活性炭的表面，而已凈化的空氣或惰性氣體則通過吸附器的頂端排放到大氣中。每張?zhí)看舶创笮∥揭?guī)定數(shù)量的油氣，在使用的活性炭床達(dá)到飽和之前，通過相應(yīng)手段，更換另一個吸附塔的活性炭床吸收油氣，再利用高真空的方式抽走油氣，使飽和的活性炭床重新利用。被分離后的高濃度油氣進(jìn)入吸收塔，塔上端向下噴淋成品油與之接觸，約70%的油氣被汽油吸收，尾氣再導(dǎo)入吸附罐重復(fù)工藝流程。

活性炭油氣回收法優(yōu)點突出，能夠達(dá)到較高的處理效率，其排放濃度可以降到非常低的值。缺點是：1.工藝流程較復(fù)雜，需要二次處理；2.吸附床易產(chǎn)生高溫?zé)狳c，存在安全隱患；3.油氣中存在易使活性炭失活導(dǎo)致產(chǎn)生二次污染的物質(zhì)；4.活性炭的使用壽命較短，約為兩年，更換成本較高。

（2）冷凝法

冷凝法油氣回收技術(shù)是指采用冷卻方法降低揮發(fā)油氣的溫度，使油氣中的輕油成分凝聚為液體而排出潔凈空氣的一種回收方法。該方法適用于油氣濃度較高的回收情況。它是利用烴類物質(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達(dá)到過飽和狀態(tài)，過飽和蒸汽冷凝成液態(tài)的回收油氣法，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，是根據(jù)揮發(fā)氣的成分以及要求的回收率、最終排放尾氣的有機(jī)化合物濃度限值來確定冷凝裝置的最低溫度。

冷凝法回收裝置的冷凝溫度一般按預(yù)冷、機(jī)械制冷、液氮制冷等步驟來實現(xiàn)。根據(jù)要求采取制冷裝置工作，單級機(jī)械制冷裝置的工作溫度范圍為-35～10℃，串級機(jī)械制冷裝置壓縮由淺冷（高溫級）和深冷（低溫）級組成，其工作溫度為-73～40℃，有液氮制冷的深冷裝置工作溫度可達(dá)到-184℃。

冷凝法的優(yōu)點是工藝原理簡單，可直觀地看到液態(tài)的油品回收，安全性高，水平高；其缺點是對制冷設(shè)備及裝置選用的制造材料要求嚴(yán)格、操作要求以及投資都較高。

（3）膜分離法

該技術(shù)的基本原理是利用高分子膜對油氣的優(yōu)先透過性的特點，讓油氣與空氣的混合氣在一定的壓差推動下，經(jīng)過膜的過濾作用使混合氣中的油氣優(yōu)先過膜得以脫出回收，空氣則被選擇性截留，直接排入大氣。

膜分離法的優(yōu)點是技術(shù)先進(jìn)，工藝相對簡單；其回收率高，排放的濃度低。缺點是投資大，膜的價格高昂，壽命短未能實現(xiàn)國產(chǎn)化；對于膜分離裝置的操作要求高；并且在特殊情況下，膜會產(chǎn)生放電層，有一定的安全隱患。

（4）組合工藝

單一來說，以上幾種油氣回收技術(shù)都存在著各自的優(yōu)缺點，但是將它們合理的組合起來后就能取得不錯的效果。以下簡要做出說明：

1）冷凝法與吸附法組合法

經(jīng)過冷凝法處理的油氣，溫度較低，能夠避免活性炭床產(chǎn)生高溫?zé)狳c的情況，降低了安全隱患，同時能夠一定程度延長活性炭床的使用壽命。

2）吸收法和吸附法組合法

先吸收后吸附的組合法同樣能夠有效防止活性炭吸附床產(chǎn)生高溫?zé)狳c的問題，避免了能耗過大；先吸附后吸收的組合法能夠有利于降低吸收的負(fù)荷。

3）吸收-膜分離-變壓吸附組合法

吸收-膜分離-變壓吸附組合法是目前應(yīng)用最廣的工藝技術(shù)。油氣首先經(jīng)過壓縮機(jī)升壓，而后進(jìn)入吸收塔與塔底罐區(qū)汽油逆向接觸進(jìn)行油氣吸收過程，接著塔頂?shù)挠蜌庠龠M(jìn)入膜分離單元，進(jìn)一步分離油氣。汽油組分優(yōu)先滲透通過高分子膜，再滲透側(cè)富集，經(jīng)過真空泵返回壓縮機(jī)入口，進(jìn)一步回收。空氣以及少部分汽油組分被選擇性截留在尾氣側(cè)，若需要更高要求的油氣回收率，則要采用變壓吸附單元吸附殘留油氣。該技術(shù)的優(yōu)點是流程簡單，可采用自動化實施，環(huán)保節(jié)能，安全可靠。但由于壓縮機(jī)的存在，其耗能相比去其他方法要高。

參考文獻(xiàn)

[1] 林蕾.膜法油氣回收裝置吸收效果[D].天津：天津大學(xué)，2012.

[2] 楊葉.冷凝式油氣回收系統(tǒng)設(shè)計研究田].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2012

作者簡介

陳煒（1993.10-）男，福建龍巖，中國人民解放軍陸軍勤務(wù)學(xué)院，二大隊八隊學(xué)員，專業(yè)：油料管線指揮。

李廣（1996.06-）男，重慶璧山，中國人民解放軍陸軍勤務(wù)學(xué)院，二大隊八隊學(xué)員，專業(yè)：油料管線指揮。

林少川（1993.04-）男，福建漳州，中國人民解放軍陸軍勤務(wù)學(xué)院，二大隊八隊學(xué)員，專業(yè)：油料管線指揮。

（作者單位：中國人民解放軍陸軍勤務(wù)學(xué)院）