汽車棧橋油氣回收系統原理和自動控制分析

姜金國

摘 要 本文綜合介紹了油氣回收系統的必要性，以及目前常用的幾種油氣回收方案;分析了我廠油氣回收系統方案選擇及控制分析。

關鍵詞 油氣回收;膜分離法;活性炭吸附

前言

油品及化學品的儲運過程中，由于裝卸品種繁多，造成油氣的組成比較復雜;油品的裝卸量是不均衡的，所以排出的油氣氣量波動非常大;受季節因素的影響，油氣中揮發性組分的濃度在冬季和夏季差別較大，對處理設施的長期穩定運行造成困難，油氣回收系統需解決上述問題，才能穩定、有效的開工，保證生產。

1油氣回收的必要性及意義

①經濟損失。汽油等輕質油在裝車過程中會產生大量的油蒸汽，據統計和實驗，汽油一次裝車的油品損失約占裝車油品重量1.49‰。②人身傷害。油品的揮發除了造成經濟損失外，油品蒸汽具有一定的毒性，會引起皮膚、內臟、神經系統疾病。相關調查顯示油庫工作人員癌癥發病率高、神志迷糊、腸胃功能不好，女同志皮膚粗糙。③大氣污染。揮發的油氣會在大氣中形成光化學煙霧，造成嚴重的環境污染。光化學煙霧具有很強的氧化性，形成機制復雜，對眼睛、咽喉有強烈的刺激，嚴重會造成死亡[1]。

2常用的幾種油氣回收方案

①吸收法。吸收法是讓油蒸汽與吸收劑接觸，從而對油氣進行吸收，使之回到液態，然后將回收的油液與吸收劑進行分離，達到油氣回收的目的。此法設計簡單，操作方便，但是改法不利于間歇操作，切分離時需要附加設備，改法應用受到限制。②吸附法。該法在實際應用中，操作簡單，生產運行好，吸附效率高，長期、間歇運行都適用。但吸附過程對溫度控制要求嚴格，吸附高濃度油氣時，吸附材料很快飽和，不利于長周期運行。③膜分離法。膜法油氣回收技術的基本原理是利用了特殊的高分子膜對油氣的優先透過性的特點，讓油氣/空氣的混合氣在一定的膜兩側的壓差推動下，經選擇性透過膜，使混合氣中的油氣優先透過膜得以富集回收，而空氣則被選擇性的截留。該法處理氣體流量和濃度不受限制，流程簡單，油氣吸收率高。④本裝置油氣回收方案的選擇。本裝置油氣回收方案選擇膜分離法+活性炭吸附。a.有效控制排放油氣濃度，直接達到國家環保標準。b.適合范圍廣，可回收汽車、火車、加油站等排放的油氣。c.操作安全、可靠、簡便。d.設備簡單，運行費用低。e.占地面積小，模塊化安裝。f.無二次污染，環保節能。g.操作界面為中文，便于操作維護。本膜法油氣回收設施的設計處理能力為1600Nm3/h，主要針對汽油、苯、甲苯、粗二甲苯、煉油二甲苯、航煤和C9以上汽油組分裝車時產生的油氣的回收。吸收液儲罐為現有的1座500m3內浮頂儲罐。吸收貧液采用重芳烴，富液返回重芳烴儲罐。

3工藝流程簡述

油氣的回收是通過處理油氣和空氣的混合氣體，將其中的空氣（主要是氧氣和氮氣）排放掉，而使油氣以液體形式返回吸收劑儲罐中實現的。為了提高膜分離的效率和經濟性，將壓縮、吸收與膜分離結合在一起，作為輔助工藝。利用活性炭吸附劑在不同壓力下的不同吸附性能，而實現油氣與空氣的分離。在壓力作用下，吸附劑優先吸附油氣，很少吸附空氣;在真空下，被吸附的油氣解吸下來，吸附劑得以再生。經膜預處理后的油氣混合物進入活性炭罐進行吸附處理，使得排放氣到達國家環保標準。經真空解吸的高濃度烴類氣體返回到壓縮機入口進行循環。在裝車過程中，揮發出的油氣/空氣的混合物，匯入油氣收集系統中。當總管的壓力達到設定的高值時，膜法油氣回收裝置啟動;當總管的壓力下降到設定低值時，膜法油氣回收裝置停止工作。進入膜法油氣回收系統中的油氣/空氣的混合物，經壓縮機加壓至操作壓力。壓縮機采用液環式壓縮機。噴入少量的重芳烴可以起到密封并冷卻的作用。壓縮后的氣體與密封液一同進入吸收塔中部。在塔內可將密封液與壓縮氣體分離。氣態的油氣在塔內由下向上流經填料層與自上而下噴淋的液態汽油對流接觸，液體汽油會將大部分油氣吸收，形成富集的油品。富集的油品包括吸收液和回收的油氣，由富油泵送回吸收液貯罐。剩下的油汽/空氣混合物以較低的濃度經塔頂流出后進入膜分離器。膜分離器由一系列并聯的安裝于管路上的膜組件構成。真空泵在膜的滲透側產生真空，以提高膜分離的效率。膜分離器將混合氣分體成兩股—含有少量烴類的截留氣和富集烴類的滲透氣。經膜分離凈化后的物流，引入變壓吸附單元（PSA）進行精化處理，使排放的各種有機物均達到排放標準。PSA由兩組吸附床組成，每個吸附床裝填有專用吸附劑。兩個吸附床按程序自動交替工作，保證系統連續運行。吸附床的再生是利用前級的真空泵實現的。再生的氣體與膜滲透氣混合在一起，循環至膜法油氣處理裝置（VRU）的壓縮機入口，與收集的排放油氣相混合，進行上述循環。

4自動控制設計

（1）正常運行。油氣回收單元裝置自動氣相管路的壓力情況由程序判斷后，如符合啟動要求，膜法油氣回收設施將自動啟動運行。

（2）自動停車。正常運行時，通過對總管壓力及裝車信號進行檢測自動進行停車操作。自動停車后，單元裝置停車并處于系統等待狀態即待機狀態，如下圖所示。工控機操作畫面右上角顯示VRU狀態為“系統等待”。此時控制系統處于對啟動信號實時檢測的狀態，當啟動信號滿足開車條件時，單元裝置將重新自動運行。吸附操作的關鍵點：①從操作上來看，吸附操作采用 “時間序控” 非常簡單，實則不然，如果序控時間設置的不當，輕則影響排放達標，重則活性炭無法再生出來只能更換新的;②本質上希望在設置的“序控時間”（也就是切換周期）內，最好僅使用了吸附罐填充活性炭床層的 80%左右，此時切換有利于再生。如果設置的“序控時間”太長，床層被“擊穿”，再生時活性炭將很難完全恢復，排放指標會越來越惡化。③“序控時間”一旦在調試中確認下來，在今后的操作過程中，不建議輕易變更。如果需要調整，也必須是多次每次小幅度逐步調整，每一次調整必須觀察尾排管線上在線分析儀 GIA-2599 的變化情況，沒有問題時再進行下一步的調整，不能一步到位的較大幅度調整。

參考文獻

[1] 董海軍.汽車裝車棧橋油氣回收技術比選[J].安全、健康和環境，2018，18（5）：35-39.