地付站油氣回收技術及優化建議

李智超

地付站油氣回收技術及優化建議

李智超

（遼陽市遼化億方石油化工有限公司，遼寧 遼陽 111000）

介紹溶劑吸收法、活性炭吸附法、膜分離法、冷凝法等常見的四種地付站油氣回收技術的基本原理，綜合比較其優缺點。分析某汽油地付項目所采用油氣回收設施的選型依據、基本流程及實際運行效果、提出后續運行優化建議。

油氣回收； 活性炭吸附； 運行效果； 優化

作為石油煉制的核心目標產物，汽油主要成分為C5～C12脂肪烴和環烷烴，餾程通常為30 ℃至220 ℃，具有一定的揮發性。尤其油品裝卸過程中的油氣蒸發量十分驚人，已成為造成大氣污染的重要原因之一?！洞髿馕廴痉乐畏ā?、《大氣污染防治行動計劃》、《石化行業揮發性有機物綜合整治方案》、環大氣[2019]53號等法規、文件均對油品裝卸過程廢氣處理提出嚴格要求。油氣回收作為主要的廢氣處理技術，逐漸走進了人們的視野，其經濟性、長周期運行能力及油氣處理效果也備受關注。

1 油氣回收技術

油氣回收是在油品裝卸的過程中，將易揮發的油氣收集，經特殊工藝處理，有效降低裝卸過程損耗，達到保護環境和減輕油氣對人體傷害的目的[1]。目前國內外油品裝卸和儲存使用的油氣回收工藝原理基本相同，主要有：膜分離、冷凝法、溶劑吸收和活性炭吸附四種原理。

1.1 膜分離法

氣體膜分離技術是20世紀70年代開發成功的新一代氣體分離技術，其原理是在壓力驅動下，借助氣體中各組分在高分子膜表面上的吸附能力以及在膜內溶解-擴散上的差異，即滲透速率差來進行分離的。現已成為比較成熟的工藝技術，并廣泛用于許多氣體的分離，提濃工藝。

通過膜分離法實現油氣回收，正是基于上述原理。首先需增加油氣壓力，用貧油在常溫下對油氣進行吸收，再利用油氣烴類組分和空氣通過高分子膜表面的時滲透性差異，烴類組分滲透性更好、速度更快，進而實現油氣的分離和回收[2]。膜法的主要特點是無相變，能耗低，裝置規模根據處理量的要求可大可小，而且設備簡單，操作方便安全，啟動快，運行可靠性高，不污染環境，投資少，用途廣等優點，膜分離技術油氣回收率可達95%。但在油氣分離回收過程中, 多為有機膜，存在著耐溶劑性能差、耐溫性差、滲透通量低等問題，仍存在改進空間。

1.2 溶劑吸收法

利用有機溶劑對油氣組分在溶解度上存在的差異，對裝卸過程中的混合油氣進行選擇性吸收，實現油氣回收的目的。吸收過程多為常壓操作，根據選取溶劑操作溫度不同，可進一步分為常溫吸收和低溫吸收兩種方法。

常溫吸收:在吸收塔內，有機溶劑與混合氣分別自塔頂和塔底進入、逆向接觸、以物理吸收方式溶解其中的油氣。然后再利用低壓解吸，再生有機溶劑、并將油氣再次解吸。使用貧油將再次解吸后的油氣回收，最終回到油品儲罐內。其流程較長且對吸收液要求嚴格，需定期監測吸收液質量，以保證吸收效果。

低溫吸收：采用制冷設備將吸收液冷卻降溫(通常降溫至-30 ℃甚至更低）[3], 然后進入吸收塔頂部，與底部進入的混合氣逆向接觸。吸收液可以直接采用其油品，無須后續的溶劑再生等環節，其流程較常溫吸收大為縮短。但由于該系統需要制冷系統、低溫鋼材及保溫處理,在設備投資、運行費用上不具備優勢。

1.3 活性炭吸附法

因混合油氣中各組分通過活性炭孔隙結構的能力存在差別，可對油氣進行選擇性吸收。然后用真空泵形成一個真空系統來降低活性炭床內部的壓力，增強油氣對活性炭的脫附能力，將活性炭再生、油氣解吸。再利用逆向接觸、吸收的辦法，用貧油將解吸的油氣再次回收[4]，作為產品送回儲罐。

由于結構簡單投資較小，目前國內采用該技術的油庫已經比較普遍，大部分均運行良好。需注意的是，由于吸附過程存在熱效應，入口廢氣量較大，濃度較高時，會使活性炭吸吸附床層溫升明顯（70～80 ℃）[5]，若吸附熱無法及時消除，將極大降低活性炭床層吸附能力。

1.4 冷凝法

因裝車產生的混合油氣中各組分的沸點不同，對裝車油氣進行冷卻，可使油氣中的沸點較高的烴類組分冷凝，以實現回收的目的[6]。其降溫過程可通過直接接觸和間接接觸兩種方式實現, 包括壓縮冷卻法和深冷法。其優點是排放濃度較低，但由于油氣冷凝過程所需冷量較大，通常需要二至三級冷卻，才能達到預期效果。故本回收裝置通常設備龐大, 結構復雜, 經濟性一般, 目前在國內應用較少，目前主要有中國石化集團銷售公司華北公司引進的直接冷凝法油氣回收裝置[7]和邯鄲石油公司石油庫自行設計的水冷油氣回收裝置[8]。

2 國內主流工藝技術路線及優缺點比較

目前，國內部分地區已經在原有油庫和新建油庫設置油氣回收裝置，北京地區的油庫已全部實現油氣回收，采用方案主要有冷凝式（湖南長沙明天公司）；輕油吸收+活性炭吸附（美國海灣公司、中石化安科院、北京中航環生公司）；輕油吸收+進口膜分離（大連歐科公司）；專用吸收劑吸收+解吸（哈爾濱天源公司）；淺冷+國產膜分離（鄭州永邦公司）；淺冷+進口膜分離（上海東化公司）；進口活性炭+硅膠吸附（湖北武漢楚冠公司、上海西譚公司）等。

現階段常見油氣回收工藝(設施)技術經濟綜合評價見表1。

表1 幾種常見油氣回收技術綜合比較

3 某汽油地付項目油氣回收設施的選取

3.1 該油氣回收設施的基本流程

某公司下屬生產廠于2018年新建汽油地付項目。依托原有儲運系統，新增4個島的汽油下裝棧臺，每個島設置2個下裝鶴管，分別為92#和95#汽油裝車鶴管，配套設置定量裝車系統、油氣回收系統。油氣處理量初步估算約為400 Nm3·h-1。根據對各種油氣回收技術經濟綜合評價，結合對吉化北方公司地付站的實地考察，最終選取技術可靠、機構簡單、投資小、使用壽命長、運行及維護費用低并已實現國產化的活性炭吸附法。該套設備為撬裝設施，占地面積不足8 m2，主要流程如下：

裝車系統啟動后，罐車內液位逐漸升高，氣相空間空氣、油氣混合物靠自壓進入油氣回收系統吸附塔。吸附塔內裝有特殊的活性炭，油氣被吸收、進入吸到活性炭表面的空隙當中?；旌嫌蜌庵械目諝獠粫芑钚蕴康挠绊?，可以自由通過，最終排入大氣。吸收到油氣的活性炭，在高真空度的條件下，內部吸附的烴類組分得以釋放，活性炭被再生。解吸后的烴類組分從底部排出。

油氣解吸后，被送入吸收塔底部，自下而上，穿過吸收塔的填料層。從油品儲罐中引出的貧油，作為吸收液進入吸收塔頂部，向下流過填料。填料為氣、液兩相創造了足夠充分的接觸，實現了油氣吸收。吸收后的液體油品自吸收塔底部流出，最終送回到油品儲罐。氣相經吸收后仍可能存在痕量油氣，重新回到活性炭床層進行二次吸附。為保證活性炭床層有效運行，后期在床層中增加溫控監測點位，傳入DSC中實時監控。其流程如圖1。

圖1 某地付站油氣回收設施流程簡圖

3.2 實際運行效果及建議

自2019年投入運行以來，油氣回收設施已連續運轉兩年。油氣回收排放濃度全部符合GB 20950—2007中濃度要求，選取部分監測如表2。結果符合預期。

油氣回收技術說明書中標明，活性炭運行周期為3～5年。從監測數據來看，在波動中呈上升趨勢，但整體可控。夏季高溫會對排放結果產生影響，油氣回收裝置入口氣相負荷也會影響最終的排放數值。

建議后續生產中，密切關注監測數據變化情況。當監測數值接近20 g·m-3時，及時對活性炭進行更換。此外，目前已對活性炭床層設有溫度監控，超過200 ℉報警。建議進一步增加連鎖裝置，中間增加氣體緩沖罐，當床層溫度超過設定值時進入活性炭吸附罐的閥門關閉，油氣轉而進入緩沖罐內暫存，以避免超標排放和活性炭床層溫度過高產生危險。

表2 某油氣回收設施監測結果

在活性炭使用中后期，應密切關注活性炭床層運行平均溫度、壓差，發現有二者呈現上漲趨勢則表明床層積碳嚴重，需停機處理。

對于優化油氣回收系統夏季運行，可從貧油系統改造入手，在貧油進入吸收塔前，增加換熱器，引入冷媒對貧油降溫，以提升吸收效果，并降低活性炭床層二次吸附時的氣相負荷，延長活性炭使用時間。

另據報道，除活性炭以外，已有廠家嘗試采用疏水性硅膠吸附材料AGS應用于油氣回收裝置。作為典型的介孔吸附材料，AGS具備更強的脫附性能，在與傳統的活性吸附劑炭混合使用時，油氣回收設施獲得了更大的吸附量以及更好的回收效果[9]。除此之外，合成沸石以其穩定性、耐熱性，也得到長足的發展。大膽試驗新型吸附材料，將是今后油氣回收領域發展的主要方向。針對油品中各類揮發性組分，不同吸附劑的吸附效果也存在很大差別[10]，復合型吸附劑也將是一大研究方向。作為儲油庫，宜密切關注該領域新技術、新材料的發展，及時對現有的活性炭吸附劑進行升級換代，以提升油氣回收設施的實際使用效果。

4 結 論

某公司汽油地付項目，選取了以活性炭作為吸附劑并以貧油作為吸收液的油氣回收裝置。在投入運行后，排放穩定達標，在保護環境、減少油氣污染的同時為企業創造了可觀的經濟效益，也為同類付油站選取油氣回收設施提供參考依據。

后續運行應密切關注活性炭床層溫度、壓差、尾氣監測指標，適時更換活性炭?？稍鲈O緩沖罐、連鎖停機裝置，增強油氣回收設施的運行的安全可靠性，避免超標排放。也可從降低貧油吸收液進塔溫度入手，以提高吸收效率，改善高溫季節油氣回收運行效果。此外，應密切關注吸收劑的發展，大膽選用新型吸附劑替代傳統的活性炭吸附，以提高油氣回收設施運行效率。

[1]胡引.貴州省加油站油氣回收系統存在的問題及其探討［J］.廣州化工，2021,49(1):104-105.

[2]李紅偉，鄧迪，史宇科.膜分離法油氣回收現狀分析與對策［J］.石油化工腐蝕與防護，2017,34(2):25-28.

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[6]王俊俊.冷凝法油氣回收技術分析［J］.科技經濟與資源環境-科技經濟導刊，2017,21:124.

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[10]郭立，劉瑩.油氣回收裝置優化運行方案［J］.遼寧化工，2020，49(5):511-513.

Oil-Gas Recovery Technology and Optimization Suggestions of Oil Station

（Yifang Petrochemistry Limited Company, Liaoyang Liaoning 111000, China)

Four kinds of basic oil-gas recovery technologiesincluding solvent absorption method, activated carbon adsorption method, membrane separation method and condensation method were introduced, their advantages and disadvantages were compared. The selection basis, process and operation status of one waste-gas recovery plant were analyzed, and follow-up optimization suggestions were proposed.

Waste gas recovery technology; Active carbon; Operation status; Improvement

2021-03-24

李智超（1987-），男，遼寧省遼陽市人，化工工程師，2009年畢業于天津大學化學工程與工藝專業，主要研究方向：化工生產、項目規劃等。

TE624

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1004-0935（2021）06-0814-04