油氣回收系統在芳烴罐區的應用

王歌(青島歐賽斯環境與安全技術有限責任公司，山東 青島 266555)

0 引言

芳烴屬于揮發性有機物，一旦逸散便會導致較大的經濟損失，隨之還會對于周邊環境產生有害影響，因此關于芳烴回收工作成為化工企業環保治理工作中的重點。當前最為常見的芳烴處理方法包括吸收法、冷凝法、吸附法以及膜分離技術，而在實際的操作過程中，為了到達最好的回收效果，會采取多種芳烴回收技術聯合使用。此次研究的核心是某企業罐區成品芳烴的儲存周轉過程中油氣回收系統的運行狀況，探究芳烴油氣的收集系統以及處理系統的實際應用效果[1]。

1 油氣收集系統

油氣回收系統中，主要包括油氣收集系統和處理系統。其中收集系統主要對于裝車過程以及儲罐工作中產生的油氣進行收集與輸送。而處理系統則是指將收集系統捕獲的芳烴油氣采用適合的工藝予以回收或處理，達到減少芳烴逸散的目的。

1.1 油氣回收裝置處理流程

油氣回收裝置，指專門針對儲罐以及鶴位裝卸車過程中產生的氣體采用多管道回收，隨后通過風機將收集的氣體輸送至回收裝置中。而此過程極易出現液堵現象，于是針對這一問題裝置增設凝夜罐，將管道中產生的凝液進行分離。企業裝車頻率相對較低，因此所涉及的風機均是手動啟停型，當芳烴裝車時，就需要手動啟動風機，使油氣沿氣相管線輸送至回收系統。為了避免各儲罐之間壓力不均勻，需要設置氣相平衡線，然后利用壓力控制閥門實現風機啟停。以此最大程度避免因各儲罐壓力不均勻導致的風機頻繁啟停，或者壓力波動現象出現。當儲罐進料或者環境溫度升高，會導致罐內壓力劇升，一旦超過呼吸閥壓力設定值，便會使氣動閥自動打開泄壓，進而會利用負壓將部分油氣排入油氣收集系統中。此外，為了避免火災爆炸事故，在儲罐頂部的油氣管道與罐頂的連接處安裝阻火器[2]。

1.2 罐區引風系統

在管區設置引風系統，其作用是保證儲罐油氣的安全輸送，雖然罐區的裝車頻率沒有那么高，但其卸車作業比較頻繁。因此會產生大量的油氣，儲罐呼吸產生的芳烴油氣是油氣回收系統的主要來源。罐區平穩運行的引風系統是油氣回收系統回收安全作業的保證[3]。

一般而言苯罐的日常呼出壓力為690 Pa，吸入壓力為200 Pa；重芳烴的儲罐日常呼出壓力為595 Pa，吸入壓力200 Pa。啟動風機后，所有油氣輸送管線會處于壓力平衡狀態，如果壓力過高會導致儲罐的呼吸閥超過安全值起跳，壓力過低，也會因為過度抽氣導致的芳烴的過度揮發。因此，罐區油氣回收系統頻繁運行時，至少需要設置兩個重芳烴儲罐，此時重烷基苯的儲罐壓力超過450 Pa時，需要開啟3個中烷基苯罐，罐油氣回收管線上的氣動閥門；當重烷基苯儲罐之間的兩個值相加為250 Pa時、重烯烴的壓力變送器值小于450 Pa，此時三個儲罐的回收管線上的氣動閥便會關閉，此外重烯烴罐區的回收管線上部氣動閥也會關閉[4]。

2 油氣回收裝置

2.1 工藝方案的確定

2.1.1 液相組成

企業的油氣回收裝置主要處理物料為重烷基苯、二甲苯及重烯烴。詳細的物料液相部分組成物如表1所示。結果表明，重烷基苯罐及二甲苯罐呼出氣體的主要成分為C6～C8的芳烴，重烯烴罐呼出的氣體的主要成分為低碳鏈烯烴。

表1 物料液相組成及成分

該企業在生產過程中，裝車頻率較低，裝車產生的高濃度廢氣貯存于儲罐氣相空間內，一旦氣溫升高，儲罐內氣相空間內的高濃度廢氣就會通過呼吸閥逸散至大氣，由于儲罐氣相空間體積有限，通過引風機排出的廢氣濃度相對較低，如果將廢氣引入冷凝器進行冷凝處理，會消耗大量的能量[5]。

經過相關調研，綜合類比，活性炭纖維吸附技術可以有效的將廢氣進行吸附處理，實現回收的目的。但活性炭纖維吸附技術也存在一定的弊端，吸附后的活性炭再生需要大量的蒸汽，這也是企業需面對的挑戰，對于蒸汽供應不足的生產企業無法應用該技術。催化氧化工藝也可應用于處理廢氣。其主要的作用便是將廢氣中的揮發性有機物氧化為無害的二氧化碳和水，進而達到減少污染物排放的目的。但該工藝實際應用中占地面積較大，氧化過程會消耗大量的能量，這部分能量白白浪費，不能產生較明顯的經濟效益。此外，生物法也可去除廢氣中的揮發性有機物，生物法屬于消減反應，采取微生物處理廢氣污染需要培養大量微生物，成本較高，并且成活率無法保障；活性炭吸附+吸收工藝設備相對簡單操作簡便，能耗低并且處理效率高，但由于單一級吸附對于揮發性有機物的去除效率有限，該方法較多地應用在汽油組分的揮發性氣體回收上[6]。

本次實驗中檢測到所釋放出的苯體積分數指標高于揮發性油氣，單純活性炭吸附罐吸收率在97%左右，無法滿足目前企業生產需求，因此需增加二級吸附。將二級性吸附罐增加在一級吸附后端，可將烴類、苯類的吸附率達到99.5%以上。此外，需要將工藝技術吸收部分吸收液改為苯1號液體，對含苯氣體的吸收率可達85%～90%。

2.2 油氣回收裝置工藝流程

收集系統收集油氣后，進一步傳輸至油氣回收裝置，活性炭吸附工段主要包括三個吸附罐，吸附裝置工作過程中，一、二級罐始終處于運行狀態，在這一過程中，始終有一個吸附罐處于備用狀態或解吸狀態。吸附過程中，油氣首先會經過一級罐進行尾氣吸附，吸附后的尾氣再經過電動閥進入二級吸附罐中再次進行吸附處理。隨后將處理達標后的尾氣通過排空閥排向大氣。當一級吸附罐中的活性炭纖維吸附飽和后，進氣電動閥會自動關閉，再生閥門自動打開，對一級吸附罐進行再生。一級吸附罐中飽和的活性炭纖維通過真空泵提供的高真空度來解吸，再生過程末期，需要在低真空度下進行吹掃，具體過程為打開吹掃電磁閥，將環境空氣吸入活性炭床層內，對活性炭床層中的有機物進行吹掃，直至活性炭纖維內的有機物分子解吸干凈。再生過程結束后，打開排空閥，吸附罐內外壓力平衡。解吸過程結束后，活性炭纖維再生，解吸后的吸附罐替代吸附飽和的一級吸附罐繼續吸附有機氣體，如此循環往復。值得注意的是，油氣中的大部分有機物被一級吸附罐吸附，二級吸附罐吸附的有機氣體很少，不需對二級吸附罐進行頻繁再生[7]。

油氣回收裝置運行如圖1所示。

圖1 油氣回收裝置運行圖示

再生過程產生的高濃度有機廢氣進入吸收塔，在吸收塔內與罐區輸送來的苯1#吸收液逆流接觸，吸收后的淋洗液通過回油泵輸送回儲罐內循環使用，少量的不凝氣體經過二次回收管線返回值吸附罐入口，與廢氣一起進入吸附罐再次吸附[8]。

3 結語

綜合上述，本文主要研究芳烴儲存及裝卸車過程中產生的揮發性有機氣體回收工藝及過程，該油氣回收系統包括油氣收集系統及油氣回收裝置，采用二級吸附+吸收工藝，可有效降低油氣回收系統的運行成本，該系統對苯及低碳鏈烴類的處理效率可達99.5%，對同類芳烴罐區油氣回收具有借鑒意義。