油氣回收的方法的分析與比較

油氣回收方法主要有四種：活性炭吸附法;吸收法;膜分離法;冷凝法;

　　1. 活性炭吸附法油氣回收技術(shù)

　　儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程產(chǎn)生的含烴氣體通過(guò)活性炭吸附劑床層，其中的烴類被吸附劑吸附，吸附過(guò)程在常溫常壓下進(jìn)行。吸附劑達(dá)到一定的飽和度后，進(jìn)行抽真空減壓再生，再生過(guò)程中脫附出的油氣再用油品進(jìn)行吸收，吸收后的貧氣再返回到吸附過(guò)程進(jìn)行吸附。

　　主要工藝單元包括：油氣收集、吸附過(guò)程、再生過(guò)程、壓縮過(guò)程、吸收過(guò)程、換熱和密封。吸附法的優(yōu)點(diǎn)就是可以通過(guò)改變吸附和再生運(yùn)行的工作條件來(lái)控制出口氣體中油氣的濃度。缺點(diǎn)是,工藝復(fù)雜、吸附床層易產(chǎn)生高溫?zé)狳c(diǎn)(實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)已證明)。三苯易使活性炭失活;失活活性炭的處理問(wèn)題。國(guó)內(nèi)尚未有國(guó)產(chǎn)的工業(yè)裝置運(yùn)行，有四套進(jìn)口的裝置在石油庫(kù)運(yùn)行，裝置購(gòu)置費(fèi)用高。

　　工藝流程：在裝車地點(diǎn)產(chǎn)生的油氣通過(guò)密閉鶴管進(jìn)入油氣回收裝置。在油氣進(jìn)入裝置之前，先通過(guò)一個(gè)排水罐以保證不含汽油的油氣微粒進(jìn)入碳床。另外，油氣母管上還設(shè)有PVV(真空/壓力閥)緊急出口，可以確保裝置在停工狀態(tài)下將油氣母管內(nèi)的油氣釋放。PVV緊急出口或其他緊急出口應(yīng)該配有相應(yīng)的阻燃阻火栓。

　　回收裝置由2個(gè)碳床組成，一個(gè)通過(guò)閥門連接在油氣進(jìn)入管上，處于“吸附”狀態(tài)，另一個(gè)則通過(guò)真空泵進(jìn)行“再生”。兩個(gè)炭床同時(shí)工作，保證對(duì)源源不斷進(jìn)入裝置的油氣及時(shí)進(jìn)行回收處理。即：一個(gè)炭床用于吸附油氣中的烴，另一個(gè)炭床則將吸附的烴通過(guò)真空泵排出;當(dāng)**個(gè)炭床的吸附烴達(dá)到飽和后，立即轉(zhuǎn)入“再生”操作(即脫附階段)，而在此之前已排空的**個(gè)碳床進(jìn)入下一個(gè)階段的“吸附”狀態(tài)。

　　活性炭的再生需要通過(guò)兩個(gè)階段完成。首先，活性炭容器內(nèi)被抽真空，所吸附的烴從炭床中分離出來(lái)，使大部分烴被脫附。然后，為了保證炭床中的烴被盡可能徹底地清除干凈，有必要引入少量空氣對(duì)碳床上可能殘留的烴進(jìn)行吹掃。本裝置采用的真空泵是液環(huán)泵。需要一個(gè)液氣分離罐和一個(gè)換熱器。真空泵的封液是乙二醇和水的混合物。換熱器的標(biāo)準(zhǔn)選配媒介是汽油或其他種類的冷凝液。

　　在分離罐中，高濃度的烴氣進(jìn)入吸收噴淋塔。從汽油儲(chǔ)罐中抽出來(lái)汽油自塔的頂部噴淋下來(lái)，與自下而上純烴氣混合，由此實(shí)現(xiàn)烴在汽油中的吸收。

　　全套裝置具有自動(dòng)節(jié)能功能：如果裝車停止，所有裝置都處于待命操作狀態(tài)。處于待命狀態(tài)的裝置可以隨時(shí)啟動(dòng)。真空泵每隔一段時(shí)間就自動(dòng)啟動(dòng)一次，以保持碳床的干凈和活性炭的活性。當(dāng)下次裝車開始時(shí)，全套裝置自動(dòng)啟動(dòng)。

　　活性炭吸附法油氣回收裝置，是歐美現(xiàn)在流行的技術(shù)，其特點(diǎn)是，通過(guò)改變裝置運(yùn)行條件，可控制出口氣體中烴的濃度，達(dá)到不同的排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

　　每回收1升汽油消耗0.15～0.2度電。平均每年的運(yùn)行成本為16萬(wàn)元人民幣。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的吸附劑篩選研究，活性炭是專門制造的，非一般的活性炭。市面上銷售的活性炭均達(dá)不到其吸附和脫附的性能。吸附過(guò)程是一個(gè)物理的放熱過(guò)程，在對(duì)高濃度的油氣進(jìn)行吸附，炭層的溫升很快，溫度也很高，實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的吸附劑篩選試驗(yàn)結(jié)果也證明了這一點(diǎn)。L×D為250×40mm的吸附柱在室溫下進(jìn)行吸附，僅幾分鐘，炭層的溫度達(dá)到80～90℃。所以，日本政府從的角度考慮，嚴(yán)禁使用可燃性的活性炭做為油氣回收的吸附劑。此外，采用抽真空解吸的方法再生活性炭，三苯的脫附是有問(wèn)題的，三苯在活性炭上的吸附，將導(dǎo)致活性炭的失活。采用吸附的方法回收油氣，不能直觀地看到回收物。而對(duì)失活的活性炭怎樣處理也是將面臨的問(wèn)題。由于炭層高度對(duì)油氣通過(guò)炭層有壓力損失，對(duì)鶴管的密閉提出更高的要求。

　　《東京都條例》規(guī)定油氣濃度≥1vol%，禁止使用可燃性活性炭吸附劑。日本的吸附法油氣回收裝置，初期使用單一硅膠吸附劑，然后又改為床層內(nèi)充填不同硅膠吸附劑，目前改為吸附塔內(nèi)分層充填硅膠和活性炭吸附劑。

　　2.吸收法油氣回收技術(shù)

　　吸收法回收油氣大體上有兩種吸收劑，油品和專用吸收劑。基本原理是：油氣進(jìn)入吸收塔，被從塔頂噴淋的吸收劑吸收。在真空解吸罐，通過(guò)真空抽吸，將溶于吸收劑中的油氣解吸。再生的吸收劑用泵送至吸收塔循環(huán)使用。解吸的油氣被真空泵送至再吸收塔，被塔頂噴淋下來(lái)的貧油(汽油)吸收，未被吸收的少量油氣進(jìn)吸收塔再次吸收。

　　工藝流程：裝車油氣在微正壓作用下，自罐車密閉蓋出氣口經(jīng)外網(wǎng)管線進(jìn)入吸收塔，在吸收塔填料層中與塔頂噴淋下來(lái)的專用吸收劑逆向接觸，吸收劑將烴類油氣選擇吸收，實(shí)現(xiàn)裝車油氣中烴類與空氣的分離，未被吸收劑吸收的氣體經(jīng)阻火器排放。吸收劑在壓差的作用下進(jìn)入真空解吸罐，真空條件下解吸出被吸收的油氣，吸收劑在真空解吸罐中實(shí)現(xiàn)了再生。解吸出的油氣有真空機(jī)組輸送到在吸收塔，用成品油充分吸收后輸送至成品油儲(chǔ)罐，實(shí)現(xiàn)油氣回收。再吸收塔中未被吸收的油氣從再生塔頂返回到吸收塔，再次被吸收劑吸收。

　　從裝置的標(biāo)定結(jié)論看出了問(wèn)題，裝置回收率標(biāo)定值為95.63%，而監(jiān)測(cè)的尾氣排放濃度為5.88g/m3，反算油氣進(jìn)口濃度為134.55g/m3，會(huì)上曾就此問(wèn)題向?qū)Ψ教岢觯忉尀槎緶y(cè)定結(jié)果。該數(shù)值明顯偏低，經(jīng)分析認(rèn)為，有幾種可能：1.測(cè)定方法的問(wèn)題;2.油氣密閉收集有問(wèn)題;3.隨意的編造。

　　由于吸收過(guò)程是對(duì)全部油氣的吸收，因此吸收塔的規(guī)模很大，將需要很大的空間。吸附法僅是對(duì)再生過(guò)程產(chǎn)生的氣體進(jìn)行吸收，氣體量小。

　　從工藝的過(guò)程來(lái)看，根據(jù)氣液平衡的原理，吸收劑將不斷消耗，需要不斷補(bǔ)充的。

　　根據(jù)九江同樣裝置的運(yùn)行效果來(lái)看，90%回收率已是該工藝的極限，因此推斷，在油氣密閉和收集完好的情況下，裝置排出尾氣的濃度應(yīng)大于80g/m3。體積濃度在1%以上。這也是為什么排氣出口氣體需要設(shè)置鼓風(fēng)機(jī)對(duì)氣體稀釋排放。在幾種油氣回收技術(shù)中，吸收法的回收率是可以的。

　　3.膜分離法油氣回收技術(shù)

　　氣體膜分離技術(shù)是一種基于溶解擴(kuò)散機(jī)理的新型氣體分離技術(shù)，其分離的推動(dòng)力是氣體各組分在膜兩側(cè)的分壓差，利用氣體各組分通過(guò)膜時(shí)的滲透速率的不同來(lái)進(jìn)行氣體分離的。有機(jī)蒸汽分離膜為溶解選擇性控制，有機(jī)蒸汽在膜內(nèi)的溶解度大，滲透速率快，從而實(shí)現(xiàn)與小分子的分離。

　　油氣混合氣體首先經(jīng)液環(huán)壓縮機(jī)加壓至3.5 bar進(jìn)入吸收塔，經(jīng)輕質(zhì)油吸收后的油氣再進(jìn)入膜分離系統(tǒng)。富含VOC的滲透氣流膜截留側(cè)的氣體中VOC濃度可****到5～10g/m3。

　　油氣壓縮過(guò)程是一個(gè)隱患。

　　工藝流程：油氣混合氣體首先經(jīng)液環(huán)壓縮為了提高膜分離系統(tǒng)的效率，在膜的滲透用液環(huán)真空泵提供約150mbar真空度。富含VOC的滲透氣流，返回液環(huán)壓縮機(jī)入口。膜截留側(cè)的氣體中VOC濃度可降低到5～10g/m3，可以直接排放，或者進(jìn)入級(jí)PSA，將排放氣中VOC含量降到5mg/m3。整個(gè)系統(tǒng)保證VOC回收率達(dá)到99%以上。

　　4.冷凝法油氣回收技術(shù)

　　油氣冷凝工藝技術(shù)原理是利用冷凍工程方法，將油氣熱量置換出來(lái)，使油氣各種組分溫度低于凝點(diǎn)從氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，實(shí)現(xiàn)回收利用。

　　采用多級(jí)連續(xù)冷卻方法制冷至-73℃，典型的油氣回收率在90～95%。冷凝至-95℃，出口氣體的非甲烷總烴濃度≤35g/m3。

　　冷凝法油氣回收技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，性能好，回收物直接為油品。單壓縮機(jī)自復(fù)疊制冷技術(shù)開發(fā)的純冷凝法油氣回收裝置可將油氣溫度降至-100℃～-120℃。裝置正常工作狀態(tài)耗電量?jī)H為0.2(Kw·h)/m3油氣，用電與活性炭吸附法持平。

　　冷凝式油氣回收處理設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)成熟、造價(jià)相對(duì)低廉、占地面積小、維護(hù)容易、運(yùn)行費(fèi)用小，僅耗電和冷卻水(也可用空冷方式)，回收效益遠(yuǎn)大于能耗支出。純冷凝式油氣回收設(shè)備處理能力5～500m3/h,。

　　工藝流程

　　油氣經(jīng)三級(jí)冷卻，溫度降低至-100℃以下，從而冷凝出干凈的碳?xì)浠衔镆后w。

　　油氣首先降溫至3～5℃，冷凝出碳?xì)浠衔镏亟M份和空氣中攜帶的水，降低在以后階段的結(jié)霜可能性。在制冷，油氣進(jìn)一步冷卻到-50～-65℃，然后通過(guò)第三級(jí)制冷冷卻到-100～-110℃。從三級(jí)制冷冷凝后的干凈冷空氣被加熱至10℃或者更高，熱源來(lái)自于制冷系統(tǒng)中回收熱。除霜：進(jìn)入裝置空氣中攜帶的水蒸汽，在階段就冷凝成液體，剩余的水蒸氣會(huì)在階段階段結(jié)霜。。國(guó)外冷凝式油氣回收裝置設(shè)計(jì)除霜液由循環(huán)運(yùn)行的制冷系統(tǒng)的廢熱進(jìn)行預(yù)熱。當(dāng)系統(tǒng)24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行時(shí)，需要兩臺(tái)油氣冷凝器，其中一臺(tái)除霜，另一態(tài)繼續(xù)運(yùn)行，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行除霜和切換。純冷凝式油氣回收裝置設(shè)計(jì)了快速除霜系統(tǒng)，3～5min內(nèi)完成除霜。

　　性能及指標(biāo)

　　所有組件均Ex防爆組件;油氣通道無(wú)機(jī)械或者電力組件。

　　排放濃度--汽油和石腦油，尾氣出口濃度達(dá)到12g/m3(標(biāo)準(zhǔn)GB20952-2007規(guī)定：油氣排放達(dá)≤25g/m3)。

　　負(fù)荷―超過(guò)設(shè)計(jì)流量的150%～180%情況下運(yùn)行，超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)回收率略有下降，超過(guò)設(shè)計(jì)流量150%時(shí)汽油回收率為90%。

　　綜述：純冷凝法防爆油氣回收裝置利用了單壓縮機(jī)自復(fù)疊制冷新技術(shù)，油氣的回收率在99%以上，達(dá)到排放濃度在12g/m3以下，冷凝溫度應(yīng)達(dá)到-100℃～-120℃。機(jī)組充分利用系統(tǒng)回?zé)幔碾姙?.2(Kw·h)/m3油氣，和活性炭吸附法持平。裝置運(yùn)行能耗很高，費(fèi)用非常高。

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