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)

　　儲運過(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(lèi)被吸附劑吸附，吸附過(guò)程在常溫常壓下進(jìn)行。吸附劑達到一定的飽和度后，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,工藝復雜、吸附床層易產(chǎn)生高溫熱點(diǎn)(實(shí)驗室試驗已證明)。三苯易使活性炭失活;失活活性炭的處理問(wèn)題。國內尚未有國產(chǎn)的工業(yè)裝置運行，有四套進(jìn)口的裝置在石油庫運行，裝置購置費用高。

　　工藝流程：在裝車(chē)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)下將油氣母管內的油氣釋放。PVV緊急出口或其他緊急出口應該配有相應的阻燃阻火栓。

　　回收裝置由2個(gè)碳床組成，一個(gè)通過(guò)閥門(mén)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**個(gè)炭床的吸附烴達到飽和后，立即轉入“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。換熱器的標準選配媒介是汽油或其他種類(lèi)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)現烴在汽油中的吸收。

　　全套裝置具有自動(dòng)節能功能：如果裝車(chē)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。當下次裝車(chē)開(kāi)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，是歐美現在流行的技術(shù)，其特點(diǎn)是，通過(guò)改變裝置運行條件，可控制出口氣體中烴的濃度，達到不同的排放標準要求。

　　每回收1升汽油消耗0.15～0.2度電。平均每年的運行成本為16萬(wàn)元人民幣。根據實(shí)驗室的吸附劑篩選研究，活性炭是專(zhuān)門(mén)制造的，非一般的活性炭。市面上銷(xiāo)售的活性炭均達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)驗室進(jìn)行的吸附劑篩選試驗結果也證明了這一點(diǎn)。L×D為250×40mm的吸附柱在室溫下進(jìn)行吸附，僅幾分鐘，炭層的溫度達到80～90℃。所以，日本政府從的角度考慮，嚴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，將導致活性炭的失活。采用吸附的方法回收油氣，不能直觀(guān)地看到回收物。而對失活的活性炭怎樣處理也是將面臨的問(wèn)題。由于炭層高度對油氣通過(guò)炭層有壓力損失，對鶴管的密閉提出更高的要求。

　　《東京都條例》規定油氣濃度≥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，然后又改為床層內充填不同硅膠吸附劑，目前改為吸附塔內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(zhuān)用吸收劑?；驹硎牵河蜌膺M(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(chē)油氣在微正壓作用下，自罐車(chē)密閉蓋出氣口經(jīng)外網(wǎng)管線(xiàn)進(jìn)入吸收塔，在吸收塔填料層中與塔頂噴淋下來(lái)的專(zhuān)用吸收劑逆向接觸，吸收劑將烴類(lèi)油氣選擇吸收，實(shí)現裝車(chē)油氣中烴類(lèi)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)現了再生。解吸出的油氣有真空機組輸送到在吸收塔，用成品油充分吸收后輸送至成品油儲罐，實(shí)現油氣回收。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。

　　從裝置的標定結論看出了問(wèn)題，裝置回收率標定值為95.63%，而監測的尾氣排放濃度為5.88g/m3，反算油氣進(jìn)口濃度為134.55g/m3，會(huì )上曾就此問(wèn)題向對方提出，解釋為冬季測定結果。該數值明顯偏低，經(jīng)分析認為，有幾種可能：1.測定方法的問(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)程是對全部油氣的吸收，因此吸收塔的規模很大，將需要很大的空間。吸附法僅是對再生過(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，根據氣液平衡的原理，吸收劑將不斷消耗，需要不斷補充的。

　　根據九江同樣裝置的運行效果來(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置鼓風(fēng)機對氣體稀釋排放。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)是一種基于溶解擴散機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。有機蒸汽分離膜為溶解選擇性控制，有機蒸汽在膜內的溶解度大，滲透速率快，從而實(shí)現與小分子的分離。

　　油氣混合氣體首先經(jīng)液環(huán)壓縮機加壓至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。富含VOC的滲透氣流膜截留側的氣體中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)壓縮機入口。膜截留側的氣體中VOC濃度可降低到5～10g/m3，可以直接排放，或者進(jìn)入級PSA，將排放氣中VOC含量降到5mg/m3。整個(gè)系統保證VOC回收率達到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)現回收利用。

　　采用多級連續冷卻方法制冷至-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。單壓縮機自復疊制冷技術(shù)開(kāi)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?jì)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備關(guān)鍵技術(shù)成熟、造價(jià)相對低廉、占地面積小、維護容易、運行費用小，僅耗電和冷卻水(也可用空冷方式)，回收效益遠大于能耗支出。純冷凝式油氣回收設備處理能力5～500m3/h,。

　　工藝流程

　　油氣經(jīng)三級冷卻，溫度降低至-100℃以下，從而冷凝出干凈的碳氫化合物液體。

　　油氣首先降溫至3～5℃，冷凝出碳氫化合物重組份和空氣中攜帶的水，降低在以后階段的結霜可能性。在制冷，油氣進(jìn)一步冷卻到-50～-65℃，然后通過(guò)第三級制冷冷卻到-100～-110℃。從三級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 )在階段階段結霜。。國外冷凝式油氣回收裝置設計除霜液由循環(huán)運行的制冷系統的廢熱進(jìn)行預熱。當系統24小時(shí)連續運行時(shí)，需要兩臺油氣冷凝器，其中一臺除霜，另一態(tài)繼續運行，系統自動(dòng)進(jìn)行除霜和切換。純冷凝式油氣回收裝置設計了快速除霜系統，3～5min內完成除霜。

　　性能及指標

　　所有組件均Ex防爆組件;油氣通道無(wú)機械或者電力組件。

　　排放濃度--汽油和石腦油，尾氣出口濃度達到12g/m3(標準GB20952-2007規定：油氣排放達≤25g/m3)。

　　負荷―超過(guò)設計流量的150%～180%情況下運行，超負荷運轉時(shí)回收率略有下降，超過(guò)設計流量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自復疊制冷新技術(shù)，油氣的回收率在99%以上，達到排放濃度在12g/m3以下，冷凝溫度應達到-100℃～-120℃。機組充分利用系統回熱，耗電為0.2(Kw·h)/m3油氣，和活性炭吸附法持平。裝置運行能耗很高，費用非常高。

油氣回收,油氣回收設備,油氣回收裝置