罐區(qū)氮封及油氣回收系統(tǒng)優(yōu)化方案

   石油化工企業(yè)由于罐區(qū)的儲罐均采用氮封的形式，所以罐區(qū)有機(jī)氣和氮氣的混合揮發(fā)氣經(jīng)過處理回收再利用。經(jīng)過回收裝置分離后的揮發(fā)氣中除了極少微量的有機(jī)物外，其余全部為氮氣（99.9%以上），所以將這部分揮發(fā)氣儲存在氮氣儲罐中，回收再利用。當(dāng)?shù)獨鈨逎M了或者氧含量超標(biāo)時，尾氣不進(jìn)入氮氣儲罐，直接達(dá)標(biāo)排放。我公司開發(fā)的有機(jī)氣/氮氣全回收系統(tǒng)就成功地解決這難題。在發(fā)達(dá)國家紛紛制定嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)并開發(fā)出一系列相應(yīng)的技術(shù)手段，基本上實現(xiàn)了煉廠、油庫、加油站三級收發(fā)油密閉與油氣回收。目前國內(nèi)絕大多數(shù)油庫(加油站)仍然將油氣直接向大氣排放。

罐區(qū)氮封及油氣回收系統(tǒng)優(yōu)化方案

膜法油汽分離回收原理：

      汽油蒸汽中主要有機(jī)氣體組分如丙烷、丁烷、戌烷、庚烷、辛烷、苯等在各自分壓差的驅(qū)動下在膜中的溶解、擴(kuò)散，解溶的速率即透過速率要比常規(guī)氣體氮氣、氧氣快十倍至幾十倍，所以在混合氣體通過膜組時在滲透側(cè)形成有機(jī)氣體高濃度滲透流，在高壓透余側(cè)形成常規(guī)氣體富集的透余氣流，從而完成氣體分離。 

膜/壓縮冷凝復(fù)疊法油氣分離回收系統(tǒng)：

      GVR系列膜/壓縮冷凝復(fù)疊法油氣分離回收系統(tǒng)是我公司開發(fā)的新一代高效節(jié)能型油氣分離回收系統(tǒng)，油氣經(jīng)壓縮機(jī)壓縮至0.8MPa，進(jìn)入預(yù)冷器和冷凝器并冷卻至0-5℃溫度，此時油氣在冷凝器中有機(jī)組份的蒸汽分壓將超過其相應(yīng)的飽和蒸汽分壓，超過的部分冷凝成優(yōu)質(zhì)汽油回收再用，不凝氣體進(jìn)入預(yù)冷器加熱10-20℃溫升后進(jìn)入膜分離器進(jìn)一步分離。膜分離器滲透氣中富含有機(jī)組份氣體返回壓縮機(jī)入口復(fù)疊處理，透余氣中清潔空氣排放大氣。 

4 罐區(qū)氮封及油氣回收系統(tǒng)優(yōu)化方案主流的油氣回收方法有哪些

儲罐油氣回收系統(tǒng)是指在油品在儲運過程中，將蒸發(fā)損耗產(chǎn)生的油蒸氣，經(jīng)儲罐氣相連通管連接到管路末端的設(shè)備，通過設(shè)備凈化處理后才排入大氣的系統(tǒng)。常用的油氣回收處理的方法包括吸附法、冷凝法和膜分離法[3]。

吸附法是利用吸附劑對油氣中的被吸附烴類組分與其余物質(zhì)的親和力不同，來完成吸附。目前，活性炭被廣泛作為吸附法的吸附劑。用活性炭做吸附劑的吸附法，主要有變壓吸附，變溫吸附。吸附回收裝置主要有兩種技術(shù)路線，一種是采用真空泵進(jìn)行抽真空的真空解析法，一種是在常壓下的蒸氣解析法。

冷凝法是利用不同烴類物質(zhì)在不同壓力和溫度下具有不同的飽和蒸氣壓。利用這一原理，經(jīng)過多級冷凝冷卻，使混合油氣中的烴類各組分溫度低于凝點由氣相轉(zhuǎn)變?yōu)橐合啵幢荒Y(jié)的氣相被排出，起到回收油氣的作用。冷凝法的關(guān)鍵是制冷劑的冷凝溫度，當(dāng)尾氣排放指標(biāo)要求高時，采用三級冷卻。

膜分離法是利用氣體組分分子大小不同及在薄膜內(nèi)的擴(kuò)散能力不同即滲透速率的不同來實現(xiàn)烴分子與空氣的分離的方法。在一定的壓差推動下，油氣中的烴類組分優(yōu)先通過高分子薄膜，空氣則被選擇性地截留，實現(xiàn)分離的目的。

5 罐區(qū)氮封及油氣回收系統(tǒng)優(yōu)化方案選擇何種油氣回收方式

目前主流選擇的是冷凝+吸附相結(jié)合的油氣回收技術(shù)路線。這是因為吸附法雖然廣泛應(yīng)用于治理大風(fēng)量、中低濃度有機(jī)廢氣，且操作簡單、處理效率高、效果好，但是吸附法在處理高濃度有機(jī)廢氣時存在吸附熱過大損壞吸附劑、造成超溫安全隱患。

有機(jī)氣/氮氣全回收系統(tǒng)原理（三苯罐區(qū)為例）： 

      鑒于相關(guān)規(guī)定的要求，芳烴類儲罐需為壓力罐，且N2封有利于芳烴類油品的操作安全性，采用的工藝為吸收/冷凝+膜+吸附全回收流程，即能回收三苯溶液又能回收N2。

分離回收處理效果: 

      該系統(tǒng)不僅能夠的液化回收揮發(fā)氣中的有機(jī)物，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，還將其余的幾乎全部是氮氣（99.9%）的部分，用氮氣儲罐加以儲存，回收再用。氮氣作為儲罐區(qū)的消耗的公用工程，我公司油氣回收裝置回收的氮氣，可以優(yōu)先被使用，大大的減少了廠區(qū)內(nèi)氮氣的費用。此套系統(tǒng)如果控制的合理，以做到。其中，進(jìn)入氮氣儲罐設(shè)有氧含量分析儀，當(dāng)氧濃度超標(biāo)或者氮氣儲罐滿了，尾氣不能再進(jìn)入氮氣儲罐時，揮發(fā)氣也能夠以達(dá)標(biāo)的狀態(tài)直接排放。

6 罐區(qū)氮封及油氣回收系統(tǒng)優(yōu)化方案冷凝+吸附油氣回收技術(shù)原理簡介

總體來說，冷凝+吸附油氣回收技術(shù)由三部分組成。

（1）冷凝部分。

冷凝部分一般需進(jìn)行三級冷凝。

①一級制冷：油氣處理溫度需達(dá)到3℃～7℃，主要處理水及油氣重組分，應(yīng)能截留大部分水分，降低了水或油氣重組分在后面兩級制冷中結(jié)霜的可能，從而保證油氣管道壓力不會過快地升高；

②二級制冷：油氣處理溫度需達(dá)到-25～-30℃，應(yīng)能液化回收部分C3～C6油氣；

③三級制冷：油氣處理溫度需達(dá)到-55℃～-70℃，應(yīng)能液化回收輕烴，從而延長活性炭的壽命。

分離出油（液態(tài)化工品）后的低溫油氣，與制冷系統(tǒng)冷凝熱源進(jìn)行回?zé)峤粨Q，使其溫度回升到5℃～25℃后再輸送到后級吸附模塊。冷凝下來的液體流至冷凝部分內(nèi)置的儲液罐中，當(dāng)儲液罐到達(dá)高液位時，油（廢液）泵自動啟動，使所回收油品經(jīng)計量表（對回收的油品實時計量）、單向閥輸送到儲液罐，當(dāng)儲液罐到達(dá)低液位時，油（廢液）泵自動關(guān)閉。

考慮到罐區(qū)呼吸時間長及不確定性，冷凝部分配置單套制冷系統(tǒng)自動控制的雙蒸發(fā)器系統(tǒng)的油氣氣路通道，當(dāng)一路氣路通道結(jié)霜到一定程度時，系統(tǒng)能自動切換到另一氣路通道工作，同時結(jié)霜程度大的通道進(jìn)入融霜模式，融霜結(jié)束后可根據(jù)指令自動地恢復(fù)冷場通道通暢，處于待機(jī)狀態(tài)，即具備預(yù)冷功能，以確保雙通道切換時尾氣排放物達(dá)標(biāo)。三級制冷的每一級均采用雙通道設(shè)計，有效解決不間斷運行的融霜問題。

（2）吸附部分。

經(jīng)冷凝部分處理后的低濃度油氣進(jìn)入到吸附部分，吸附部分由至少兩個吸附罐交替進(jìn)行吸附—脫附—吹掃過程，脫附出的油（廢）氣重新進(jìn)入冷凝部分進(jìn)行再次處理。

（3）油品（廢液）收集部分（主要含儲液罐和外輸泵）

油品（廢液）收集部分包含儲液罐和外輸泵，當(dāng)儲液罐內(nèi)存液液位較高時，由外輸泵直接輸送至罐區(qū)。

7 罐區(qū)氮封及油氣回收系統(tǒng)優(yōu)化方案氮封+油氣回收系統(tǒng)在罐區(qū)應(yīng)用的效果

以某煉油廠芳烴罐區(qū)為例。芳烴罐區(qū)三苯儲罐在未設(shè)氮封+油氣回收系統(tǒng)前屬于無組織排放狀態(tài)，排放的油氣中含苯345mg/m3、含甲苯118mg/m3、含二甲苯41mg/m3、含非甲烷總烴2～280g/m3。設(shè)置氮封+油氣回收系統(tǒng)后，排放的油氣中含苯小于4mg/m3、含甲苯小于15mg/m3、含二甲苯小于20mg/m3、含非甲烷總烴小于120mg/m3，芳烴罐區(qū)一年可減少約15.2t三苯油氣排放量，不僅使得排放氣體滿足《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31570-2015）的要求，保護(hù)環(huán)境，同時還可減少約15萬元的經(jīng)濟(jì)損失。

罐區(qū)氮封及油氣回收系統(tǒng)優(yōu)化方案打開與關(guān)閉

（1）當(dāng)?shù)忾y關(guān)閉時，主閥的活塞是在一個密封室內(nèi)，當(dāng)儲罐壓力等于或大于設(shè)定的壓力時，膜片就被向上頂起，氣導(dǎo)閥在彈簧的作用下向上移動，把氣導(dǎo)閥上的密封圈緊緊壓在閥座上，關(guān)閉了控制氣的進(jìn)口，同時特殊閥芯室的壓力增加并接近氮氣總管的壓力，此壓力通過內(nèi)部通道，從特殊閥芯室傳到主閥閥芯室。主閥的活塞就處于氮氣總管壓力的作用，由于主閥閥芯上、下所受氣體壓力平衡，所以主閥閥芯在自重和彈簧的作用下將閥門緊密關(guān)死。

（2）氮封閥打開時，當(dāng)儲罐壓力稍微低于設(shè)定壓力時，膜片因為感應(yīng)壓力下降而向下移動，推動氣導(dǎo)閥打開，氮氣經(jīng)過孔板、氣導(dǎo)閥的出口進(jìn)入儲罐，使儲罐內(nèi)的壓力增加，同時氣導(dǎo)閥的特殊閥芯室的壓力下降，氮氣通過內(nèi)部通道從特殊閥芯室進(jìn)入主閥閥芯室。由于主閥閥芯的活塞面積大于主閥閥座孔面積，并有彈簧的彈力和主閥的重量，所以當(dāng)儲罐壓力稍微低于設(shè)定點時，特殊閥芯室和主閥閥芯室的壓力降低很小，主閥仍然保持關(guān)閉，氮氣只從氣導(dǎo)閥進(jìn)入儲罐。

8 罐區(qū)氮封及油氣回收系統(tǒng)優(yōu)化方案結(jié)論

氮封+儲罐油氣回收系統(tǒng)不僅保證了油品的質(zhì)量，而且對罐區(qū)排放的有機(jī)廢氣進(jìn)行了有效的回收治理，使得罐區(qū)排放的有機(jī)廢氣各成分含量符合相關(guān)規(guī)范的要求，減少了對大氣的污染。