地付站油气回收技术及优化建议

李智超

地付站油气回收技术及优化建议

李智超

（辽阳市辽化亿方石油化工有限公司，辽宁 辽阳 111000）

介绍溶剂吸收法、活性炭吸附法、膜分离法、冷凝法等常见的四种地付站油气回收技术的基本原理，综合比较其优缺点。分析某汽油地付项目所采用油气回收设施的选型依据、基本流程及实际运行效果、提出后续运行优化建议。

油气回收； 活性炭吸附； 运行效果； 优化

作为石油炼制的核心目标产物，汽油主要成分为C5～C12脂肪烃和环烷烃，馏程通常为30 ℃至220 ℃，具有一定的挥发性。尤其油品装卸过程中的油气蒸发量十分惊人，已成为造成大气污染的重要原因之一。《大气污染防治法》、《大气污染防治行动计划》、《石化行业挥发性有机物综合整治方案》、环大气[2019]53号等法规、文件均对油品装卸过程废气处理提出严格要求。油气回收作为主要的废气处理技术，逐渐走进了人们的视野，其经济性、长周期运行能力及油气处理效果也备受关注。

1 油气回收技术

油气回收是在油品装卸的过程中，将易挥发的油气收集，经特殊工艺处理，有效降低装卸过程损耗，达到保护环境和减轻油气对人体伤害的目的[1]。目前国内外油品装卸和储存使用的油气回收工艺原理基本相同，主要有：膜分离、冷凝法、溶剂吸收和活性炭吸附四种原理。

1.1 膜分离法

气体膜分离技术是20世纪70年代开发成功的新一代气体分离技术，其原理是在压力驱动下，借助气体中各组分在高分子膜表面上的吸附能力以及在膜内溶解-扩散上的差异，即渗透速率差来进行分离的。现已成为比较成熟的工艺技术，并广泛用于许多气体的分离，提浓工艺。

通过膜分离法实现油气回收，正是基于上述原理。首先需增加油气压力，用贫油在常温下对油气进行吸收，再利用油气烃类组分和空气通过高分子膜表面的时渗透性差异，烃类组分渗透性更好、速度更快，进而实现油气的分离和回收[2]。膜法的主要特点是无相变，能耗低，装置规模根据处理量的要求可大可小，而且设备简单，操作方便安全，启动快，运行可靠性高，不污染环境，投资少，用途广等优点，膜分离技术油气回收率可达95%。但在油气分离回收过程中, 多为有机膜，存在着耐溶剂性能差、耐温性差、渗透通量低等问题，仍存在改进空间。

1.2 溶剂吸收法

利用有机溶剂对油气组分在溶解度上存在的差异，对装卸过程中的混合油气进行选择性吸收，实现油气回收的目的。吸收过程多为常压操作，根据选取溶剂操作温度不同，可进一步分为常温吸收和低温吸收两种方法。

常温吸收:在吸收塔内，有机溶剂与混合气分别自塔顶和塔底进入、逆向接触、以物理吸收方式溶解其中的油气。然后再利用低压解吸，再生有机溶剂、并将油气再次解吸。使用贫油将再次解吸后的油气回收，最终回到油品储罐内。其流程较长且对吸收液要求严格，需定期监测吸收液质量，以保证吸收效果。

低温吸收：采用制冷设备将吸收液冷却降温(通常降温至-30 ℃甚至更低）[3], 然后进入吸收塔顶部，与底部进入的混合气逆向接触。吸收液可以直接采用其油品，无须后续的溶剂再生等环节，其流程较常温吸收大为缩短。但由于该系统需要制冷系统、低温钢材及保温处理,在设备投资、运行费用上不具备优势。

1.3 活性炭吸附法

因混合油气中各组分通过活性炭孔隙结构的能力存在差别，可对油气进行选择性吸收。然后用真空泵形成一个真空系统来降低活性炭床内部的压力，增强油气对活性炭的脱附能力，将活性炭再生、油气解吸。再利用逆向接触、吸收的办法，用贫油将解吸的油气再次回收[4]，作为产品送回储罐。

由于结构简单投资较小，目前国内采用该技术的油库已经比较普遍，大部分均运行良好。需注意的是，由于吸附过程存在热效应，入口废气量较大，浓度较高时，会使活性炭吸吸附床层温升明显（70～80 ℃）[5]，若吸附热无法及时消除，将极大降低活性炭床层吸附能力。

1.4 冷凝法

因装车产生的混合油气中各组分的沸点不同，对装车油气进行冷却，可使油气中的沸点较高的烃类组分冷凝，以实现回收的目的[6]。其降温过程可通过直接接触和间接接触两种方式实现, 包括压缩冷却法和深冷法。其优点是排放浓度较低，但由于油气冷凝过程所需冷量较大，通常需要二至三级冷却，才能达到预期效果。故本回收装置通常设备庞大, 结构复杂, 经济性一般, 目前在国内应用较少，目前主要有中国石化集团销售公司华北公司引进的直接冷凝法油气回收装置[7]和邯郸石油公司石油库自行设计的水冷油气回收装置[8]。

2 国内主流工艺技术路线及优缺点比较

目前，国内部分地区已经在原有油库和新建油库设置油气回收装置，北京地区的油库已全部实现油气回收，采用方案主要有冷凝式（湖南长沙明天公司）；轻油吸收+活性炭吸附（美国海湾公司、中石化安科院、北京中航环生公司）；轻油吸收+进口膜分离（大连欧科公司）；专用吸收剂吸收+解吸（哈尔滨天源公司）；浅冷+国产膜分离（郑州永邦公司）；浅冷+进口膜分离（上海东化公司）；进口活性炭+硅胶吸附（湖北武汉楚冠公司、上海西谭公司）等。

现阶段常见油气回收工艺(设施)技术经济综合评价见表1。

表1 几种常见油气回收技术综合比较

3 某汽油地付项目油气回收设施的选取

3.1 该油气回收设施的基本流程

某公司下属生产厂于2018年新建汽油地付项目。依托原有储运系统，新增4个岛的汽油下装栈台，每个岛设置2个下装鹤管，分别为92#和95#汽油装车鹤管，配套设置定量装车系统、油气回收系统。油气处理量初步估算约为400 Nm3·h-1。根据对各种油气回收技术经济综合评价，结合对吉化北方公司地付站的实地考察，最终选取技术可靠、机构简单、投资小、使用寿命长、运行及维护费用低并已实现国产化的活性炭吸附法。该套设备为撬装设施，占地面积不足8 m2，主要流程如下：

装车系统启动后，罐车内液位逐渐升高，气相空间空气、油气混合物靠自压进入油气回收系统吸附塔。吸附塔内装有特殊的活性炭，油气被吸收、进入吸到活性炭表面的空隙当中。混合油气中的空气不会受活性炭的影响，可以自由通过，最终排入大气。吸收到油气的活性炭，在高真空度的条件下，内部吸附的烃类组分得以释放，活性炭被再生。解吸后的烃类组分从底部排出。

油气解吸后，被送入吸收塔底部，自下而上，穿过吸收塔的填料层。从油品储罐中引出的贫油，作为吸收液进入吸收塔顶部，向下流过填料。填料为气、液两相创造了足够充分的接触，实现了油气吸收。吸收后的液体油品自吸收塔底部流出，最终送回到油品储罐。气相经吸收后仍可能存在痕量油气，重新回到活性炭床层进行二次吸附。为保证活性炭床层有效运行，后期在床层中增加温控监测点位，传入DSC中实时监控。其流程如图1。

图1 某地付站油气回收设施流程简图

3.2 实际运行效果及建议

自2019年投入运行以来，油气回收设施已连续运转两年。油气回收排放浓度全部符合GB 20950—2007中浓度要求，选取部分监测如表2。结果符合预期。

油气回收技术说明书中标明，活性炭运行周期为3～5年。从监测数据来看，在波动中呈上升趋势，但整体可控。夏季高温会对排放结果产生影响，油气回收装置入口气相负荷也会影响最终的排放数值。

建议后续生产中，密切关注监测数据变化情况。当监测数值接近20 g·m-3时，及时对活性炭进行更换。此外，目前已对活性炭床层设有温度监控，超过200 ℉报警。建议进一步增加连锁装置，中间增加气体缓冲罐，当床层温度超过设定值时进入活性炭吸附罐的阀门关闭，油气转而进入缓冲罐内暂存，以避免超标排放和活性炭床层温度过高产生危险。

表2 某油气回收设施监测结果

在活性炭使用中后期，应密切关注活性炭床层运行平均温度、压差，发现有二者呈现上涨趋势则表明床层积碳严重，需停机处理。

对于优化油气回收系统夏季运行，可从贫油系统改造入手，在贫油进入吸收塔前，增加换热器，引入冷媒对贫油降温，以提升吸收效果，并降低活性炭床层二次吸附时的气相负荷，延长活性炭使用时间。

另据报道，除活性炭以外，已有厂家尝试采用疏水性硅胶吸附材料AGS应用于油气回收装置。作为典型的介孔吸附材料，AGS具备更强的脱附性能，在与传统的活性吸附剂炭混合使用时，油气回收设施获得了更大的吸附量以及更好的回收效果[9]。除此之外，合成沸石以其稳定性、耐热性，也得到长足的发展。大胆试验新型吸附材料，将是今后油气回收领域发展的主要方向。针对油品中各类挥发性组分，不同吸附剂的吸附效果也存在很大差别[10]，复合型吸附剂也将是一大研究方向。作为储油库，宜密切关注该领域新技术、新材料的发展，及时对现有的活性炭吸附剂进行升级换代，以提升油气回收设施的实际使用效果。

4 结 论

某公司汽油地付项目，选取了以活性炭作为吸附剂并以贫油作为吸收液的油气回收装置。在投入运行后，排放稳定达标，在保护环境、减少油气污染的同时为企业创造了可观的经济效益，也为同类付油站选取油气回收设施提供参考依据。

后续运行应密切关注活性炭床层温度、压差、尾气监测指标，适时更换活性炭。可增设缓冲罐、连锁停机装置，增强油气回收设施的运行的安全可靠性，避免超标排放。也可从降低贫油吸收液进塔温度入手，以提高吸收效率，改善高温季节油气回收运行效果。此外，应密切关注吸收剂的发展，大胆选用新型吸附剂替代传统的活性炭吸附，以提高油气回收设施运行效率。

[1]胡引.贵州省加油站油气回收系统存在的问题及其探讨［J］.广州化工，2021,49(1):104-105.

[2]李红伟，邓迪，史宇科.膜分离法油气回收现状分析与对策［J］.石油化工腐蚀与防护，2017,34(2):25-28.

[3]张相平，刘洁波.吸收法和吸附法油气回收技术的联合应用［J］.石油化工环境保护，2006，29（3）：57-61.

[4]张彦新，李健.活性炭吸附-冷凝综合技术在油气回收应用评价［J］.当代化工，2020, 49(4):747-750.

[5]黄维秋, 袁旭, 赵书华. 活性炭吸附汽油蒸气动力学性能测定[J].油气储运, 2001, 20(10):39-42.

[6]王俊俊.冷凝法油气回收技术分析［J］.科技经济与资源环境-科技经济导刊，2017,21:124.

[7]彭国庆.冷凝法回收油气问题的探讨［J］.石油化工环境保护, 1999,(2):30-33．

[8]李书振, 张俊峰.议油库安装油气回收装置.石油库管理和安全, 1998,7(5):15-17.

[9]张红星，谈龙妹，吴京峰.新型吸附材料AGS在油气回收中的应用［J］.化工环保，2013，33（6）：560-563.

[10]郭立，刘莹.油气回收装置优化运行方案［J］.辽宁化工，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，辽宁省辽阳市人，化工工程师，2009年毕业于天津大学化学工程与工艺专业，主要研究方向：化工生产、项目规划等。

TE624

A

1004-0935（2021）06-0814-04