溶剂吸收法油气回收设施在装车系统中的应用.pdf

第 4 4卷 第 1 期 2 0 1 5 年 1 月 化工技术与开发 Te c hn o l o g y De v e l o pme n t o f Ch e mi c a l I n d us t r y V0 1 ． 4 4 No ． 1 J a n ． 2 0 1 5 溶剂吸收法油气 回收设施在装车系统 中的应用 杨 海宏 中国石油广西石化公司储运一部，广西 钦州 5 3 5 0 0 8 摘要 对于炼油企业装车系统来讲，实现减少排放清洁生产，就是要减少油气的挥发及排放。要解决油品装车 过程中的挥发及排放问题，装车油气回收是比较经济及有效的方法。文中简单探讨溶剂吸收法油气回收设施在油品 装车系统 中的应用。 关键词 装车系统； 溶剂吸收法； 油气回收； 设施 中图分类号 T E 8 5 文献标识码 B 文章编号 i 1 6 7 1 ． 9 9 0 5 2 0 1 5 0 1 - 0 0 4 1 ． 0 4 油 品储运 的损耗分为 大呼吸损耗和小 呼吸损 耗 2 种方式。油品在调合生产、 产品储存、 成品运输 等各个环节 中都会伴 随着大 、 小呼吸损耗 。小呼吸 损耗 ， 主要是 由于昼夜 、 环境温度改变 ， 直接导致油 罐内气体空间温度发生改变 ， 从而造成 的挥发损耗 ， 这部分损耗主要 由自然环境因素引起 ， 故不可避免 。 另外小呼吸损耗与油罐的结构形式 、 罐容量 、 所储存 油品 自身的特性等因素也有一定关系。 大呼吸损耗 ， 主要是由于油罐内油品的收付作业、 收付速度而引 起的损耗 ， 这部分损耗是随着油 品的输转或移动而 产生。不论是大呼吸损耗还是小呼吸损耗 ， 都会在 健康 、 环境 、 安全 、 质量等方 面带来多种危害。油品 储存的 自 然环境和油品的自身性质无法改变， 但我 们可 以通过提高油品收付作业效率 、 控制油 品收付 作业的速度来减少大呼吸损耗量 。油品装 车系统作 业时， 我们可以通过回收、 处理油品在收付移动中挥 发的油气， 从而达到减少油品在收付移动中产生的 大呼吸损耗 。 1 油气 回收技术 在国外 ， 从 2 0世纪 6 0年代起 ， 石油行业就开始 研究油气回收技术， 并将这种技术作为降低油品蒸 发损耗 的措施进行推广。在我 国， 从 2 0世纪 8 0年 代起 ， 国家相关部门就开始组织行业 内进行这方面 的研究与开发， 同时引进油气 回收技术上的各种设 备 【 】 】 。 目前实现 了油气 回收且保证一定 回收率的方 法主要有活性炭吸附法 、 有机溶剂吸收法 常压常温 法和常压低温法 、 直接冷凝法和膜技术分离法 [2 ] 。 活性炭吸附法是采用活性炭或者其他高效吸附 剂， 通过分离油气中的挥发性烃类等有机物气体与 空气， 并使用吸收剂吸收烃类等有机物气体的油气 回收方法 [ 3 ] 。有机溶剂吸收法主要分为常压常温和 常压低温 2种方法 【 4 j ， 常压 常温法是利用各种不同 油气在吸收剂 中溶解度 的不 同， 来实现油气与空气 的分离 ， 再利用烃类物质吸收油气 ， 在真空状态下解 吸出的油气被贫油吸收， 转化为富油， 达到回收油气 的 目的。常压低温法是利用冷冻机将吸收液冷却至 低温 一 3 O ℃以下 后 ， 在吸收塔 内对油气进行喷淋 、 吸收 的一种方法 。直接冷凝法是通过物理反应 ， 直 接将油气在低温状态下凝结成液体回收 ， 或者在高 压状态下凝结成液体并 回收的一种方法。膜技术分 离法是利用烃类等有机物气体与空气在膜内具有不 同的扩散特性 ， 来实现油气分离的一种方法 ， 这种扩 散特性就是我们讲的渗透速率。 以上介绍 的这 4种油气 回收方法各有优缺点。 活性炭吸附法技术成熟 、 成本低 ， 但是对活性炭的使 用寿命 、 安全使用要求较高 ， 运行成本较高 ， 特别是 活性炭 的吸附能力直接影响了油气 回收率 ， 如果 回 收的油气 中含有 固体颗粒 ， 还必须增加 固体颗粒预 处理设施 。 有机溶剂吸收法中常压低温法有较高的油气 回 收率 ， 但需要使用耐低温钢材以及添加制冷设备 ， 前 期资金投入量较大。 常压常温法回收油气效果明显 ， 但最后环节需要 贫油 吸收油气 ， 产生的富油较难处 作者简介 杨海宏 ， 男 ，本科 ，助理工程师，主要从事炼厂油气储运生产方面的工作 ，E - ma i l y a n g h a i } o n g p e t mc h i n a ． c o m ． c n ，电话 1 5 9 0 77 7 3 92 9 收稿 日期 2 0 1 4 1 1 - 1 4 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 2 化工技术与开发 第 4 4卷 理 ， 故常压常温法油气回收有一定 的使用局限性。 直接冷凝法回收的油气最纯净， 但需要在低温 下才能有很高的回收率 ， 回收过程能耗较高 ， 且需要 使用耐低温材料， 对低浓度油气回收效果不明显。 膜技术分离法油气回收适用范 围广， 流程简易 ， 且操作非常简单， 但对高分子膜材料要求很高， 对高 分子膜材料的研究投入较大 ， 设备投入资金较大 I ， 国产化程度不高。这几种油气回收技术的回收率及 国产化程度排名见图 1 。 常压常温 吸收法常压低温吸收法 活性 炭吸附法直接冷凝法膜技术分离法 油气回收方法 图 1 4种油气 回收法回收率及国产化程度比较 2 溶剂吸收法工艺特点 有机溶剂吸收法油气 回收有常压常温吸收法和 常压低温吸收法 2种方法。本文主要介绍常压常温 溶剂吸收法油气回收设施在装车系统 中的应用 。 常压常温溶剂吸收法工艺是利用油气中的空气 和纯油气在常温 、 常压下在专用 吸收剂 中溶解度不 同的特性 ， 利用专用吸收剂吸收油气 中的纯油气 ， 实 现油气 中纯油气与空气的分离； 然后将吸收纯油气 的专用吸收剂输送到真空条件下， 使纯油气从吸收 剂 中解 吸出来 ， 实现纯油气与吸收剂的分离以及专 用吸收剂的再生； 通过贫油将解 吸出来 的纯油气 吸 收 ， 从而达到油气转化为富油 的目的。 该方法在常压常温下进行 ， 对操作环境没有特 殊要求 ， 整个工艺过程简单 ， 便 于操作 ， 设计可操作 空间大， 可 以回收各种混合油气 。 3 溶剂吸收法工艺在装车系统中的应用 溶剂吸收法油气回收工艺常见于炼厂铁路及公 路装车系统 ， 是与火车大鹤管 、 汽车小鹤管相互配套 的环保节能设施 ， 以密闭装车条件下产生的油气为 原料 ， 对装车油气进行 回收的环保生产装置 。按照 Q ／ S H 0 1 1 7 2 0 0 7 ， 油气 回收系统工程技术导则的要 求 ， 炼油厂罐区的油气 回收处理设施靠近装车站 区 域布置 当密闭装车作业开始后 ， 装车作业产生 的油气 利用装车过程中槽车内产生的微正压， 经槽车密闭 系统及油气管线进入吸收塔的底部 ， 再经塔内填料 向吸收塔的顶部流动。此时将真空解吸塔中的油气 回收专用吸收剂 ， 通过循环泵输送到吸收塔顶部 ， 专 用吸收剂依靠自身重力从塔顶流向塔底部， 并在填 料层 内与流经吸收塔 的装车油气逆 向接触 ， 装车油 气中的纯油气被专用吸收剂吸收 ， 并 随吸收剂流向 吸收塔底 部 吸收塔塔底 液位控制在 3 0 ％～ 6 0 ％ 之 间 ； 流动到吸收塔顶部 的装车油气 中的绝大部分 轻烃组分已被吸收剂吸收 ， 剩余 的尾气经吸收塔顶 部的阻火器排放到大气中， 此过程实现了装车油气 中的空气与纯油气的分离。 由于吸收塔内部压力为微正压 ， 而真空解吸塔 内部的绝对压力为 3 - 4 k P a ， 流动到吸收塔底部的吸 收剂 ， 在压差的作用下 ， 由溶剂泵通过相应管线 由吸 收塔底部进入到真空解吸塔 中， 由于此时真空解吸 塔为高真空状态 ， 被吸收剂吸收的油气解吸与吸收 剂脱离 ， 生成为气态的纯油气 真空解吸塔液位最好 控制在 1 0 ％ 5 0 ％ 之间 。此过 程实现 了油气与 吸 收剂的解吸分离及吸收剂的再生。 真空解吸塔 中解 吸的纯油气 ， 经真空机组输送 到再吸收塔底部 ， 进入再 吸收塔的油气 由塔底流 向 塔顶部 ， 通过贫油泵将贫油输送到再吸收塔 的顶部 ， 贫油在塔内依靠重力流向塔底部 ， 当流经塔 内填料 层时 ， 与流经此处的油气逆向接触 ， 油气被贫油吸收 变成富油， 并流向塔的底部， 最后由富油泵输送至储 罐中， 此过程实现了将纯油气转化为富油 再吸收塔 的塔底富油液位保持在 3 0 ％ 6 0 ％ 之间 。 真空解 吸的纯净 油气 ， 在再吸收塔 内大部分液 化成富油被 回收 ， 有少量未被吸收的纯油气到达再 吸收塔的顶部 ， 并从再吸收塔的顶部 ， 经相应管线返 回到吸收塔的底部 ， 再次被吸收剂吸收 。 4 溶剂吸收法工艺原则流程 图 常压常温溶剂吸收法油气 回收装置 ， 整个工艺 过程实现了吸收剂吸收一纯油气与空气分离～纯油 气与吸收剂解吸分离、 吸收剂解吸再生一纯油气吸 收转化， 最终达到油气回收的目的， 即吸收 分离一 解析一转化一回收的过程 [6 】 。 常压常温溶剂吸收法油气回收装置具体原则流 程图见图 2 ， 装置主要设备见表 1和表 2 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 杨海宏 溶剂吸收法油气 回收设施在装车系统 中的应用 4 3 1 一吸收塔 2 一溶剂泵3 一 循环泵 4 一解析塔5 一乙二醇罐 6 一乙二醇循环泵7 一换 热器8 一真空机9 一再吸收塔1 0 一贫油泵l 1 一 富油泵1 2 一油气来料l 3 一油气紧急 放空1 4 一 循环水来料1 5 一循环水回料1 6 一 贫油来料1 7 一富油回料 图 2 溶剂吸收法油气 回收原则流程图 表 1 装置主要塔器设备 表 2 装置主要机泵设备 名称 规格型号 流量 ／ m 扬程 ／ m功率 ／ k W 5 溶剂吸收法油气回收实际使用效果 下面对该常压常温溶剂吸收法油气回收装置在 装车过程中油气回收效果做具体测试。在溶剂吸收 法油气回收装置运行时， 对装车系统来料油气及排 放尾气进行采样 ， 测得的 3组油气浓度数据见表 3 ， 采样及分析期 间环境参数见表 4 。 表 3 装置进、出口油气浓度表 表 4 环境参数表 环境温度 ／ ℃ 大气压 B ／ P a 室温 ／ ℃ 温室饱和水蒸气压力 P ， ／ P a 用公式 1 、 2 将该吸收法油气回收装置进 、 出 15气体样的非 甲烷总烃质量平均浓度转换为干排气 油气平均浓度 ， c c ⋯ ‘ 瓦1 0 1 3 0 0 1 c帅 c⋯ ‘ 1 0 1 3 0 0 2 式 中 C进 。 样 为进 口气体样油气质量平均浓度 ； C出 口 样 一 出 1 2 1 气体样 油气质量 平均浓度 ； B ， t r ， 见表 4 。 计算得 C进 口 -- -4 4 0 ．0 5 g m - ， C出 口 样 1 1 ． 4 7 g m - 。 。 用公式 3 、 4 将 干排气进 口与出 口油气质量 平均浓度转换为体积分数。 进 口 22． 4C a n 3 1 O0 0 M 进口 出 口 2 2 ． 4 Cm u 4 式 中 进。 为标态下干排气 中进 E l 油气体积分 数 ； 出 为标态下干排气中出 口油气体积分数 ； 2 2 ． 4 为标态 下摩尔数 和体积 量 的转换 系数 ， L m o l ～； 进 为 干排 气 中进 口油 气 的平均 分子 量 ， 取 6 5 ； 出 。为干排气中出 口油气的平均分子量 ， 取 4 5 。 计算得 进 口 O ． 1 5 1 6 ， 出 口 O ． 0 0 5 7 。 该溶剂吸收法油气 回收装置处理效率的计算公 式为 『 1 一 二 苎 1 1 o 0 ％ 5 【 1 一 出 口 c 进 口J 式中 E为油气回收处理效率。 计算得 E 9 7 ． 7 8 ％。 所以 ， 常压 常温溶剂吸收法油气 回收工艺在装 车系统 中油气 回收处 理效率 能达 到 9 7 ． 7 8 ％， 满足 ∞ ∞ K 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 化工技术与开发 第 4 4卷 G B 2 0 9 5 0 2 0 0 7 ， 储油库大气 污染物排放 标准 中要 求 尾气中非甲烷总烃含量 ≤2 5 g m - 3油气回收处 理率 ≥ 9 5 ％ 的指标 。 6 溶剂吸收法油气回收经济效益分析 对该常压常温溶剂吸收法油气回收装置在装车 过程中油气回收的经济效益做简单分析， 按照 目 前 公司实际生产情况测算 ， 油 品装车量达 9 0 0 m。 h ～， 油品在装车作业期间有 O ． 1 ％装车损耗率 】 ， 装置 9 7 ． 7 8 ％ 回收率 ， 年运行 2 0 0 0 h 。 该吸收法油气回收工艺回收油气年价值估算 年 回收油气量 9 0 0X 2 0 0 0X0 ．6 5 9 0 ． 1 ％ 9 7 ． 7 8 ％ 11 5 9． 8 6t-a - 1 年回收油气的经济价值 l 1 5 9 ． 8 65 5 0 0 6 3 7 9 2 6 4元 常压常温溶剂吸收法油气 回收装置生产运行期 间， 主要消耗循环冷却水 、 电， 另外还需要考虑专用 吸收剂损耗 ， 设备 折旧 设备按 1 O年净残值 5 ％计 算， 年 折 旧 ／ ％ 值_ 。运行成本单价表 l U 见表5 ，运行成本消耗表见表6 。 表 5 成 本 单价 表 名称 单价 55 00 0 ． 4 0 ． 1 5 0 0 0 0 61 ． 7 5 汽油 ， 元 电 ／ 元 k wh 循环水 ， 元 t 油气回收专用吸收剂 ／ 元 t 一 设备折 旧 ／ 万元 a 注 汽油价格为税后价格 表 6 成本消耗表 名称 实际使用量 电 ／ k wh m 循环水 ／ m h 油气回收专用吸收剂 ／ k g a 0- 3 60 20 0 注 电量为处理 l m 油气耗 电，吸收剂 为年耗 循环水年耗 6 0 2 0 0 00 ． 1 1 2 0 0 0元 电能年耗 9 0 02 0 0 00 ． 3 0 ． 4 2 1 6 0 0 0元 专用吸收剂年耗 5 0 2 0 0 1 0 0 0 0元 设备折旧 6 1 ． 7 5 万元 a l O 年经济效益 5 5 2 3 7 64 元 所以 ， 按照 目前装车生产量及运行时间 ， 除去运 行消耗及设备折旧， 该套溶剂吸收法油气回收装置 在装车生产作业 中年 回收油气效益可达 5 5 2万元 ， 有较好 的回收效益。 7 结语 1 有机溶剂常压常温吸收法油气 回收前期投 人少， 系统技术成熟， 油气回收处理率高， 设备可实 现全 国产化 ， 与其他 3种油气 回收方法 比较有较高 的综合性能 ， 可作为首选推广技术。 2 该方法需要处理吸收纯油气后 的富油 ， 所 以 该方法尤其适用于炼油企业。 3 整个 油气 回收工 艺过程可 以实 现远程一键 启动及连锁反应 ， 在有装车作业 时实现远程启动 ， 装 车作业结束后可连锁停车， 可以大大降低人工劳动 强度及人工成本 ， 其实际运行效果 比较 明显。 参考 文献 【 1 】黄维秋，钟泰 ． 油气回收技术分析与比较 [ J 】 ． 化学工程， 2 0 0 5 5 5 6 5 9 ． [ 2 ]李巨峰，陈义龙，李斌莲，等 ． 油气回收技术发展现状 及其在我国的应用前景 [ J 】 ． 油气 田环境保护，2 0 0 6 1 1 3． 【 3 】张建伟 ，王惠勤，何龙辉，等 ． G B 5 0 7 5 9 2 0 1 2油品装 载系统油气 回收设施设计规范 [ M】 ． 北京 中国计划出版 社 ，2 0 1 2 ． 【 4 】高君 ． 油气回收技术浅析 [ J ] ． 化工科技市场，2 0 0 8 5 2 2 ． 2 5 ． [ 5 】李荣强，刘国荣，周季乾，等 ． 油气回收技术的研究现 状 [ J ] ． 过滤与分离，2 0 0 9 3 4 5 ． 4 8 ． 【 6 ]赵书华，黄维秋，徐燕平 ，等 ． 常温常压吸收法油气回 收装置的开发与应用 [ J ] ． 江苏工业学院学报 ，2 0 0 6 4 8 ． 1 0 ． 【 7 】G B 2 0 9 5 0 2 0 0 7 ，储油库大气污染物排放标准 [ s 】 ． 【 8 】G B 1 1 0 8 5 1 9 8 9 ，散装液态石油产品损耗 [ S ] ． Ap p l i c a t i o n o f Oi l a n d Ga s Re c y c l i ng F a c i l t i e s b y So l v e n t Abs o r p t i o n M e t h o d i n Lo a d i n g S y s t e m Y ANG Ha i h o n g P e t r o C h i n a G u a n g x i P e t r o c h e mi c a l C o mp a n y , Qi n z h o u 5 3 5 0 0 8 ， C h i n a 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m