低溫冷凝結(jié)合吸附技術(shù)處理油庫VOCs的工程應(yīng)用

　一、油氣回收項目背景
 
　　某民營成品油庫在成品油裝車過程中，隨著罐車油位的上升，排除的VOCs氣體含高濃度的非甲烷總烴，主要引發(fā)以下三點與安全和環(huán)保相關(guān)的問題：
 
　?。?）油品揮發(fā)引發(fā)安全生活問題
 
　　經(jīng)實地測試汽油油氣密度約為2.2~3.1kg/m3，遠(yuǎn)大于空氣標(biāo)準(zhǔn)密度1.1kg/m3，容易靠近地面漂浮，遇到明火立刻引發(fā)火災(zāi)或爆炸，安全隱患較大。據(jù)第三方檢測報告顯示，加注92#汽油到達(dá)槽車液位一半以上時，槽車排氣口的油氣濃度已達(dá)1130g/m3以上，遠(yuǎn)高于國家規(guī)定的高濃度，如在槽車排氣口上方有火星或靜電就會發(fā)生爆炸。
 
　?。?）油品揮發(fā)污染環(huán)境，危害身體健康。
 
　　油氣揮發(fā)混入空氣后在紫外線的作用下，與大氣的氮氧化物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生以臭氧為主的二次污染物，如果大氣中有二氧化硫等污染物，反應(yīng)生成硫酸鹽氣溶膠，形成光化學(xué)煙霧，對眼睛、咽喉有強(qiáng)烈的刺激作用，使人頭疼、呼吸道疾病惡化，嚴(yán)重的會造成死亡。
 
　?。?）油品揮發(fā)造成巨大的能源浪費(fèi)
 
　　目前國內(nèi)煉油廠的油品儲系統(tǒng)總蒸發(fā)損耗約占煉油廠原油加工量的0.3%。其中主要是儲運(yùn)損耗，約占60%；其次是裝卸損耗，約占總損耗的20%。2019年我國汽油揮發(fā)總量高達(dá)60萬噸，折合人民幣30億元。
 
　　因此，為治理油庫內(nèi)的油氣揮發(fā)問題，國家環(huán)保局等部門頒布了許多關(guān)于油庫油氣的排放標(biāo)準(zhǔn)和限時油氣回收項目改造的法律法規(guī)，國內(nèi)的儲油庫等油品儲運(yùn)場所也加快了自身油氣回收項目的建設(shè)進(jìn)程。
 
　　二、油氣回收項目介紹

　　為解決油氣VOCs氣體的環(huán)境污染問題，廣東申菱環(huán)境系統(tǒng)股份有限公司與該民營成品油庫達(dá)成環(huán)保治理合作，提出通過三級冷凝+吸附組合工藝處理在裝車過程中的揮發(fā)性氣體，充分利用二者工藝路線的優(yōu)勢，通過多級冷凝液化克服堵塞問題，實現(xiàn)了集成冷凝和吸附工藝的一體化設(shè)備，不僅滿足國家環(huán)保要求，而且實現(xiàn)巨大的經(jīng)濟(jì)收益。
 
　　2.1項目簡介
 
　　該項目所在油庫臨江而建，是以批發(fā)銷售汽油、柴油為主的專業(yè)燃料公司。油品年轉(zhuǎn)運(yùn)量約40萬噸，其中汽油約34萬噸，環(huán)境溫度介于0~40℃，蒸發(fā)損耗量達(dá)300噸以上，經(jīng)濟(jì)價值高達(dá)百萬，并且油庫全部槽車已完成下裝式改造，氣體收集條件成熟。
 
　　先前已投用吸收吸附法分散式裝置，由于排放不達(dá)標(biāo)、不具備回收計量條件等因素而被淘汰。目前投用申菱油庫專用一體化冷凝吸附油氣回收裝置，根據(jù)汽油鶴管數(shù)量，裝置設(shè)計處理量為600m3/h。槽車排出的氣體通過尾氣收集系統(tǒng)進(jìn)入裝置后，依次經(jīng)過預(yù)冷、三級冷凝、吸附、真空解吸再冷凝和廢液回收的工藝流程，大部分烴類轉(zhuǎn)化成液體送往到回收罐，氣體直接達(dá)標(biāo)排放。兩組吸附罐交替吸附，整套裝置實現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行。
 
　　2.2工藝流程

　　該油氣回收項目的工藝流程，按功能劃分可分為冷凝、智能融冰、油品輸送和吸附四個單元。

 
　　2.2.1冷凝單元
 
　　本裝置通過采用壓縮機(jī)機(jī)械制冷和多級冷卻方法連續(xù)降低油氣的溫度，使各組分在分壓力下，分別降至對應(yīng)的露點溫度，油氣各組分分級冷凝為液態(tài)。同時通過特殊設(shè)計換熱器，使有機(jī)組分充分實現(xiàn)氣液分離，低溫潔凈的空氣經(jīng)回?zé)峤粨Q后，降至常溫送往吸附罐。各級制冷參數(shù)如下：


　　問題解決：通過機(jī)械制冷+多級冷卻組合工藝，解決了油氣在降溫過程中，水蒸氣凝固而結(jié)霜和油氣通道堵塞存在噴油隱患的問題。
 
　　2.2.2 智能融冰單元
 
　　為防止油氣通道結(jié)霜堵塞，除了合理設(shè)置分級制冷溫度，該裝備還將設(shè)計有運(yùn)行融霜和停機(jī)融霜雙重保障。其中運(yùn)行融霜是運(yùn)行過程中監(jiān)測油氣通道阻力，當(dāng)阻力過大時強(qiáng)制轉(zhuǎn)入融霜狀態(tài)，防止油氣通道壓力上升而泄漏從而觸發(fā)安全事故；停機(jī)融霜則在夜晚或裝置不工作時進(jìn)入停機(jī)融霜模式，將內(nèi)部各蒸發(fā)器溫度提升至凝固點以上，以降低運(yùn)行融霜觸發(fā)概率。
 
　　2.2.3 油品輸送單元
 
　　裝置設(shè)置了回收冷凝液緩沖儲油箱，各級制冷冷凝下來的油品先經(jīng)過制冷系統(tǒng)余熱回收，達(dá)到常溫后進(jìn)行混合，防止不同熔點的組分低溫混合后凍結(jié)并堵塞輸送管道。后通過氣液兩相模型泵將回收的輕質(zhì)油品輸送到廢液罐。成熟應(yīng)用的氣液兩相模型泵，可將氣液一起輸送，良好解決易揮發(fā)汽油對泵汽蝕的問題，有效防止氣液輸送過程中出現(xiàn)的氣堵現(xiàn)象。
 
　　2.2.4 吸附單元
 
　　如工藝流程圖，采用雙吸附罐設(shè)置，通過電動蝶閥的通斷控制，使一個罐處于吸附狀態(tài)，另一個則處于解吸狀態(tài)，吸附罐炭床內(nèi)填滿了具有良好吸附及脫附性能的活性炭。利用油氣各組分吸附力大小差異，實現(xiàn)油氣分離。
 
　　三、油氣回收項目運(yùn)行狀況






　　該油氣回收項目已穩(wěn)定運(yùn)行5年，安全可靠，自動化程度高，回收效果明顯，環(huán)保排放穩(wěn)定。
 
　　3.1設(shè)備運(yùn)行分析
 
　　該項目用獨立電表計量，配置獨立功率計監(jiān)測運(yùn)行功率。裝機(jī)容量90kw，運(yùn)行功率在大部分情況下均低于35kw，冬天工況下基本低于20kw，不到裝機(jī)容量的1/3，綜合耗電成本較低。
 
　　3.2尾氣處理濃度分析
 
　　表1為本裝置尾氣濃度經(jīng)第三方檢測結(jié)果，滿足國家標(biāo)準(zhǔn)排放要求。從表1可見，進(jìn)口濃度在夏季工況下非常高，因此投用油氣回收裝置具有安全，環(huán)保和經(jīng)濟(jì)必然性。
 
　　表1 尾氣濃度檢測結(jié)果


　　3.3回收效率分析
 
　　表2收集了連續(xù)半個月用電及收油數(shù)據(jù)，當(dāng)月平均氣溫20℃，可得出回收率(回收油量/發(fā)油量)約為9‰，平均耗電約為357度/天，經(jīng)濟(jì)效益明顯高于運(yùn)行成本。表3針對全年經(jīng)濟(jì)凈收益進(jìn)行分析。通過經(jīng)濟(jì)效益分析表計算，1度電能回收10元的油品價值。
 
　　表2 裝置綜合運(yùn)行數(shù)據(jù)


　　表3 該油庫運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益分析

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