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(chǔ)罐均采用氮封的形式,所以罐區(qū)有機(jī)氣和氮?dú)獾幕旌蠐]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?dú)猓?9.9%以上),所以將這部分揮發(fā)氣儲(chǔ)存在氮?dú)鈨?chǔ)罐中,回收再利用。當(dāng)?shù)獨(dú)鈨?chǔ)罐滿了或者氧含量超標(biāo)時(shí),尾氣不進(jìn)入氮?dú)鈨?chǔ)罐,直接達(dá)標(biāo)排放。我公司開發(fā)的有機(jī)氣/氮?dú)馊厥障到y(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(shí)現(xiàn)了煉廠、油庫、加油站三級(jí)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(dòng)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?dú)?、氧氣快十倍至幾十倍,所以在混合氣體通過膜組時(shí)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(shí)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(chǔ)罐油氣回收系統(tǒng)是指在油品在儲(chǔ)運(yùn)過程中,將蒸發(fā)損耗產(chǎn)生的油蒸氣,經(jīng)儲(chǔ)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(duì)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(jí)冷凝冷卻,使混合油氣中的烴類各組分溫度低于凝點(diǎn)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(shí),采用三級(jí)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(shí)現(xiàn)烴分子與空氣的分離的方法。在一定的壓差推動(dòng)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(shí)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?yàn)槲椒m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(shí)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?dú)馊厥障到y(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(chǔ)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?dú)猓?9.9%)的部分,用氮?dú)鈨?chǔ)罐加以儲(chǔ)存,回收再用。氮?dú)庾鳛閮?chǔ)罐區(qū)的消耗的公用工程,我公司油氣回收裝置回收的氮?dú)猓梢詢?yōu)先被使用,大大的減少了廠區(qū)內(nèi)氮?dú)獾馁M(fèi)用。此套系統(tǒng)如果控制的合理,以做到。其中,進(jìn)入氮?dú)鈨?chǔ)罐設(shè)有氧含量分析儀,當(dāng)氧濃度超標(biāo)或者氮?dú)鈨?chǔ)罐滿了,尾氣不能再進(jìn)入氮?dú)鈨?chǔ)罐時(shí),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(jí)冷凝。 ①一級(jí)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(jí)制冷中結(jié)霜的可能,從而保證油氣管道壓力不會(huì)過快地升高; ②二級(jí)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(jí)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(jí)吸附模塊。冷凝下來的液體流至冷凝部分內(nèi)置的儲(chǔ)液罐中,當(dāng)儲(chǔ)液罐到達(dá)高液位時(shí),油(廢液)泵自動(dòng)啟動(dòng),使所回收油品經(jīng)計(jì)量表(對(duì)回收的油品實(shí)時(shí)計(jì)量)、單向閥輸送到儲(chǔ)液罐,當(dāng)儲(chǔ)液罐到達(dá)低液位時(shí),油(廢液)泵自動(dòng)關(guān)閉。 考慮到罐區(qū)呼吸時(shí)間長及不確定性,冷凝部分配置單套制冷系統(tǒng)自動(dòng)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(shí),系統(tǒng)能自動(dòng)切換到另一氣路通道工作,同時(shí)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(dòng)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(shí)尾氣排放物達(dá)標(biāo)。三級(jí)制冷的每一級(jí)均采用雙通道設(shè)計(jì),有效解決不間斷運(yùn)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(gè)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(chǔ)液罐和外輸泵) 油品(廢液)收集部分包含儲(chǔ)液罐和外輸泵,當(dāng)儲(chǔ)液罐內(nèi)存液液位較高時(shí),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(chǔ)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(shí)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(shí),主閥的活塞是在一個(gè)密封室內(nèi),當(dāng)儲(chǔ)罐壓力等于或大于設(shè)定的壓力時(shí),膜片就被向上頂起,氣導(dǎo)閥在彈簧的作用下向上移動(dòng),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(shí)特殊閥芯室的壓力增加并接近氮?dú)饪偣艿膲毫?,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?dú)饪偣軌毫Φ淖饔?,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(shí),當(dāng)儲(chǔ)罐壓力稍微低于設(shè)定壓力時(shí),膜片因?yàn)楦袘?yīng)壓力下降而向下移動(dòng),推動(dòng)氣導(dǎo)閥打開,氮?dú)饨?jīng)過孔板、氣導(dǎo)閥的出口進(jìn)入儲(chǔ)罐,使儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力增加,同時(shí)氣導(dǎo)閥的特殊閥芯室的壓力下降,氮?dú)馔ㄟ^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(chǔ)罐壓力稍微低于設(shè)定點(diǎn)時(shí),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?dú)庵粡臍鈱?dǎo)閥進(jìn)入儲(chǔ)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(chǔ)罐油氣回收系統(tǒng)不僅保證了油品的質(zhì)量,而且對(duì)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(duì)大氣的污染。 |