罐區氮封及油氣回收系統優化方案

【資料簡介】

罐區氮封及油氣回收系統優化方案

   石油化工企業由于罐區的儲罐均采用氮封的形式，所以罐區有機氣和氮氣的混合揮發氣經過處理回收再利用。經過回收裝置分離后的揮發氣中除了極少微量的有機物外，其余全部為氮氣（99.9%以上），所以將這部分揮發氣儲存在氮氣儲罐中，回收再利用。當氮氣儲罐滿了或者氧含量超標時，尾氣不進入氮氣儲罐，直接達標排放。我公司開發的有機氣/氮氣全回收系統就成功地解決這難題。在發達國家紛紛制定嚴格的排放標準并開發出一系列相應的技術手段，基本上實現了煉廠、油庫、加油站三級收發油密閉與油氣回收。目前國內絕大多數油庫(加油站)仍然將油氣直接向大氣排放。

罐區氮封及油氣回收系統優化方案

膜法油汽分離回收原理：

      汽油蒸汽中主要有機氣體組分如丙烷、丁烷、戌烷、庚烷、辛烷、苯等在各自分壓差的驅動下在膜中的溶解、擴散，解溶的速率即透過速率要比常規氣體氮氣、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形成有機氣體高濃度滲透流，在高壓透余側形成常規氣體富集的透余氣流，從而完成氣體分離。 

膜/壓縮冷凝復疊法油氣分離回收系統：

      GVR系列膜/壓縮冷凝復疊法油氣分離回收系統是我公司開發的新一代高效節能型油氣分離回收系統，油氣經壓縮機壓縮至0.8MPa，進入預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組份的蒸汽分壓將超過其相應的飽和蒸汽分壓，超過的部分冷凝成優質汽油回收再用，不凝氣體進入預冷器加熱10-20℃溫升后進入膜分離器進一步分離。膜分離器滲透氣中富含有機組份氣體返回壓縮機入口復疊處理，透余氣中清潔空氣排放大氣。 

4 罐區氮封及油氣回收系統優化方案主流的油氣回收方法有哪些

儲罐油氣回收系統是指在油品在儲運過程中，將蒸發損耗產生的油蒸氣，經儲罐氣相連通管連接到管路末端的設備，通過設備凈化處理后才排入大氣的系統。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路線，一種是采用真空泵進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變為液相，未被凝結的氣相被排出，起到回收油氣的作用。冷凝法的關鍵是制冷劑的冷凝溫度，當尾氣排放指標要求高時，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的擴散能力不同即滲透速率的不同來實現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先通過高分子薄膜，空氣則被選擇性地截留，實現分離的目的。

5 罐區氮封及油氣回收系統優化方案選擇何種油氣回收方式

目前主流選擇的是冷凝+吸附相結合的油氣回收技術路線。這是因為吸附法雖然廣泛應用于治理大風量、中低濃度有機廢氣，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。

有機氣/氮氣全回收系統原理（三苯罐區為例）： 

      鑒于相關規定的要求，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: 

      該系統不僅能夠的液化回收揮發氣中的有機物，達到排放標準，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，可以優先被使用，大大的減少了廠區內氮氣的費用。此套系統如果控制的合理，以做到。其中，進入氮氣儲罐設有氧含量分析儀，當氧濃度超標或者氮氣儲罐滿了，尾氣不能再進入氮氣儲罐時，揮發氣也能夠以達標的狀態直接排放。

6 罐區氮封及油氣回收系統優化方案冷凝+吸附油氣回收技術原理簡介

總體來說，冷凝+吸附油氣回收技術由三部分組成。

（1）冷凝部分。

冷凝部分一般需進行三級冷凝。

①一級制冷：油氣處理溫度需達到3℃～7℃，主要處理水及油氣重組分，應能截留大部分水分，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：油氣處理溫度需達到-25～-30℃，應能液化回收部分C3～C6油氣；

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

分離出油（液態化工品）后的低溫油氣，與制冷系統冷凝熱源進行回熱交換，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置的儲液罐中，當儲液罐到達高液位時，油（廢液）泵自動啟動，使所回收油品經計量表（對回收的油品實時計量）、單向閥輸送到儲液罐，當儲液罐到達低液位時，油（廢液）泵自動關閉。

考慮到罐區呼吸時間長及不確定性，冷凝部分配置單套制冷系統自動控制的雙蒸發器系統的油氣氣路通道，當一路氣路通道結霜到一定程度時，系統能自動切換到另一氣路通道工作，同時結霜程度大的通道進入融霜模式，融霜結束后可根據指令自動地恢復冷場通道通暢，處于待機狀態，即具備預冷功能，以確保雙通道切換時尾氣排放物達標。三級制冷的每一級均采用雙通道設計，有效解決不間斷運行的融霜問題。

（2）吸附部分。

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

（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，當儲液罐內存液液位較高時，由外輸泵直接輸送至罐區。

7 罐區氮封及油氣回收系統優化方案氮封+油氣回收系統在罐區應用的效果

以某煉油廠芳烴罐區為例。芳烴罐區三苯儲罐在未設氮封+油氣回收系統前屬于無組織排放狀態，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。設置氮封+油氣回收系統后，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《石油煉制工業污染物排放標準》（GB31570-2015）的要求，保護環境，同時還可減少約15萬元的經濟損失。

罐區氮封及油氣回收系統優化方案打開與關閉

（1）當氮封閥關閉時，主閥的活塞是在一個密封室內，當儲罐壓力等于或大于設定的壓力時，膜片就被向上頂起，氣導閥在彈簧的作用下向上移動，把氣導閥上的密封圈緊緊壓在閥座上，關閉了控制氣的進口，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死。

（2）氮封閥打開時，當儲罐壓力稍微低于設定壓力時，膜片因為感應壓力下降而向下移動，推動氣導閥打開，氮氣經過孔板、氣導閥的出口進入儲罐，使儲罐內的壓力增加，同時氣導閥的特殊閥芯室的壓力下降，氮氣通過內部通道從特殊閥芯室進入主閥閥芯室。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，所以當儲罐壓力稍微低于設定點時，特殊閥芯室和主閥閥芯室的壓力降低很小，主閥仍然保持關閉，氮氣只從氣導閥進入儲罐。

8 罐區氮封及油氣回收系統優化方案結論

氮封+儲罐油氣回收系統不僅保證了油品的質量，而且對罐區排放的有機廢氣進行了有效的回收治理，使得罐區排放的有機廢氣各成分含量符合相關規范的要求，減少了對大氣的污染。