吸附法油氣回收裝置及其安全設(shè)計(jì)

一、前言

原油從開采到煉油廠加工，以及成品油從煉油廠的產(chǎn)出到最終用戶消費(fèi)，通常要經(jīng)受若干儲(chǔ)存、裝卸過程。在這些過程中，由于溫度、氣壓、盛裝油品容器的氣液相體積變化等因素影響，有一部分油氣會(huì)因此而揮發(fā)進(jìn)入大氣，造成油氣的損耗。從油氣回收的角度分析，油氣損耗大體可分為三大部分，一是儲(chǔ)罐部分的油氣呼吸損耗，主要集中在原油中轉(zhuǎn)站、煉油廠、油庫等；二是火車、汽車、輪船等運(yùn)輸工具裝卸作業(yè)過程引起的油氣損耗；三是汽車加油站的油氣損耗，由槽車向加油站卸油和油槍加油兩部分油氣損耗構(gòu)成。

油品的蒸發(fā)直接危害人類的生存環(huán)境。由于輕質(zhì)油品大部分屬于揮發(fā)性易燃易爆物質(zhì)，易聚集，與空氣形成爆炸性混合物后沉聚于凹地或管溝之中，遇火極易發(fā)生爆炸或火災(zāi)事故，造成生命和財(cái)產(chǎn)的重大損失。由于油氣爆炸極限范圍寬，油氣集中范圍廣，由此引起的火災(zāi)爆炸事故時(shí)有發(fā)生。特殊是在密閉狀態(tài)下的油罐、油庫、油船倉及槽車內(nèi)，更易發(fā)生爆炸事故。排放到大氣中的油氣分子污染環(huán)境，既產(chǎn)生光化學(xué)煙霧，又破壞臭氧層。

儲(chǔ)運(yùn)過程的油氣損失，造成珍貴的石油資源的鋪張。依據(jù)國內(nèi)外多年來的討論，在裝車過程中，排入大氣中的氣體中平均含烴類為1.3kg/m3。2022年，我國的汽油消費(fèi)量為五千多萬噸，汽油揮發(fā)損失量近九十萬噸，直接經(jīng)濟(jì)損失五十億元。

早在60年月國外就對(duì)裝車、裝船過程蒸發(fā)損耗油氣進(jìn)行回收技術(shù)的討論，70年月，世界上技術(shù)先進(jìn)的國家，如美國、日本、西歐國家已廣泛采納油氣回收技術(shù)，解決了裝車、裝船過程油品損耗的問題。在美國，不僅煉油廠和油庫實(shí)行了油氣回收措施，而且全部加油站都建立了密閉卸油和加油系統(tǒng)，使加油站基本無油氣排放。歐盟的煉油廠和油庫已經(jīng)普遍實(shí)行了油氣回收措施，對(duì)加油站的油氣污染治理工作也已經(jīng)開頭，2022年之前歐盟的加油站均實(shí)行了油氣回收措施。

在國內(nèi)，油氣回收還是個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，實(shí)際應(yīng)用不多。隨著平安、環(huán)保、節(jié)能意識(shí)的逐步增加，國內(nèi)對(duì)油氣回收的廣泛應(yīng)用已經(jīng)提到議事日程。由于油氣回收裝置的主要使用場(chǎng)所是煉油廠、油庫、加油站等易燃易爆危急性場(chǎng)地，人們對(duì)油氣回收裝置自身的平安問題很重視，也有些疑慮。

2022年2月，位于“中國光谷”武漢東湖新技術(shù)開發(fā)區(qū)的湖北楚冠實(shí)業(yè)股份有限公司經(jīng)過多年的討論，勝利開發(fā)出我國第一套具有自主學(xué)問產(chǎn)權(quán)的吸附法油氣回收裝置。經(jīng)過中石化環(huán)保專家現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格的測(cè)試，其油氣回收率大于99%，排放的尾氣中非甲烷總烴濃度低于3g/m3，性能水平能滿意國外嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)要求，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。這套裝置采納了撬裝式，結(jié)構(gòu)緊湊，其中一個(gè)很重要的特點(diǎn)就是：整個(gè)系統(tǒng)無論是在撬體上的設(shè)備、儀表、電氣，還是撬體外的電氣掌握柜和操作掌握臺(tái)，都采納了很嚴(yán)格的平安防爆設(shè)計(jì)，自身的平安性能很高，解除了用戶的后顧之憂。目前，公司的吸附法油氣回收裝置已經(jīng)形成多種規(guī)格的系列化產(chǎn)品，并制定出了嚴(yán)格的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確保了裝置在設(shè)計(jì)、制造、安裝等方面的質(zhì)量，相宜于煉油廠、油庫、加油站等易燃易爆危急性場(chǎng)所使用（見圖1、圖2）。本文從平安的角度探討了吸附法油氣回收裝置在設(shè)計(jì)時(shí)實(shí)行的平安措施及留意事項(xiàng)。

二、裝置構(gòu)成

目前，吸附法油氣回收裝置無論是國外還是國內(nèi)的流程，都主要由兩部分組成：吸附部分、汲取部分。吸附部分主要由兩個(gè)交替使用的吸附罐組成，其中一個(gè)吸附罐處于吸附油氣階段，另一個(gè)吸附罐則處于對(duì)吸附飽和的吸附劑進(jìn)行脫附的階段。吸附劑一般采納油氣回收專用的活性炭或硅膠。脫附過程由真空泵完成。汲取部分采納汽油或輕柴油（煉油廠可以將回收后的富油送回?zé)拸S重新煉制）作為汲取劑，汲取過程在填料塔中完成，塔頂未汲取完全的尾氣重新返回吸附罐的入口循環(huán)吸附。汲取部分主要是將富氣變成液態(tài)汽油，也可以采納冷凝的方法達(dá)到相變的目的。

楚冠公司的吸附法油氣回收裝置工藝流程簡述如下（見圖2）：

從火車槽車及汽車槽車密閉裝油鶴管汽油管線來的油氣，經(jīng)凝縮罐分別出其中游離液滴后，進(jìn)入活性炭吸附罐A，油氣中的烴類組分被活性炭吸附在孔隙中，空氣則透過炭層。達(dá)到排放要求的尾氣由吸附罐頂部排放口經(jīng)阻火器后排至大氣。

當(dāng)炭吸附罐A烴類吸附量達(dá)到肯定值、在吸附罐頂部即將穿透前，通過PLC程序掌握系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定、調(diào)整好的時(shí)間，自動(dòng)切換至另一炭吸附罐B進(jìn)行吸附工作，而炭吸附罐A轉(zhuǎn)入再生階段，由解吸真空泵對(duì)其抽真空至絕壓10KPa以下，吸附在活性炭孔隙中的烴類被脫附出來。為了保證炭床中的烴被盡可能清除潔凈，在后期引入少量空氣對(duì)炭床進(jìn)行吹掃。

活性炭床層設(shè)置有上、中、下多個(gè)測(cè)溫點(diǎn)。活性炭吸附油氣時(shí)，由于吸附熱的作用，床層溫度會(huì)上升，當(dāng)床層溫度升至肯定值時(shí)掌握系統(tǒng)會(huì)報(bào)警，必要時(shí)自動(dòng)切換至另一炭罐工作，或關(guān)閉油氣進(jìn)口閥門，以確保平安。活性炭脫附油氣時(shí)，為吸熱過程，床層溫度又會(huì)下降。

脫附出來的高濃度油氣（富氣)進(jìn)入真空泵后，與工作液及部分凝聚的液態(tài)汽油在真空泵出口分別器中分別。

自真空泵出口分別器分別出來的油氣（富氣）送至填料汲取塔下部，與自上而下的噴淋汽油在填料中充分接觸，高濃度的油氣被汽油汲取。在汲取塔未被汲取的少量低濃度油氣，從汲取塔頂部再引至活性炭罐前油氣總管，送入炭吸附罐進(jìn)行循環(huán)吸附。

三、標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范

嚴(yán)格遵守國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范是設(shè)計(jì)上的原則問題。吸附法油氣回收裝置在平安設(shè)計(jì)時(shí)所采納的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范主要有：

GB50156-2022汽車加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范

GB50074-2022石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范"

GB50160—92石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范

SH3097－2000石油化工靜電接地設(shè)計(jì)規(guī)范

SH3063-1999石油化工企業(yè)可燃?xì)?/p>