油气储运中废气污染与回收的研究

[摘 要]油品蒸发给从石油开采到成品油使用整个过程带来隐患，环境中油蒸气达到一定浓度易引发火灾、环境污染。油品蒸发还会造成大量油品浪费，并且因油品中轻组分的蒸发，使油品质量下降。本文分析了油品储运过程中蒸发损耗产生的机理，介绍了吸收法、吸附法、冷凝法、膜分离法和各种组合集成法的可行性方案，探讨了各种油气回收技术的优缺点和适用范围。
[关键词]吸附法；吸收法；冷凝法；膜分离法；优化
　　（1）油品废气污染的危害
　　随着我国石油石化事业的快速发展，油品储运量逐年增加，在油品储运过程中油气蒸发损耗已造成了严重的环境污染，威胁着人类的健康。
　　（1）油品数量减少
　　据统计，国外从油田井场到油品销售的过程中，原油和油品的损耗高达3%。
　　（2）油品质量降低
　　由于蒸发的都是油料中的最轻组分，因此油品蒸发还会严重影响油品质量，甚至使合格油品变为不合格。
　　（3）造成经济损失
　　由于油品的蒸发损耗，造成经济上的损失，若以总损耗率为3�估算，全世界每年散失于大气中的油品约有1×10t，经济损失相当严重。
　　（4）影响人类健康及人居环境
　　油蒸气是气相烃类，为有毒物质，尤其是加铅汽油的蒸发排放，对大气的污染更为严重。
　　（5）危害储运安全
　　超过火灾爆炸极限的，密度比空气密度大的油蒸气大量排放扩散，将产生火灾隐患，曾对222例火灾爆炸事故进行统计，[6]由油蒸气引起的火灾就有101起，占45.5%
　　（2）实施油气回收的意义
　　油气回收技术作为降低油品蒸发损耗的主要措施，主要采取吸收剂方式，吸收剂吸收量大、性能稳定、解吸容易，解决了常温常压条件下油气回收工艺中的关键技术问题。之后，开发出的常温常压吸收法油气回收装置已在石化企业一次投用成功。
　　实施油气回收的必要性
　　原油及成品油的蒸发损耗出现在从油田至炼厂、销售部门及用户的整个储运过程，油品蒸发损耗的危害性很大。从原理方面，防止油品蒸发损耗及对环境的污染技术措施可分以下四点[8]：一是加强管理，完善制度，改进操作措施，如油罐车底部装油；二是抑制油品蒸发，如采用浮顶罐；三是焚烧排放气；四是集气回收排放。第二点对大量车船装卸作业及固定顶罐的收发作业就很难有所作为；第三点造成能源浪费而且不经济。可见在当今油品收发作业（车、船、罐等）日益频繁及能源日益紧张的情况下，必须大力开展蒸发油气的回收技术。
　　（3）油气回收的可行性方案
　　1、吸收法油气回收技术
　　所谓吸收法是根据混合油气中各组分在吸收剂中的溶解度的大小，来进行油气和空气的分离。一般用柴油等贫油做吸收剂。一般采用油气与从吸收塔顶淋喷的吸收剂进行逆流接触，吸收剂对烃类组分进行选择性吸收，未被吸收的气体经阻火器排放，吸收剂进入真空解吸罐解吸，富集油气再用油品吸收。
　　根据工艺条件的不同，吸收法分为常压常温吸收法和常压冷却（低温）吸收法。
　　2、常压常温吸收法
　　该方法是在常温常压下，利用吸收剂使其与排放气体接触，从而去除油蒸气的一种方法。吸收装置是利用填料塔使蒸气与从上部流下的吸收液进行对流接触，或者使吸收液从垂直填充有金属网的箱子的上部喷雾，使蒸气从流下的液膜中穿过。这种方法主要要求气液接触吸收率高、压力损失小和在喷雾部分等处不产生静电及吸收液不发泡等。
　　常压常温吸收法有两种回收类型，一种是富吸收液可以再生，装置可视为独立完整的一个系统，适用范围广，但吸收液性能要求严格，多采用专用的吸收液，这类回收装置尤其适用于炼油厂内部回收油蒸气。
　　3、常压冷却（低温）吸收法
　　此方法是利用冷冻机将吸收液冷却到低温，然后送到吸收塔，对混合气进行喷淋接触选择溶解吸收，一般可直接使用汽油作为吸收液。为了使处理后的排放气体中烃的体积分数保持在5%以下，吸收液的冷却温度一般要控制在-30℃左右但是由于制冷系统比较复杂，制冷过程压力较高，因此不能使用一般制冷机，吸收设备也不能用普通钢材，而且吸收系统需作保温处理。与常温常压的吸收装置相比较，该装置成本和操作费用较高。
　　4、吸附法油气回收技术
　　所谓吸附法是利用活性炭、硅胶或活性纤维等吸附剂对油气/空气混合气的吸附力的大小差异，实现油气和空气的分离。油气通过活性炭等吸附剂，油气组分吸附在吸附剂表面，然后再经过减压脱附或蒸汽脱附，富集的油气用真空泵抽吸到油罐或用其他方法液化；而活性炭等吸附剂对空气的吸附力非常小，未被吸附的尾气经排气管排放。
　　5、冷凝法油气回收技术
　　冷凝法是利用烃类物质在不同温度下的蒸汽压差异，通过降温使油气中一些烃类蒸汽压达到过饱和状态，过饱和蒸汽冷凝成液态，回收油气的方法。一般采用多级连续冷却方法降低油气的温度，使之凝聚为液体回收，根据挥发气的成分、要求的回收率及最后排放到大气中的尾气中有机化合物浓度限值，来确定冷凝装置的最低温度。
　　现在，一般加油站的油气排放装置都采用“冷凝+吸附”这种比较成熟的方法。先将油气冷凝到-40℃左右，使大部分油气液化，剩余油气经过吸附罐进行吸附，由于吸附可以达到很高的回收率，排放浓度也低，可以达到国家标准。另外，经过冷凝的低温油气也有效的防止了活性碳吸附床容易产生高温热点的问题。同时避免了深冷能耗太大的问题。
　　6、膜分离油气回收技术
　　所谓膜分离油气回收技术是利用特殊高分子膜对烃类有优先透过性的特点，让油气和空气混合气在一定压力的推动下，使油气分子优先透过高分子膜，而空气组分则被截留排放，富集的油气传输回油罐或用其他方法液化。
　　工艺相对简单，但初期投资费用高。液环压缩机和膜组件是该技术的核心设备。压缩过程压力在3.5bar，存在着安全隐患。国内尚未建立用于油库、炼油厂油气回收的工业装置，在烯烃等回收方面有工业装置的应用，仅在加油站有很小型的膜分离装置的示范试验，作为油气排放处理装置。
　　7、直接氧化燃烧法
　　这种方法是将储运过程中产生的含烃气体直接氧化燃烧，燃烧产生的二氧化炭、水和空气作为处理后的净化气体直接排放。该工艺流程仅作为一种控制油气排放的处理措施，其不能回收油品，也没有经济效益。
　　氧化焚烧法由于其不能回收有价值烃类组分而被淘汰。
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