许腾

摘 要：环境保护部和国家质监总局发布《石油炼制工业污染物排放标准》对炼油企业罐区无组织排放的有机废气做出限制后，各炼油企业罐区设置了各种不同的油气回收系统来提高排放废气的标准。本文介绍氮封的原理以及氮封在储罐应用中的效果，目前主流的几种油气回收方式的原理，选择冷凝+吸附油气回收技术路线的原因及其在储罐应用中的效果。

关键词：氮封 油气回收系统冷凝+吸附油气回收装置

中图分类号：TQ241 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）04（a）-0061-02

1 罐区为何要设置氮封+储罐油气回收系统

众所周知，工业生产过程中会产生大量对大气环境有危害的挥发性有机废气（VOC）。当前，中国的工业发展进入到了一个新阶段，中国的环境问题日益突出，许多地方出现了严重的雾霾天气，以致影响到了人们正常的生活和工作。在这种情况下，必须控制工业等生产领域有害气体的排放，加大对有机废气处理的力度，通过提高废气处理技术来降低其对大气环境的危害，减少其对大气环境的污染。

正因如此，环境保护部和国家质监总局发布《石油炼制工业污染物排放标准》（GB 31570-2015），对企业VOC排放的指标更加严苛。非甲烷总烃排放标准已经从早期的25g/m3提高到120mg/m3，尤其对苯要求不大于4mg/m3， 甲苯要求不大于15mg/m3，二甲苯要求不大于20mg/m3的更严苛要求。

2 造成挥发性有机废气排放的原因

油品在储运过程中，不可避免地存在油品损耗。油品储运系统中的损耗约占加工量的3‰～5‰，其中最主要的损耗方式为蒸发损耗[1]。油品的蒸发损耗主要分为自然通风损耗、“小呼吸”损耗和“大呼吸”损耗。

自然通风损耗主要是由于储罐的密封不严造成的。如果罐顶有缝隙或者孔眼，它会引起自然对流而造成自然通风损耗。

当储罐未进行收发油时，油罐内油品液面处于静止状态，油品蒸气充满气体空间，由于罐内气体空间温度和油气浓度的昼夜变化而引起的损耗成为油罐的静止储存损耗，又称作“小呼吸”损耗。

当油罐发油时，油罐内油品液位不断下降，罐内空气和油品气相混合气体浓度、压力降低，这将促进油品液面的进一步蒸发。当油罐收油时，由于罐内液体体积增加，罐内气体压力增加，当压力增加到一定数值时，呼吸阀打开，罐内油气随之排入大气中。这种由于液面高度变化而造成的油品损耗成为动液面损耗，又称为“大呼吸”损耗。

3 罐区储罐为何要进行氮封

氮封是指利用氮气补充储罐内气体空间。由于氮气比油气轻，所以氮气浮在油气上面。当呼气时，呼出储罐外的是氮气和油蒸气的混合气体，而不是纯粹的油蒸气。氮气和油蒸气的混合气体送去油气回收装置回收的油品量显然要比纯粹的油蒸气回收的量要小，因此返回装置回炼的量要小，从而实现了对能源的节约利用。

4 主流的油气回收方法有哪些

储罐油气回收系统是指在油品在储运过程中，将蒸发损耗产生的油蒸气，经储罐气相连通管连接到管路末端的设备，通过设备净化处理后才排入大气的系统。常用的油气回收处理的方法包括吸附法、冷凝法和膜分离法[3]。

吸附法是利用吸附剂对油气中的被吸附烃类组分与其余物质的亲和力不同，来完成吸附。目前，活性炭被广泛作为吸附法的吸附剂。用活性炭做吸附剂的吸附法，主要有变压吸附，变温吸附。吸附回收装置主要有两种技术路线，一种是采用真空泵进行抽真空的真空解析法，一种是在常压下的蒸气解析法。

冷凝法是利用不同烃类物质在不同压力和温度下具有不同的饱和蒸气压。利用这一原理，经过多级冷凝冷却，使混合油气中的烃类各组分温度低于凝点由气相转变为液相，未被凝结的气相被排出，起到回收油气的作用。冷凝法的关键是制冷剂的冷凝温度，当尾气排放指标要求高时，采用三级冷却。

膜分离法是利用气体组分分子大小不同及在薄膜内的扩散能力不同即渗透速率的不同来实现烃分子与空气的分离的方法。在一定的压差推动下，油气中的烃类组分优先通过高分子薄膜，空气则被选择性地截留，实现分离的目的。

5 选择何种油气回收方式

目前主流选择的是冷凝+吸附相结合的油气回收技术路线。这是因为吸附法虽然广泛应用于治理大风量、中低浓度有机废气，且操作简单、处理效率高、效果好，但是吸附法在处理高浓度有机废气时存在吸附热过大损坏吸附剂、造成超温安全隐患。

6 冷凝+吸附油气回收技术原理简介

总体来说，冷凝+吸附油气回收技术由三部分组成。

（1）冷凝部分。

冷凝部分一般需进行三级冷凝。

①一级制冷：油气处理温度需达到3℃～7℃，主要处理水及油气重组分，应能截留大部分水分，降低了水或油气重组分在后面两级制冷中结霜的可能，从而保证油气管道压力不会过快地升高；②二级制冷：油气处理温度需达到-25～-30℃，应能液化回收部分C3～C6油气；③三级制冷：油气处理温度需达到-55℃～-70℃，应能液化回收轻烃，从而延长活性炭的寿命。

分离出油（液态化工品）后的低温油气，与制冷系统冷凝热源进行回热交换，使其温度回升到5℃～25℃后再输送到后级吸附模块。冷凝下来的液体流至冷凝部分内置的储液罐中，当储液罐到达高液位时，油（废液）泵自动启动，使所回收油品经计量表（对回收的油品实时计量）、单向阀输送到指定储液罐，当储液罐到达低液位时，油（废液）泵自动关闭。

考虑到罐区呼吸时间长及不确定性，冷凝部分配置单套制冷系统自动控制的双蒸发器系统的油气气路通道，当一路气路通道结霜到一定程度时，系统能自动切换到另一气路通道工作，同时结霜程度大的通道进入融霜模式，融霜结束后可根据指令自动地恢复冷场通道通畅，处于待机状态，即具备预冷功能，以确保双通道切换时尾气排放物达标。三级制冷的每一级均采用双通道设计，有效解决不间断运行的融霜问题。

（2）吸附部分。

经冷凝部分处理后的低浓度油气进入到吸附部分，吸附部分由至少两个吸附罐交替进行吸附—脱附—吹扫过程，脱附出的油（废）气重新进入冷凝部分进行再次处理。

（3）油品（废液）收集部分（主要含储液罐和外输泵）

油品（废液）收集部分包含储液罐和外输泵，当储液罐内存液液位较高时，由外输泵直接输送至罐区。

7 氮封+油气回收系统在罐区应用的效果

以某炼油厂芳烃罐区为例。芳烃罐区三苯储罐在未设氮封+油气回收系统前属于无组织排放状态，排放的油气中含苯345mg/m3、含甲苯118mg/m3、含二甲苯41mg/m3、含非甲烷总烃2～280g/m3。设置氮封+油气回收系统后，排放的油气中含苯小于4mg/m3、含甲苯小于15mg/m3、含二甲苯小于20mg/m3、含非甲烷总烃小于120mg/m3，芳烃罐区一年可减少约15.2t三苯油气排放量，不仅使得排放气体满足《石油炼制工业污染物排放标准》（GB31570-2015）的要求，保护环境，同时还可减少约15万元的经济损失。

8 结论

氮封+储罐油气回收系统不仅保证了油品的质量，而且对罐区排放的有机废气进行了有效的回收治理，使得罐区排放的有机废气各成分含量符合相关规范的要求，减少了对大气的污染。

参考文献

[1] 肖驰.轻质油储罐应用氮封技术的重要意义[J].石油化工安全技術，2004（6）：9-11.

[2] 陈占涛.油气回收装置在苯类罐区的应用[J].四川化工，2012（1）.

[3] 屈晓禾.芳烃储罐区油气回收方案确定[J].石油石化节能，2015（3）.