郑宗能　刘迪　马庆

摘      要：围绕提高油气回收效率和满足更高的排放要求、减少装置运行能耗和降低运行成本、满足不同工况需求等方面，着重介绍了冷凝+膜分离+吸附、吸收+膜分离+吸附、冷凝+吸附+催化燃烧、冷凝+吸收+吸附等四类多级集成油气回收工艺。在今后的多级集成油气回收工艺研究中，提高集成度高、降低运行能耗、提升回收效率、优化工艺流程、满足多工况条件将是研究的重点和难点。

关  键  词：多级集成;油气回收;工艺流程

中图分类号：TQ 062         文献标识码： A      文章编号： 1671-0460（2020）06-1199-04

Application and Development Prospects of Multi-stage

Integrated Oil Vapor Recovery Process

ZHENG Zong-neng， LIU Di， MA Qing

（Kelamay Vocational & Technical College， Kelamay Xinjiang 834000， China）

Abstract： From the aspects of raising the recovery efficiency， meeting higher emission requirements， reducing energy consumption and cost， and meeting the complicated conditions， four kind of integrated oil vapor recovery processes were introduced， including condensation-membrane separation-adsorption process， absorption-membrane separation-adsorption process， condensation-adsorption-catalytic combustion process and condensation-absorption- adsorption process. Further research of integrated oil vapor recovery technology should focus on improving the integration， reducing the energy consumption， improving the recovery efficiency， optimizing the technological process and meeting the complicated conditions.

Key words： Integrated process; Oil vapor recovery; Technological process

油品在储存和运输过程中不可避免的会有部分轻质组分挥发到环境中，带来环境问题和安全问题。油气回收是油气蒸发损耗的有效控制方法^[1﹣2]。在油气回收中，合适的回收方法和工艺是关键。集成油气回收工艺可结合各类油气回收方法的优点，获得更好的回收效率和经济效益。随着日益增加的环境保护要求，对油气回收方法和工艺也提出了更多的挑战。

为满足不断提高的油气的回收效率和排放要求，油气回收技术逐渐开始更多的向多级集成油气回收工艺发展，这也成为油气回收工艺发展的重要研究内容。

1  常見传统油气回收工艺

在油气回收领域，常见传统油气回收工艺有吸收法、吸附法、膜分离法、冷凝法等^[3-6]，以及由这些方法衍生出的两级集成工艺。

1.1  单一油气回收工艺

常见的单一油气回收工艺吸收法、吸附法、膜分离法、冷凝法等，这些方法互有优缺点。表1对各类方法的优缺点、技术关键和应用范围做了对比分析。目前，随着对油气回收效率、排放标准、运行安全和成本的要求不断提高，单一油气回收工艺已不能满足要求，也很少应用。

1.2  两级集成油气回收工艺

集成油气回收工艺可以结合各类油气回收方法的优点，满足更高的生产需求。常见两级集成油气回收工艺有吸收+吸附、吸收+膜分离、冷凝+吸附、冷凝+膜分离等几类^[7-11]。

吸附法和膜分离法对低质量浓度油气有较好的分离效果，但直接应用于高质量浓度油气回收，吸附法存在运行负荷大带来发热高、吸附剂加速老化等问题，膜分离法也会因为高负荷带来投资巨大的问题。吸收法对高质量浓度油气恰好有较好的回收效率，此时，可在吸附法和膜分离法工艺前加上吸收法工艺，发挥各自优点。在吸收+吸附、吸收+膜分离集成工艺中，高质量浓度油气先进入吸收工序，吸收后的油气再进入吸附或膜分离工序，这样在提高回收率、降低尾气质量浓度的同时，有利于提高活性炭的寿命和安全生产或减少膜分离工序的投资^[8﹣9]。

冷凝法油气回收工艺可直接回收得到油气，工艺相对简单。但当对回收效率有较高要求时，工艺需增加深冷部分，会带来能耗增大、制冷环节设备增多的问题。采用冷凝+吸附或冷凝+膜分离集成工艺，可先利用冷凝工序将高质量浓度油气中的大部分回收，冷凝处理后的低质量浓度油气再进入吸附或膜分离工序，从而满足更高的油气回收要求，集成工艺可取消冷凝工序的深冷部分，大大降低装置能耗，同时也可以减少吸附或膜分离工序的负荷^[10﹣11]。

2  多级集成油气回收工艺

随着油气回收效率和排放、减少装置运行能耗，降低运行成本、满足不同工况需求等要求的不断提高，多级集成回收工艺也不断的发展和应用。

2.1  冷凝+膜分离+吸附集成

冷凝+膜分离+吸附集成油气回收工艺是在冷凝+吸附集成油气回收工艺的基础上加入了膜分离工艺，该多级集成工艺很好的组合了三种单一油气回收方法的优点。该工艺中油气在高质量浓度的时候先进入冷凝工序，冷凝法对高质量浓度油气有很好的处理效率，经过冷凝工序后的油气浓度有所降低，此时加入膜分离工序，膜分离工序处理效率比较稳定，在冷凝和吸附工序之间可以起到平稳过渡的作用;吸附法对低质量浓度的油气有较好的处理效果，在最后加入吸附工序可以更好的对低质量浓度油气进行处理，从而满足较高的油气回收要求。该工艺应用在油品槽车装卸等过程中有较好的应用，具体工艺流程如图1所示。装车挥发的油气经压缩→冷凝→膜分离→吸附→尾气排放等系统，实现油气的高效率回收利用^[12]。

2.2  吸收+膜分离+吸附集成

吸收+膜分离+吸附集成油气回收工艺是在吸收+膜分离集成油气回收工艺的基础上加入了吸附工序。

该工艺如图2所示，首先高质量浓度油气经压缩后进入吸收工序完成初步的油气回收;进吸收塔回收后的油气进入膜分离工序，同样，膜分离工序可以在吸收和吸附工序之间可以起到平稳过渡的作用，最后经过两级处理的低质量浓度油气进入变压吸附（PSA）工序，提高油气的回收效率和处理效率。该油气回收工艺集成了吸收、膜分离、变压吸附等回收方法，可以最大程度的发挥各方法的优点，达到高回收效率的要求。同时，该工艺可根据不同的排放标准和油气回收效率要求，选择是否需要变压吸附（PSA）工序^[13]。

2.3  冷凝+吸附+催化燃烧集成

冷凝+吸附+催化燃烧集成油气回收工艺是在冷凝+吸附集成油气回收工艺的基础上加入了催化燃烧工序。该工序中，利用对部分回收油气的催化燃烧产生的热量为冷凝系统的冷凝剂提供冷量，从而可以降低凝+吸附油气回收系统的能耗。该工艺系统包含冷凝工序、吸附工序、催化燃烧工序、氨水制冷工序等部分，如图3所示。

高质量浓度油气先经过冷凝工序冷凝回收，冷凝处理后的油气大部分进入吸附工序，解吸后回到冷凝工序冷凝回收;另外的一小部分油气进入催化燃烧工序，燃烧产生的热量通过氨水吸收制冷系统转化为冷量，提供给冷凝工序，达到降低能耗的目的。景海波等^[14]使用Aspen Plus软件对该集成工艺流程进行了模拟研究，结果表明该油气回收工艺的油气回收率和能耗均随二级冷凝温度的升高而降低;对比冷凝+吸附法集成工艺，该集成工艺的能耗降低了30%左右，回收率仅降低了2%。

2.4  冷凝+吸收+吸附集成

冷凝+吸收+吸附集成油气回收工艺，在吸收+吸附集成油气回收工艺的基础上加入了冷凝工序。该集成工序可以根据生产实际，综合考虑油气的组分、质量浓度，处理效率，排放要求、系统能耗等因素，通过终端控制系统智能启动，能够实现吸附、吸收、冷凝、冷凝+吸附、吸收+吸附、冷凝+吸收+吸附等回收处理工艺之间的切换。王国栋等^[15]介绍了冷凝+吸收+吸附集成油气回收工藝在码头罐区对转储运过程中产生的尾气进行回收处理的实际应用。码头罐区储品种类繁多，所以收发油品过程中产生的油气也组分各不相同。利用该多级集成回收工艺，可根据实际情况切换不同的处理工序流程，满足生产实际需求的同时，具有集成度高，占地面积小，降低运行成本等优点，能实现多组分、低能耗、高效率的油气回收和排放要求。

3  多级集成油气回收工艺优缺点分析

通过前面介绍的几种多级集成油气回收工艺可以看到，冷凝+膜分离+吸附集成油气回收工艺和吸收+膜分离+吸附集成油气回收工艺都是在工艺流程中间加入了膜分离工艺，可以更好适应高质量浓度油气的处理要求，满足高要求油气回收效率。冷凝+吸附+催化燃烧集成油气回收工艺把回收的油气进行催化燃烧，可以大幅降低运行能耗，获得较好的经济效益。冷凝+吸收+吸附集成油气回收工艺可以通过工艺流程的切换，满足多种油品，多种工况场合的油气回收要求。由此可见，多级集成油气回收工艺主要是为了满足以下几方面需求：提高油气回收效率和满足更高的排放要求;减少装置运行能耗，降低运行成本;满足不同工况需求等。这些也是多级集成工艺的优点。但是，多级集成油气回收工艺由于工序增加，也会带来设备增多，工艺变复杂，操作繁琐，投资成本变高等问题。所以，在选择多级集成油气回收工艺过程中，要根据生产实际，进行综合对比分析，满足生生产需求的同时，又要有一定的经济性。

4  多级集成油气回收工艺的工业应用展望

集成油气回收工艺可结合各类油气回收方法的优点，获得更好的回收效率和经济效益。多级集成油气回收工艺，可以满足不断提高的油气的回收效率和排放要求，也逐渐成为油气回收工艺发展的重要研究内容。随着多级集成油气回收工艺的不断应用，对其在集成度，占地面积大小，操作运行简便，检修维护成本，多组分、高效率、低能耗等方面也有了更高的要求。在今后的多级集成油气回收工艺研究中，提高集成度高、降低运行能耗、提升回收效率、优化工艺流程、满足多工况条件将是研究的重点和难点。

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