汽车栈桥油气回收系统原理和自动控制分析

姜金国

摘 要 本文综合介绍了油气回收系统的必要性，以及目前常用的几种油气回收方案;分析了我厂油气回收系统方案选择及控制分析。

关键词 油气回收;膜分离法;活性炭吸附

前言

油品及化学品的储运过程中，由于装卸品种繁多，造成油气的组成比较复杂;油品的装卸量是不均衡的，所以排出的油气气量波动非常大;受季节因素的影响，油气中挥发性组分的浓度在冬季和夏季差别较大，对处理设施的长期稳定运行造成困难，油气回收系统需解决上述问题，才能稳定、有效的开工，保证生产。

1油气回收的必要性及意义

①经济损失。汽油等轻质油在装车过程中会产生大量的油蒸汽，据统计和实验，汽油一次装车的油品损失约占装车油品重量1.49‰。②人身伤害。油品的挥发除了造成经济损失外，油品蒸汽具有一定的毒性，会引起皮肤、内脏、神经系统疾病。相关调查显示油库工作人员癌症发病率高、神志迷糊、肠胃功能不好，女同志皮肤粗糙。③大气污染。挥发的油气会在大气中形成光化学烟雾，造成严重的环境污染。光化学烟雾具有很强的氧化性，形成机制复杂，对眼睛、咽喉有强烈的刺激，严重会造成死亡[1]。

2常用的几种油气回收方案

①吸收法。吸收法是让油蒸汽与吸收剂接触，从而对油气进行吸收，使之回到液态，然后将回收的油液与吸收剂进行分离，达到油气回收的目的。此法设计简单，操作方便，但是改法不利于间歇操作，切分离时需要附加设备，改法应用受到限制。②吸附法。该法在实际应用中，操作简单，生产运行好，吸附效率高，长期、间歇运行都适用。但吸附过程对温度控制要求严格，吸附高浓度油气时，吸附材料很快饱和，不利于长周期运行。③膜分离法。膜法油气回收技术的基本原理是利用了特殊的高分子膜对油气的优先透过性的特点，让油气/空气的混合气在一定的膜两侧的压差推动下，经选择性透过膜，使混合气中的油气优先透过膜得以富集回收，而空气则被选择性的截留。该法处理气体流量和浓度不受限制，流程简单，油气吸收率高。④本装置油气回收方案的选择。本装置油气回收方案选择膜分离法+活性炭吸附。a.有效控制排放油气浓度，直接达到国家环保标准。b.适合范围广，可回收汽车、火车、加油站等排放的油气。c.操作安全、可靠、简便。d.设备简单，运行费用低。e.占地面积小，模块化安装。f.无二次污染，环保节能。g.操作界面为中文，便于操作维护。本膜法油气回收设施的设计处理能力为1600Nm3/h，主要针对汽油、苯、甲苯、粗二甲苯、炼油二甲苯、航煤和C9以上汽油组分装车时产生的油气的回收。吸收液储罐为现有的1座500m3内浮顶储罐。吸收贫液采用重芳烃，富液返回重芳烃储罐。

3工艺流程简述

油气的回收是通过处理油气和空气的混合气体，将其中的空气（主要是氧气和氮气）排放掉，而使油气以液体形式返回吸收剂储罐中实现的。为了提高膜分离的效率和经济性，将压缩、吸收与膜分离结合在一起，作为辅助工艺。利用活性炭吸附剂在不同壓力下的不同吸附性能，而实现油气与空气的分离。在压力作用下，吸附剂优先吸附油气，很少吸附空气;在真空下，被吸附的油气解吸下来，吸附剂得以再生。经膜预处理后的油气混合物进入活性炭罐进行吸附处理，使得排放气到达国家环保标准。经真空解吸的高浓度烃类气体返回到压缩机入口进行循环。在装车过程中，挥发出的油气/空气的混合物，汇入油气收集系统中。当总管的压力达到设定的高值时，膜法油气回收装置启动;当总管的压力下降到设定低值时，膜法油气回收装置停止工作。进入膜法油气回收系统中的油气/空气的混合物，经压缩机加压至操作压力。压缩机采用液环式压缩机。喷入少量的重芳烃可以起到密封并冷却的作用。压缩后的气体与密封液一同进入吸收塔中部。在塔内可将密封液与压缩气体分离。气态的油气在塔内由下向上流经填料层与自上而下喷淋的液态汽油对流接触，液体汽油会将大部分油气吸收，形成富集的油品。富集的油品包括吸收液和回收的油气，由富油泵送回吸收液贮罐。剩下的油汽/空气混合物以较低的浓度经塔顶流出后进入膜分离器。膜分离器由一系列并联的安装于管路上的膜组件构成。真空泵在膜的渗透侧产生真空，以提高膜分离的效率。膜分离器将混合气分体成两股—含有少量烃类的截留气和富集烃类的渗透气。经膜分离净化后的物流，引入变压吸附单元（PSA）进行精化处理，使排放的各种有机物均达到排放标准。PSA由两组吸附床组成，每个吸附床装填有专用吸附剂。两个吸附床按程序自动交替工作，保证系统连续运行。吸附床的再生是利用前级的真空泵实现的。再生的气体与膜渗透气混合在一起，循环至膜法油气处理装置（VRU）的压缩机入口，与收集的排放油气相混合，进行上述循环。

4自动控制设计

（1）正常运行。油气回收单元装置自动气相管路的压力情况由程序判断后，如符合启动要求，膜法油气回收设施将自动启动运行。

（2）自动停车。正常运行时，通过对总管压力及装车信号进行检测自动进行停车操作。自动停车后，单元装置停车并处于系统等待状态即待机状态，如下图所示。工控机操作画面右上角显示VRU状态为“系统等待”。此时控制系统处于对启动信号实时检测的状态，当启动信号满足开车条件时，单元装置将重新自动运行。吸附操作的关键点：①从操作上来看，吸附操作采用 “时间序控” 非常简单，实则不然，如果序控时间设置的不当，轻则影响排放达标，重则活性炭无法再生出来只能更换新的;②本质上希望在设置的“序控时间”（也就是切换周期）内，最好仅使用了吸附罐填充活性炭床层的 80%左右，此时切换有利于再生。如果设置的“序控时间”太长，床层被“击穿”，再生时活性炭将很难完全恢复，排放指标会越来越恶化。③“序控时间”一旦在调试中确认下来，在今后的操作过程中，不建议轻易变更。如果需要调整，也必须是多次每次小幅度逐步调整，每一次调整必须观察尾排管线上在线分析仪 GIA-2599 的变化情况，没有问题时再进行下一步的调整，不能一步到位的较大幅度调整。

参考文献

[1] 董海军.汽车装车栈桥油气回收技术比选[J].安全、健康和环境，2018，18（5）：35-39.